分馏塔设计简介.ppt

分餾塔設計簡介 分餾塔設計考慮之項目 產品 Spec. 進料量 塔槽壓力 塔槽高度 回流比例 塔槽板數 分餾板之數目 分餾板之數目：依分餾難易而不同 分餾難(沸點愈接近)：分餾板之數目愈多 理想板數：(理論板)分餾盤上液體及蒸氣成平衡狀態之工作板 實際板數：實際總板數 板之總效率：理想板數/實際總板數 分餾板之數目 為什麼理想板與實際板有差異? 考慮板效率：分餾塔內每一板所分離之實際氣體量 Yn 比平衡時之氣體Yn*少，每一板均不能達到100%理想之分離程度 莫飛效率: 分餾塔之效率 分餾塔之效率介於 10% - 90% 之間 塔之效率依各分離之物料而有所差異 如真空蒸餾塔之效率約30% 一般常壓蒸餾塔之效率約 65% – 85% 桃廠內酸水氣提塔之效率約30% - 40% 就單一分餾塔而言，可因塔內上下分餾油品輕重不同，塔內各區段之效率而不同 如原油蒸餾塔上，中，下各區域之效率不同 上層約 70%；中層約 60% ；最下層約 50% 蒸餾塔中溫度及壓力之分佈 板效率比較 板效率比較(續二) 板效率計算實例 答案: 1/3*100=33% 影響分餾板效率之因素 蒸氣速度之影響 板上液體流動之影響 板上液體與蒸氣相互接觸情形之影響 霧沫現象之影響( Carry Over ) 蒸氣速度之影響 低速：產生扁蝶形氣泡，板效率低 中速：產生眾多小氣泡，氣液兩相接觸充分，板效率高 高速： 蒸氣易將液體帶出產生之氣泡以連續延長的狀態穿過液體發生溝流現象，未能與液體充份接觸，致使板效率減低。 板上液體流動之影響 液體在板上流動不發生短路 板上所有的泡罩均有足夠的液體浸埋 板上水力坡度小 板上液體在流動方向互相伴合 流體流動如上所述，則可得板效率良好 板上液體與蒸氣相互接觸情形之影響 板效率佳之情況如下： 泡罩槽孔或泡罩底部邊緣之鋸齒狀缺口小，產生小氣泡，使氣液兩量相接觸充分。 板上液層深度大，接觸時間較長。 氣泡間互相撞擊，可以增加接觸面積。 霧沫現象之影響 霧沫現象(Carry Over )：板間距離過小，或蒸汽速度過高，造成汽帶液，容易發生霧沫現象 一般板與板之間的距離設計為 24 ”(610mm) 或設計為下降管液位高度 之兩倍(2H) 霧沫現象之影響： 破壞液氣兩相之平衡關係，減低板效率。 回流比率 回流比率：指塔頂之回流比率，塔頂之回流量與塔頂產品量之比。 外回流：R = L/D ，指塔頂之回流比率 內回流：r =l/v，塔槽內之回流比 為什麼採用迴流蒸餾塔？ 1.採迴流操作，蒸餾效率較高 2.增進塔內氣、液充分接觸，增加分離效果並得到很高純度之產品 3. 造成內迴流。 4.藉調整迴流量可控制產品之品質。 迴流操作之應用例子 當分餾塔底部產品太輕不合格，(例如柴油太輕，柴油中含有大量汽油)，請問分餾塔操作應如何因應？ 方法--- 先提高迴流量後，立即增加再沸器之加熱量。 不同回流比下之操作成本 煉 製 成 本 不同回流比下之操作成本分析 回流比小： 1.產量增加 2.設備費用較高 塔槽板數(Trays) 數目多 3.操作成本較低 進料板之位置 進料位置設計佳： 分餾板之數目可較少 某一回流比下，其所需最少板數之進料位置，稱為正確的進料板。 一般而言進料全為液體，則進料層宜高 一般而言進料全為氣體，則進料層宜低 通常氣液混合體對分餾層次之影響微小 分餾塔之高度 分餾塔之高度與板數有關，並與板與板之間距有關。 板與板間距離設計較大– 可避免液滴被氣體夾帶上升，分離效果好，但是造成塔過高，設備費增加。 板與板間距離設計較小– 容易造成液滴被氣體夾帶上升，造成分離效果差。 分餾塔之直徑 直徑過大： 蒸氣速度過低，氣液接觸效率不良，板效率會降低 直徑過小： 蒸氣速度過高，氣液接觸時間短，易產生霧沫現象( 氣帶液上升)，降低板效率。 Flooding (氾溢) 當塔之直徑過小，則蒸氣之速度過大，而使液體無法下降，結果液體必充滿塔中，終自塔頂溢出，此現象稱為氾溢( Flooding)。 設計時，Flooding Factor 設計需小於82%。 倒瀉現象( Weeping ) 塔內蒸氣量不足，蒸氣上升之力量不 夠，造成液體由氣體流上去之篩孔處流下，造成分離效果差。 正常之分離: 氣體由篩孔處向上流通 液體由下降管(downcomer)流下 分餾塔操作壓力之選擇 就分餾成本而言： 常壓下分餾費用最省 加壓分餾或真空費用較高 就分餾進料物性而言： 高沸點物質(低蒸汽壓) 易分解，應在減壓(或真空中)分餾 低沸點物質(高蒸汽壓) 應在常壓或加壓中分餾，因沸點低之物質其塔頂蒸氣不能用冷卻水去冷凝，因冷卻水之溫度不夠低到可以冷卻塔頂蒸氣。 分餾塔操作壓力之選擇(續) 就設計考量 低壓有利於分離，但 塔內vapor 量會增加，塔槽之直徑就