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《化工原理課程設(shè)計(jì)之苯項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、化工原理課程設(shè)計(jì)之苯項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案第2章設(shè)計(jì)方案的確定2.1操作條件的確定確定設(shè)計(jì)方案是指確定整個(gè)精餾裝置的流程、各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和某些操作指標(biāo)。例如組分的分離順序、塔設(shè)備的型式、操作壓力、進(jìn)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(jī)構(gòu)和測(cè)量控制儀表的設(shè)置等。下面結(jié)合課程設(shè)計(jì)的需要，對(duì)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(yù)熱器，蒸餾釜，冷凝器，釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設(shè)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(diǎn)，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(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適合于小
2、規(guī)模，多品種或多組分物系的初步分離。蒸餾時(shí)通過物料在塔的多次部分氣化與多次部分冷凝實(shí)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(shí)應(yīng)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(yù)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(dòng)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(shè)備。工業(yè)上以采用全凝氣為主，以便于準(zhǔn)確的控制回流比，塔頂分凝器對(duì)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，則宜用分凝器?？傊_定流程
3、時(shí)要較全面，合理的兼顧設(shè)備，操作費(fèi)用，操作控制及安全諸因素。2.1.2操作壓力蒸餾操作通?？稍诔?、加壓和減壓下進(jìn)行。確定操作壓力時(shí)，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性進(jìn)行考慮。例如，采用減壓操作有利于分離相對(duì)揮發(fā)度較大組分及熱敏性的物料，但壓力降低將導(dǎo)致塔徑增加，同時(shí)還需要使用抽真空的設(shè)備。對(duì)于沸點(diǎn)低、在常壓下為氣態(tài)的物料，則應(yīng)在加壓下進(jìn)行蒸餾。當(dāng)物性無特殊要求時(shí)，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(dāng)?shù)靥岣卟僮鲏毫梢蕴岣咚奶幚砟芰?。有時(shí)應(yīng)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(shí)的熱量，或可用較低品位的冷卻劑使蒸汽冷凝，從而
4、減少蒸餾的能量消耗2.1.3進(jìn)料狀態(tài)進(jìn)料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負(fù)荷都有密切的聯(lián)系。在實(shí)際的生產(chǎn)中進(jìn)料狀態(tài)有多種，但一般都將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中，這主要是由于此時(shí)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(diǎn)進(jìn)料時(shí)，為設(shè)計(jì)和制造上提供了方便。2.1.4加熱方式蒸餾釜的加熱方式通常采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。有時(shí)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(shí)溶液的相對(duì)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(diǎn)是：可以利用壓力較低的蒸汽加熱；在釜只須安裝鼓泡管，不須安置龐大的傳熱面。這樣，可節(jié)省一些操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)
5、用。但在本次課程設(shè)計(jì)中對(duì)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(shí)只需在塔底安裝一個(gè)鼓泡管，于是可省去一個(gè)再沸器，并且可以利用壓力較底的蒸汽進(jìn)行加熱，無論是設(shè)備費(fèi)用還是操作費(fèi)用都可以降低。當(dāng)殘液的濃度稀薄時(shí)，溶液的相對(duì)揮發(fā)度很大，容易分離，故所增加的塔板數(shù)并不多，此時(shí)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(shí)，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(duì)于苯甲苯溶液，一般采用0.4~0.7KPa（表壓）。當(dāng)采用飽和水蒸汽作為加熱劑時(shí)，選用較高的蒸汽壓力，可以提高傳熱溫度差，從而提高傳熱
6、效率，但蒸汽壓力的提高對(duì)鍋爐提出了更高的要求。同時(shí)對(duì)于釜液的沸騰，溫度差過大，形成膜狀沸騰，反而對(duì)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(jì)的。水的入口溫度由氣溫決定，出口溫度由設(shè)計(jì)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(shí)溫度差較小，傳熱面積將增加。冷卻水出口溫度的選擇由當(dāng)?shù)厮Y源確定，但一般不宜超過50℃，否則溶于水中的無機(jī)鹽將析出，生成水垢附著在換熱器的表面而影響傳熱。2.1.6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(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用
7、之和最低。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的回流比，也可參考同類生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)值，必要時(shí)可迭用若干個(gè)R值，利用吉利蘭圖求出對(duì)應(yīng)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(shè)計(jì)任務(wù)是分離甲醇----水混合物，對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程，設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔，塔頂上的蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔，其余部分經(jīng)塔頂產(chǎn)品冷卻器冷
