《設(shè)計(jì)實(shí)例板式塔》PPT課件

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1、化工原理課程設(shè)計(jì)實(shí)例板式塔的設(shè)計(jì)板式塔的設(shè)計(jì)內(nèi)容工藝流程的設(shè)計(jì)板式塔的工藝計(jì)算板式塔的機(jī)械設(shè)計(jì)塔的輔助設(shè)備設(shè)計(jì)與選型工藝流程的設(shè)計(jì)板式塔的設(shè)計(jì)從兩方面考慮:1.經(jīng)濟(jì)方面:應(yīng)該充分考慮整個(gè)系統(tǒng)熱能的利用,以便降低操作費(fèi)用.例如:從塔頂出來(lái)的蒸氣和從塔底排出的液體帶出的熱量可用于預(yù)熱原料液或它處.2.全塔操作的穩(wěn)定性:若操作不穩(wěn)定,就不能保證產(chǎn)品質(zhì)量的均勻.有時(shí)也把冷凝器分割為兩部分,一部分預(yù)熱原料液,另一部分用冷卻水使蒸氣冷凝.這樣可以用控制冷卻水量來(lái)控制冷凝器的操作,同時(shí)保證進(jìn)料溫度一定.為此控制再沸器中加熱蒸氣壓力的恒定是保證操作穩(wěn)定的條件之

2、一,但原料液或回流液的流量和溫度發(fā)生變化時(shí),穩(wěn)定情況也會(huì)受到一定的影響為了使進(jìn)料保持穩(wěn)定,一般入塔的原料液由高位槽供給,以免受泵的流量波動(dòng)的影響.為了保持回流液的穩(wěn)定,冷凝器常采用冷卻水,而不用塔頂蒸氣預(yù)熱原料液.因?yàn)樗斦魵饬咳缬胁▌?dòng),將影響回流液量及進(jìn)料溫度.從而影響整個(gè)塔的操作穩(wěn)定性。有時(shí)也把冷凝器分割為兩部分,一部分預(yù)熱原料液,另一部分用冷卻水使蒸氣冷凝.這樣可以用控制冷卻水量來(lái)控制冷凝器的操作,同時(shí)保證進(jìn)料溫度一定.塔釜液體雖然溫度很高,但用它來(lái)預(yù)熱原料液,對(duì)液-液傳熱過(guò)程其傳熱系數(shù)很小,則所需傳熱面積必然很大精餾方案的選定1.操作壓

3、力(常壓,加壓,減壓)-----設(shè)計(jì)壓力一般指塔頂壓力沸點(diǎn)低,常壓下為氣態(tài)的物料-----加壓操作,加壓可提高操作的平均溫度,有利于塔頂蒸氣冷凝熱的利用或可使用較便宜的冷卻劑,減少冷凝,冷卻的費(fèi)用.在相同的塔徑下,適當(dāng)提高操作壓力,還可提高塔的處理能力.但P提高,再沸器的T提高,相對(duì)揮發(fā)度下降.熱敏性和高沸點(diǎn)的物料-----減壓操作.P降低,相對(duì)揮發(fā)度提高,有利于分離.操作的平均溫度降低,加熱劑溫度降低.但可導(dǎo)致D增加,塔頂蒸氣冷凝溫度降低,必須使用真空設(shè)備.相應(yīng)的操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用增加.由于塔板壓降,從塔頂?shù)剿讐毫χ饾u增加,溫度也相應(yīng)的增加

