处理量万t每苯乙苯筛板精馏塔的设计.doc

前 言 塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。它可使气(或汽)液或液液两相之间紧密接粗，达到传质与传热的目的，常见的可在塔设备中完成的单元操作有：精馏、吸收、解析、和萃取等等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传至和传热的增减湿等。在化工厂或炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额以及三废处理保护等各方面都有重大影响。 板式塔内沿塔高度装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用有顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层，气(汽)体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶，气(汽)液两相在塔内运行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。 精馏操作是重要的化工单元操作，此操作过程主要是在塔设备内进行通过多层塔板，使液-液化合物系经过多次部分汽化和多次部分冷凝，以达到混合物系分离成较高纯度组分的目的，如乙醇-水的提取、苯-甲苯的分离等。 评价塔设备的基本性能指标主要包括以下几项： ⑴ 生产能力：即单位塔截面上单位时间的物料处理； ⑵ 分离效率：每层塔板所达到的分离程度； ⑶ 适应能力及操作弹性：对各种物料性质的适应性以及在负荷波动时，维持操作稳定而保持较高组分分离效率的能力； ⑷ 流体阻力：汽相通过每层塔板的压降要减小； ⑸ 耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修； ⑹ 塔内滞留量小； 此外，塔的造价高低、安装和维修的难易和长期运转的可靠性等都是必须考虑的元素。 精馏装置比较定型，一般包括：精馏塔、塔顶蒸汽冷凝塔、塔底再沸器(蒸馏釜)、原料加热器以及输送设备等。 精馏过程是一个传热传质过程，塔内温度由下向上递减，塔底再沸器需要供给热使液体沸腾，而塔顶冷凝器又需要移除能量使蒸汽冷凝，因此，在精馏装置中，可以利用的热能是塔顶产品和塔釜产品的带出热。在设计过程中，如何利用这些废热来预热原料液，以减少加热蒸汽和冷凝水的用量，这是一个很值得重视的问题。因为热能利用的程度，直接影响精馏操作的费用。 在考虑合理利用热能的同时，还应考虑塔内操作的稳定性和操作方便，影响塔内操作稳定的重要因素有：塔釜加热蒸汽动力。塔顶回流量、温度、进料热状态及浓度等，而操作稳定性的好坏有直接影响产品质量。 从精馏原理可知：要使分离过程顺利进行的两个必要条件是：①汽液两相密切接触；②汽液两相接触面积较大；所以选择塔设备一般根据以下原则：能提供良好的汽液接触条件和足够大的接触面积；生产能力大；操作弹性大；汽相通过通过塔板的压力降较小，塔板效率高，结构简单，造价低廉等。 根据塔板的结构不同，将塔设备分为许多种，常见的塔板有： ⑴ 泡罩塔板：是最早在工业上大规模使用的塔板形式，操作弹性范围内气(汽)液接触充分；但泡罩加工复杂，钢材耗量大，并且塔板压降大，今年来已逐渐少用或不用； ⑵ 筛孔塔板：结构简单，造价低廉，效率高，处理能力大，压强较大。设计合理时，可具有一定的操作弹性，但气(汽)速下限受漏液点限制，而且小孔筛板容易堵塞； ⑶ 浮阀塔板：是目前最乐于采用的一种塔板型，其处理能力较大，效率高，压强小，液面梯度小，使用周期长，结构简单，造价比筛板略高。 设计方案简介 设计中采用泡点进料，塔顶上升蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。具体如下： 塔型的选择 本设计中采用筛板塔。筛板塔的优点是结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，为浮阀塔的80％左右。 处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加10～15％。塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。压降较低。缺点是塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。 加料方式和加料热状况的选择 加料方式采用直接流入塔内。 虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取饱和液体进料 设计的依据与技术来源 本设计依据于精馏的原理（即利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝使轻重组分分离），并在满足工艺和操作的要求，满足经济上的要求，保证生产安全的基础上，?对设计任务进行分析并做出理论计算。 目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，此次设计采用精确计算与软件验算相结合的方法。 工艺设计计算部分 1.已知条件 ⑴ 原料液处理量：年处理量8万t苯—乙苯筛板精馏塔的设计； ⑵ 原料液组成：0.40(苯质量分