精馏塔.ppt

 板 式 精 馏 塔 主讲人：杜连霞 高凯丽 课程目的 先修课程的综合训练，培养工程能力的训练 掌握化工设计的基本程序和方法； 学会查阅技术资料、选用公式和数据； 用简洁文字和图表表达设计结果； 用CAD制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练。 设计主要内容 设计方案简介 主要设备的工艺设计计算 板式塔的结构 辅助设备的选型 主要设备的工艺条件图 设计说明书的编写 设计方案的确定 （一）装置流程的确定 要求在设计说明书上画出流程简图。 塔顶冷凝装置根据生产情况以决定采用分凝器或全凝器。一般，塔顶分凝器对上升蒸汽虽有一定增浓作用，但在石油等工业中获取液相产品时往往采用全凝器，以便于准确地控制回流比。若后继装置使用气态物料，则宜用分凝器。 （二） 操作压强的选择 精馏操作可在常压、减压或加压下进行。操作压强常取决于冷凝温度。 一般，除热敏性物料以外，凡通过常压蒸馏不难实现分离要求，并能用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的系统，都应采用常压蒸馏；对热敏性物料或混合液沸点过高的系统则宜采用减压蒸馏；对常压下馏出物的冷凝温度过低的系统，需提高塔压或采用深井水、冷冻盐水作为冷却剂；而常压下呈气态度物料必须采用加压蒸馏。 （三） 进料热状况的选择 原则上，在供热量一定的情况下，热量应尽可能由塔底输入，使产生的气相回流在全塔发挥作用，即宜冷进料。但为使塔的操作稳定，免受季节气温影响，精、提馏段采用相同塔径以便于制造，则常采用饱和液体（泡点）进料，但需增设原料预热器。若工艺要求减少塔釜加热量避免釜温过高、料液产生聚合或结焦，则应采用气态进料。 （四）加热方式 蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。有时也可采用直接蒸汽，例如蒸馏釜残液中的主要成分是水，且在低浓度下轻组分的相对挥发度较大时（如乙醇与水混合液）宜用直接蒸汽加热，其优点是可以利用压强较低的加热蒸汽以节省操作费用，并省掉中间加热设备。但由于直接蒸汽的加入，对釜内溶液起一定的稀释作用，在进料条件和产品纯度、轻组分收率一定的前提下，釜液浓度相应降低，故需在提馏段增加塔板以达到生产要求。 二元连续板式精馏塔的工艺计算 物料衡算 实际塔板数的确定 塔高和塔径的计算 塔板结构参数的确定 塔板流动性能校核 一、物料衡算 全塔物料衡算 间接加热时： F=D+W FxF= DxD+WxW 可以解出F,W。 二 实际塔板数的确定 1.确定理论板数 可以采用图解法或逐板计算法. 平衡数据 回流比 精馏段操作线 加料线 提馏段操作线 相关说明 平均挥发度α的求法: 2.总板效率 O’connel关联图查得，见化工原理书图8-32精馏塔总板效率关联图，由横坐标αμL可求得总板效率E 3.实际板数NE NE=(N-1)/E，N为理论板数，分别算出精馏段和提馏段的实际板数并标明加料板的位置。 三 塔高、塔径的计算 物性参数的查找、计算 1、? 平均分子量的计算 （1）塔顶的平均分子量 x1为与y1=XD平衡 的液相组成 MVDM= XD×M轻组分+（1－XD）×M重组分 MLDM= x1×M轻组分+（1－x1）×M重组分 （2）进料板的平均分子量 进料板对应的组成Xn 和yn (进料板对应的组成由逐板计算得到，n值各人不同)] MVFM= yn×M轻组分+（1－yn）×M重组分 MLFM= Xn×M轻组分+（1－Xn）×M重组分 1、? 平均分子量的计算 （3）塔底的平均分子量（yw为与xw平衡的气相组成） MVWM= yw×M轻组分+（1－yw）×M重组分 MLWM= xw×M轻组分+（1－xw）×M重组分 （4）精馏段、提馏段的平均分子量 精馏段平均分子量 MLM=( MLDM+ MLFM)/2= MVM=( MVDM+ MVFM)/2= 提馏段平均分子量 M’LM=( MLWM+ MLFM)/2= M’VM=( MVWM+ MVFM)/2= 2、平均密度的计算 （1）液相平均密度 查物性数据： 易挥发组分密度ρ1＝ Kg/m3 难挥发组分密度ρ2＝ Kg/ m3 举例： 3塔的有效高度和板间距的初选 （2）汽相平均密度 根据塔顶温度TD、进料板温度TF及塔底温度TW 分别确定精馏段及提馏段的汽相平均密度 如：TM=（TF+TD）/2 ρVM＝PMV/RTM= Kg/ m3 4 塔径的计算 塔径的计算 初步计算塔径 塔径的计算 塔径的圆整 目前，塔的直径已标准化。所求得的塔径必须圆整到标准值