板式塔的設(shè)計.ppt

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1、精餾裝置的設(shè)計精餾裝置設(shè)計的內(nèi)容與步驟大致如下：1、收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)計所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：①進(jìn)料流量及組成。②分離要求。③原料的熱力學(xué)狀態(tài)。④冷卻介質(zhì)及其溫度、加熱介質(zhì)及溫度。⑤物性數(shù)據(jù)（如密度、表面張力等）。上述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中①、②兩項由設(shè)計任務(wù)給出。③、④兩項若任務(wù)中未曾給出，則應(yīng)根據(jù)具體情況確定。物性數(shù)據(jù)可從有關(guān)資料中查取。12、工藝流程的選擇精餾裝置一般包括塔頂冷凝器，塔釜再沸器，原料預(yù)熱器及流體輸送泵等。流程選擇應(yīng)結(jié)合實際進(jìn)行，考慮經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性。如進(jìn)料是否需要預(yù)熱、冷凝器的型式及布置、及再沸器的型號等。當(dāng)塔頂需汽相出料時，采用分凝器，除此

2、之外，一般均采用全凝器。對于小塔，通常將冷凝器放于塔頂，采用重力回流。對于大塔，冷凝器可放至適當(dāng)位置，用泵進(jìn)行強(qiáng)制回流。2再沸器的型式有立式與臥式、熱虹吸式與強(qiáng)制循環(huán)式之外。當(dāng)傳熱量較小時，選用立式熱式再沸器較為有利。傳熱量較大時，采用臥式熱虹吸式再沸器。當(dāng)塔釜物料粘度很大，或易受熱分解時，宜采用泵強(qiáng)制循環(huán)型再沸器。幾種再沸器型式如圖1所示。3加熱介質(zhì)產(chǎn)品加熱介質(zhì)（1）立式熱虹吸型（2）泵強(qiáng)制循環(huán)型（a）(b)（3）臥式再沸器圖1幾種再沸器型式43、做全塔的物料衡算對于雙組分的連續(xù)精餾塔，由總物料平衡及分物料平衡有：（1）根據(jù)進(jìn)料流量qn,F及

3、組成xF，分離要求，解方程組（1）即可求得餾出液流率qn,D及殘液流率qn,W。54、確定操作條件（壓力、溫度）精餾操作最好在常壓下進(jìn)行，不能在常壓下進(jìn)行時，可根據(jù)下述因素考慮加壓或減壓操作。（1）對熱敏性物質(zhì)，為降低操作溫度，可考慮減壓操作。（2）若常壓下塔釜?dú)堃旱呐蔹c(diǎn)超過或接近200℃時，可考慮減壓操作。因為加熱蒸汽溫度一般低于200℃。（3）最方便最經(jīng)濟(jì)的冷卻介質(zhì)為水。若常壓下塔頂蒸汽全凝時的溫度低于冷卻介質(zhì)的溫度時可考慮加壓操作。還應(yīng)該指出壓力增大時，操作溫度隨之升高，輕、重組分相對揮發(fā)度減少，分離所需的理論板數(shù)增加。6在確定操作壓力時

4、，除了上面所述諸因素之外，尚需考慮設(shè)備的結(jié)構(gòu)、材料等。通常按下述步驟確定操作壓力。（1）選擇冷卻介質(zhì)，確定冷卻介質(zhì)溫度。最為方便、來源最廣的冷卻介質(zhì)為水。設(shè)計時應(yīng)了解本地區(qū)水的資源情況及水溫。（2）確定冷卻器及回流罐系統(tǒng)壓力。塔頂蒸汽全部冷凝時的溫度一般比冷卻介質(zhì)溫度高10～20℃。冷卻器和回流罐系統(tǒng)壓力即為該溫度下的蒸汽壓（平衡壓力），可由泡點(diǎn)方程式得。式中—平衡指數(shù)。烴類可由資料查得。7（3）確定塔頂和塔釜壓力。塔頂壓力等于冷凝器壓力加上蒸汽從塔頂至冷凝器的流動阻力，即（3）塔釜壓力等于塔頂壓力加上全塔板阻力塔。全塔阻力塔等于塔板阻力乘實際

5、板數(shù)，即（4）式中：—塔板阻力，通常為3～5（mm汞柱）在確定了操作壓力之后，塔頂溫度可由式（5）確定，塔釜溫度由式（6）確定。（5）（6）85、確定回流比對于平衡線向下彎曲的物系，最小回流比的計算式為：式中：線與平衡線交點(diǎn)坐標(biāo)。適宜回流比通常為最小回流比的1.2～2倍，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)理論板和回流比的關(guān)系圖確定。N96、理論板數(shù)與實際板數(shù)對于雙組份精餾塔，求解理論板數(shù)可用圖解法或簡捷法。若理論板數(shù)較多，且溶液接近理論溶液時，可作簡捷法計算。簡捷法求理論板數(shù)時，有吉利蘭（Gilliland）。圖解法和簡捷法的具體操作法可參考參閱教材，此處不再討論。

6、實際板數(shù)等于理論板數(shù)除以總板效率，即（12）式中：——實際板數(shù)——不包括分凝器、再沸器在內(nèi)的理論板數(shù)?！偘逍剩ㄈ剩┯绊懣偘逍实囊蛩剌^多，目前尚無準(zhǔn)確的關(guān)聯(lián)式可用于計算，只能根據(jù)經(jīng)驗估計。對于雙組份精餾塔，多在0.5～0.7左右。107、確定冷凝器和再沸器的熱負(fù)荷、對于全凝器，由冷凝器熱平衡可得：（13）式中：R—回流比qn,D—餾出液流率?！斦羝s出液焓。對全塔做熱平衡有（14）式中：—塔釜?dú)堃红省?18、初估冷凝器和再沸器的傳熱面積傳熱面積A可由傳熱方程計算，即（15）式中：Q—熱負(fù)荷。K—傳熱系數(shù)?！錈崃黧w平均溫度差。

7、對于低沸點(diǎn)烴類，冷凝介質(zhì)為水時，傳熱系數(shù)為390～980（千卡/·時·℃）。加熱介質(zhì)為水蒸汽時，再沸器的傳熱系數(shù)為390～880（千卡/·時·℃）。129、塔的有效高度和板間距的初選9.1塔的有效高度板式塔的有效高度是指安裝塔板部分的高度，可按下式計算：（9-1）式中Z——塔的有效高度，m；ET——全塔總板效率；NT——塔內(nèi)所需的理論板層數(shù)；HT——塔板間距，m。139.2板間距的初選板間距NT的選定很重要。選取時應(yīng)考慮塔高、塔徑、物系性質(zhì)、分離效率、操作彈性及塔的安裝檢修等因素。對完成一定生產(chǎn)任務(wù)，若采用較大的板間距，能允許較高的空塔氣速，對

8、塔板效率、操作彈性及安裝檢修有利；但板間距增大后，會增加塔身總高度，金屬消耗量，塔基、支座等的負(fù)荷，從而導(dǎo)致全塔造價增加。反之，采用較小的板間距，只能