筛板精馏塔设计方案.doc

筛板精馏塔设计在化工或炼油厂中，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，以及三废处理和环境保护等各个方面都有重大的影响据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例因此，塔设备的设计和研究，受到化工炼油等行业的极大重视[]。 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。它可使气（或汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的常见的、可在塔设备中完成的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等[]。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质和传热的增湿、减湿等化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一，五十年代之后，通过大量的工业实践逐步改进了设计方法和结构。近年来与浮阀塔一起成为化工生产中主要的传质设备。筛板塔普遍用作H2S-H2O双温交换过程的冷、热塔应用于蒸馏、吸收和除尘等。近年来国际上涌现出来了一些新型板式塔，如New-VST），是世界上第三代（必威体育精装版一代）板式塔技术之一，它是喷射型板式塔，与后者相比具有传质效率高、处理能力大、阻力小、操作弹性好等优异性能[6]。 此外，具有优良特性的新型筛板还有STONE-WEBSTER工程改善开发的波纹筛板，瑞士KUHNI公司的SLIT筛板在塔设备的技术改造中，国内多种性能优良的新型板式塔已经得到成功的应用，随着科学技术的进步，需要更多、更好的板式塔来进行生产，这就要求板式塔向着低耗损，低成本，高效率和环保的方向发展。塔板效率是实际传质过程进行的反映是衡量塔板性能和塔板设计的主要依据由于其影响因素多而且复杂,准确预测有一定的难度目前解决的办法是采用经验方法或建立在较简单的传质模型(例如双膜理论)基础上的半经验计算方法在各种分离工艺过程中广泛应用开发新型传质效率高、压降小、通量大的板式塔，塔内件始终是板式塔技术的发展方向[]。 1.1.2精馏塔设计的拟采用的技术路线 设计是典型的塔设备设计，其主要任务是参数选择和结构设计、计算及强度校核等。 拟采用以下设计步骤： 一、筛板精馏塔工艺设计计算部分 1.设计方案的确定2.精馏塔的物料衡算塔板数的确定4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算6.塔板主要工艺尺寸的计算7.筛板的流体力学验算8.塔板负荷性能图 2工艺设计 2.1设计方案的确定及工艺流程的说明 原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。 2.2 全塔的物料衡算 2.2.1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 苯的相对分子质量为78.11kg/kmol，甲苯的相对分子量为92.13 kg/kmol 进料组分： x = = 0.491 顶液组分： x = = 0.983 釜残液组分： x = = 0.0240 2.2.2平均摩尔质量 2.2.3全塔物料衡算 依题给条件：年处理量10万吨，一年以330天，一天以24小时计，有： = = 12626.3 = = 148.11 全塔物料衡算： 易挥发组分： 联立方程组： 148.11 = （2-2-1） 148.11×0.491 =×0.983+×0.024 （2-2-2） 解方程组（2-2-1）和（2-2-2）得： = 72.12 = 75.99 2.3塔板数的确定 2.3.1理论塔板数的确定 苯-甲苯物系属于理想物系，可以采用图解法来求得理论塔板数。 （1）绘制苯-甲苯的T-X-Y图 查阅文献3，得苯甲苯的汽液相组分。绘制图形如下： 图2-1 苯-甲苯T-X-Y图 （2）确定操作的回流比R 在Y-X图上，因q=1,查得： 故有： 考虑到精馏段操作线离平衡线较近，故取实际操作的回流比为最小回流比的2倍： （3）求精馏塔的气、液相负荷 (2.48+1)×72.12 = 249.54 = 177.42 + 14