4、(物料組成和壓力同時(shí)作用的結(jié)果).因而沿塔物性和氣液負(fù)荷也隨之變化.常壓和減壓塔---如塔板壓降不是很大,工藝計(jì)算時(shí)假定全塔各處壓力相等--誤差不大.減壓塔---壓力分布與塔板的結(jié)構(gòu)形式,氣液負(fù)荷,氣液物性等多種因素有關(guān),很難計(jì)算,一般先假設(shè)再較核.多次試差..精餾方案的選定2.進(jìn)料狀態(tài)原則講,要使回流在全塔發(fā)揮作用,全部冷量應(yīng)該加在塔頂,全部熱量加在塔底.但實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)問(wèn)題及操作平穩(wěn)等多種因素.進(jìn)料---預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)(進(jìn)料溫度不受季節(jié)氣溫變化和前一道工序波動(dòng)限制,塔的操作比較容易控制.而且精餾段和提餾段的上升蒸氣

5、量相近).有時(shí)為了減小再沸器的熱負(fù)荷(如再沸器所需加熱劑溫度較高,或物料容易在再沸器內(nèi)結(jié)焦等)可在料液預(yù)熱時(shí)加入更多的熱量,甚至采用飽和蒸氣進(jìn)料.注意:實(shí)際設(shè)計(jì)還應(yīng)該考慮整個(gè)車(chē)間的流程安排.精餾方案的選定3.多股進(jìn)料原料來(lái)源不同,濃度差別很大,從分離角度,應(yīng)該從不同的位置加入.但所處理的物料量不多時(shí)(或其中的一種物料不多時(shí)),從設(shè)備加工和操作方便考慮,也往往多股混合以后作一股物料加入.精餾方案的選定4.加熱方式大塔---塔外，形式----夾套式.蛇管式,列管式(立式再沸器,臥式再沸器)立式熱虹吸再沸器的主要特點(diǎn):傳熱系數(shù)較高,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積

6、小,液體在管內(nèi)停留時(shí)間短,不容易結(jié)垢,且容易清洗;但殼程不能清洗,因此用于較臟的加熱介質(zhì);其本身造價(jià)較低,但要求較高的塔體裙座.臥式熱虹吸再沸器的主要特點(diǎn):可用低裙座,但占地面積大,出塔產(chǎn)品緩沖容積較大,故流動(dòng)穩(wěn)定,在加熱段停留時(shí)間短,不容易結(jié)垢,可以使用較臟的加熱介質(zhì).立式和臥式強(qiáng)制循環(huán)再沸器的共同特點(diǎn):適應(yīng)于高粘度液體和熱敏性物料,因?yàn)閺?qiáng)制循環(huán)流速高,停留時(shí)間短,有利于工藝流體循環(huán)流量的控制和調(diào)節(jié).精餾方案的選定5.冷卻方式1)冷卻劑----通常是水,水溫隨氣候而定.入口一般為15℃--20℃,出口<50℃，目的防止溶解于水中的無(wú)機(jī)鹽析出.

7、冷卻劑還可以是冷凍鹽水.液氨等，一般用于較低溫度。2)冷凝設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式小塔---蛇管換熱器大塔---列管式換熱器工藝流程的設(shè)計(jì)工藝流程設(shè)計(jì)的要求根據(jù)規(guī)定的操作條件進(jìn)行工藝流程的設(shè)計(jì)時(shí)，所選的參數(shù)、設(shè)備的型式必須進(jìn)行簡(jiǎn)要的論證，對(duì)合理利用熱能的可能性要做簡(jiǎn)要分析。繪制精餾裝置的工藝流程圖。設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)通常只能對(duì)方案、流程作初步安排，待整個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算完成后再對(duì)方案流程進(jìn)行修正并作較全面的論證討論。板式塔的工藝計(jì)算精餾塔的物料衡算,熱量衡算,工藝流程圖1.物料衡算確定各股物料的流量和組成2.熱量衡算確定冷凝器熱負(fù)荷、再沸器熱負(fù)荷、冷卻器、預(yù)熱器3.確定

8、最小回流比和適宜的回流比4.求解理論板層數(shù)5.估算全塔效率6.確定實(shí)際塔板數(shù)塔板的工藝設(shè)計(jì)塔板間距塔徑估算溢流裝置塔板布置浮閥裝置塔板流體力學(xué)驗(yàn)算塔板