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《化工原理課程設計之苯項目設計方案》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、化工原理課程設計之苯項目設計方案第2章設計方案的確定2.1操作條件的確定確定設計方案是指確定整個精餾裝置的流程、各種設備的結構型式和某些操作指標。例如組分的分離順序、塔設備的型式、操作壓力、進料熱狀態(tài)、塔頂蒸汽的冷凝方式、余熱利用方案以及安全、調(diào)節(jié)機構和測量控制儀表的設置等。下面結合課程設計的需要，對某些問題作些闡述。2.1.1裝置流程的確定蒸餾裝置包括精餾塔，原料預熱器，蒸餾釜，冷凝器，釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設備，蒸餾過程按操作方式的不同，分為連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾兩種流程，連續(xù)蒸餾具有生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，工業(yè)生產(chǎn)中已連續(xù)蒸餾為主。間歇蒸餾具有操作靈活，適應性強等優(yōu)
2、點，適合于小規(guī)模，多品種或多組分物系的初步分離。蒸餾時通過物料在塔內(nèi)的多次部分氣化與多次部分冷凝實現(xiàn)分離的，熱量自塔釜輸入由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走，在此過程中，熱能利用率很低，為此，中確裝置流程時應考慮余熱的利用，譬如，用原料作為塔頂產(chǎn)品（或釜液產(chǎn)品）冷卻器的冷卻介質(zhì)，即可將原料預熱，又可節(jié)約冷卻介質(zhì)。另外，為保持塔的操作穩(wěn)定性，流程中除用泵直接塔原料外，也可采用高位槽送料，以免受泵操作波動的影響。塔頂冷凝裝置可采用全凝氣，分凝器—全凝氣兩種不同的設備。工業(yè)上以采用全凝氣為主，以便于準確的控制回流比，塔頂分凝器對上升蒸汽有一定的增濃作用，若后續(xù)裝置使用氣態(tài)物料，則
3、宜用分凝器。52總之，確定流程時要較全面，合理的兼顧設備，操作費用，操作控制及安全諸因素。2.1.2操作壓力蒸餾操作通常可在常壓、加壓和減壓下進行。確定操作壓力時，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術上的可行性和經(jīng)濟上的合理性進行考慮。例如，采用減壓操作有利于分離相對揮發(fā)度較大組分及熱敏性的物料，但壓力降低將導致塔徑增加，同時還需要使用抽真空的設備。對于沸點低、在常壓下為氣態(tài)的物料，則應在加壓下進行蒸餾。當物性無特殊要求時，一般是在稍高于大氣壓下操作。但在塔徑相同的情況下，適當?shù)靥岣卟僮鲏毫梢蕴岣咚奶幚砟芰?。有時應用加壓蒸餾的原因，則在于提高平衡溫度后，便于利用蒸汽冷凝時的熱
4、量，或可用較低品位的冷卻劑使蒸汽冷凝，從而減少蒸餾的能量消耗2.1.3進料狀態(tài)進料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負荷都有密切的聯(lián)系。在實際的生產(chǎn)中進料狀態(tài)有多種，但一般都將料液預熱到泡點或接近泡點才送入塔中，這主要是由于此時塔的操作比較容易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。此外，在泡點進料時，為設計和制造上提供了方便。2.1.4加熱方式52蒸餾釜的加熱方式通常采用間接蒸汽加熱，設置再沸器。有時也可采用直接蒸汽加熱。若塔底產(chǎn)物近于純水，而且在濃度稀薄時溶液的相對揮發(fā)度較大(如酒精與水的混合液)，便可采用直接蒸汽加熱。直接蒸汽加熱的優(yōu)點是：可以利用壓力較低的蒸汽加熱；在釜內(nèi)只須安裝鼓
5、泡管，不須安置龐大的傳熱面。這樣，可節(jié)省一些操作費用和設備費用。但在本次課程設計中對于甲醇--水的二元混合液，甲醇是輕組分，水由塔底排出，且水的比熱較大，故可采用直接水蒸氣加熱，這時只需在塔底安裝一個鼓泡管，于是可省去一個再沸器，并且可以利用壓力較底的蒸汽進行加熱，無論是設備費用還是操作費用都可以降低。當殘液的濃度稀薄時，溶液的相對揮發(fā)度很大，容易分離，故所增加的塔板數(shù)并不多，此時采用直接蒸汽加熱是合適的。值得提及的是，采用直接蒸汽加熱時，加熱蒸汽的壓力要高于釜中的壓力，以便克服蒸汽噴出小孔的阻力及釜中液柱靜壓力。對于苯甲苯溶液，一般采用0.4~0.7KPa（表壓）。當采用飽和
6、水蒸汽作為加熱劑時，選用較高的蒸汽壓力，可以提高傳熱溫度差，從而提高傳熱效率，但蒸汽壓力的提高對鍋爐提出了更高的要求。同時對于釜液的沸騰，溫度差過大，形成膜狀沸騰，反而對傳熱不利。2.1.5冷卻劑與出口溫度冷卻劑的選擇由塔頂蒸汽溫度決定。如果塔頂蒸汽溫度低，可選用冷凍鹽水或深井水作冷卻劑。如果能用常溫水作冷卻劑，是最經(jīng)濟的。水的入口溫度由氣溫決定，出口溫度由設計者確定。冷卻水出口溫度取得高些，冷卻劑的消耗可以減少，但同時溫度差較小，傳熱面積將增加。冷卻水出口溫度的選擇由當?shù)厮Y源確定，但一般不宜超過50℃，否則溶于水中的無機鹽將析出，生成水垢附著在換熱器的表面而影響傳熱。2.1
7、.6回流比的選擇回流比是精餾操作中的重要工藝條件，其選擇的原則是使設備費用和操作費用之和最低。設計時，應根據(jù)實際需要選擇合適的回流比，也可參考同類生產(chǎn)的經(jīng)驗值，必要時可迭用若干個R值，利用吉利蘭圖求出對應的理論板數(shù)N,作出R/Rmin--(R+1)N曲線，從中找出適宜的回流比R。本次設計任務是分離甲醇----水混合物，對于二元混合物的分離，應采用連續(xù)精餾流程，設計中采用泡點進料，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔內(nèi)，塔頂上的蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)
