生產(chǎn)用精餾塔設計方案-全文預覽
【正文】 在課堂上我們大都學習的是原理性的知識，而在實際的生產(chǎn)設計中，要想設計出性能好且能投入生產(chǎn)的精餾塔涉及到各部分的計算，這些計算瑣碎而繁雜，但必須要細心地完成，因為每一個細節(jié)都是可能影響最終生產(chǎn)能力的因素，所以設計工作應該十分的謹慎認真。理論板數(shù)越小，意味著塔的設備費用會降低。一般來說，這兩種費用不可能同時降低，這是由精餾的特性所決定的。根據(jù)資料，選擇蒸汽流速為30m/s。核算流速：由此可知，流速在合適范圍內(nèi)，接管尺寸合理。管徑為選擇的熱軋無縫鋼管。取管長為3000mm，所需的管數(shù)為：根據(jù)設計資料，選擇蒸汽流速為。按逆流換熱時計算對數(shù)平均溫差：帶入得（如苯、甲苯、乙醇等），低溫流體為水的管殼式換熱器，其總的傳熱系數(shù)的參考范圍為430~850。特征溫度為28℃。即：精餾段：整理后得：提餾段：整理后得：至此組成塔板負荷性能圖的五條線已經(jīng)全部計算出了，將其畫在直角坐標系中，即形成了塔板負荷性能圖，如附圖所示。一般來說，液相負荷的下限取決于閥孔動能因子或堰上液層高度，一般來說，堰上液層高度都需大于6mm，因此以此來計算液相負荷的下限，有：精餾段：取E=1，帶入數(shù)據(jù)有：整理后得：提餾段：取E=1，帶入數(shù)據(jù)有：整理后得：塔板的適宜操作區(qū)應在此線以左。對于一般的塔，F(xiàn)180~82%。本設計取F0=6作為下限，則有：精餾段：提餾段：液沫夾帶線又稱為氣相負荷上限線。漏液線又稱為氣相負荷下限線、當操作的氣相負荷低于此線時，將發(fā)生嚴重的漏液現(xiàn)象。五、塔板負荷性能圖塔板上的異常操作現(xiàn)象包括漏液、液泛和液沫夾帶等，是使塔板效率降低甚至使操作無法進行的重要因素，因此，應盡量避免這些異常操作現(xiàn)象的出現(xiàn)。泄露會降低塔板效率，為了使其影響減小，保證塔板的正常操作，則對于30~34g的閥片可取閥孔動能因子作為漏液點，即必須大于這個值。對于精餾段，已知hp1=，hL=，主要計算hd，顯然有，因此精餾段滿足條件，不會發(fā)生液泛。精餾段選取N=288，提餾段N=214，都滿足要求F0=8~。本塔為液相泡點進料，進料段空間的高度可選為與塔板間距相同或稍大，因此選擇為500mm。塔底空間的設計應滿足下列兩個條件：（1）為了防止精餾操作對后續(xù)設備的影響，塔底空間應該起到儲槽的作用，保證塔底的物料不會流空，一般塔底產(chǎn)品停留時間為3~5min，當供料設備不足時，應該有15min左右的停留時間，對于塔底產(chǎn)品量較大的塔，停留時間也取3~5min。但是由于設置人孔處塔板間距較大，且人孔設備過多會使制造時塔體的彎曲度難于達到要求，考慮到料液較清潔，無需經(jīng)常清洗，可每隔8塊板設一個人孔，共設置np=2個人孔。上圖是按液體表面張力為20mN/m的物系繪制的，當所處理的物系表面張力為其他值，應按下式進行校正，即式中，C為操作物系的負荷因子，m/s；為操作物系的液體表面張力，mN/m。圖中C20為物系表面張力為20mN/m的負荷因數(shù)；Vh，Lh分別為塔內(nèi)氣液兩相的體積流量，；HT為塔板間距，m；hL為塔上液層厚度，m?？梢姶_定塔徑的關鍵是選擇一個合適的空塔氣速。依據(jù)以上公式，可以計算塔頂、進料和塔釜的表面張力，進而求得精餾段和提餾段的表面張力。查得由Antoine方程算出假設進料溫度為100℃，則有不等于塔板壓力，℃，重復以上步驟后結果滿足手算要求，℃。滿足手算要求，℃。壓力、溫度和濃度對活度系數(shù)都有影響。圖2：理論塔板求解圖通過圖解理論板，可以很明顯的看出：理論板數(shù)；進料板位置；圖3：塔頂圖解局部放大圖4：塔釜圖解局部放大要確定最終實際的理論板數(shù)，還必須知道塔板的全塔效率，而塔板效率可由下式進行估算：式中：μ=料液在塔頂、塔底平均溫度下的平均黏度，cp。4）連接CB，得到提餾段操作線。由于乙醇水物系的特殊性，平衡曲線具有下凹部分，在尋找最小回流比對應的操作線時，發(fā)現(xiàn)操作線尚未落到平衡線前，已與平衡線相切，此時的操作線在縱軸上的截距為：％從而得到： 由物料平衡關系：F代表進料量，V0代表加熱蒸汽量，D代表餾出液量，W代表釜殘液量。由于本工藝的操作條件在常壓附近，可以認為在壓力范圍內(nèi)，常壓的相平衡數(shù)據(jù)可以滿足設計計算的需要，因此可以用常壓下的汽液平衡數(shù)據(jù)繪制相圖從而進行設計工作，汽液平衡數(shù)據(jù)見表1。塔頂蒸汽在全凝器中冷凝后，一部分作為產(chǎn)品采出，一部分回流繼續(xù)和塔內(nèi)氣相接觸；塔釜液體一部分采出，一部分由直接蒸汽加熱汽化回到塔內(nèi)和液相接觸?；亓鞅葘τ诰s操作的費用有很大的影響。對產(chǎn)量做簡單估計后，選擇單溢流作為塔板溢流形式的初步結果，具體設計視情況決定。在本工藝中，沒有塔頂氣相采出，因此采用全凝器即可滿足要求。在實際生產(chǎn)中，以接近泡點的冷進料和泡點進料者居多，泡點進料時精餾段和提餾段的塔徑相同，無論是設計計算還是實際加工制造這樣的精餾塔都比較容易。精餾可以在減壓、常壓、加壓條件下進行。板式塔又分為泡罩塔，浮閥塔，篩板塔等多種類型。 6）能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等。 2）效率高：氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質(zhì)效率。二、設計方案的確定及流程說明1）生產(chǎn)能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會產(chǎn)生液泛等不正常流動。 5）結構簡單，造價低，安裝檢修方便。對于本工藝來說，采用板式塔是可行的，因此選擇板式塔。綜
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