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第三章设备选型-精馏塔设计说明书3.1 概述 本章是对各种塔设备的设计说明与选型。 3.2设计依据 气液传质分离用的最多的为塔式设备。它分为板式塔和填料塔两大类。板式塔和填料塔均可用作蒸馏、吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，根据具体情况进行选择。设计所依据的规范如下： 《F1型浮阀》JBT1118 《钢制压力容器》GB 150-1998 《钢制塔式容器》JB4710-92 《碳素钢、低合金钢人孔与手孔类型与技术条件》HG21514-95 《钢制压力容器用封头标准》JB/T 4746-2002 《中国地震动参数区划图》GB 18306-2001 《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.3 塔简述 3.3.1填料塔简述 (1)填料塔
填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，由外壳、填料、填料支承、液体分布器、中间支承和再分布器、气体和液体进出口接管等部件组成。 填料是填料塔的核心，它提供了塔内气液两相的接触面，填料与塔的结构决定了塔的性能。填料必须具备较大的比表面，有较高的空隙率、良好的润湿性、耐腐蚀、一定的机械强度、密度小、价格低廉等。常用的填料有拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形填料，20世纪80年代后开发的新型填料如QH—1型扁环填料、八四内弧环、刺猬形填料、金属板状填料、规整板波纹填料、格栅填料等，为先进的填料塔设计提供了基础。 填料塔适用于快速和瞬间反应的吸收过程，多用于气体的净化。该塔结构简单，易于用耐腐蚀材料制作，气液接触面积大，接触时间长，气量变化时塔的适应性强，塔阻力小，压力损失为300～700Pa，与板式塔相比处理风量小，空塔气速通常为0.5-1.2 m/s，气速过大会形成液泛，喷淋密度6-8 m3/(m2.h)以保证填料润湿，液气比控制在2-10L/m3。填料塔不宜处理含尘量较大的烟气，设计时应克服塔内气液分布不均的问题。 (2)规整填料 塔填料分为散装填料、规整填料(含格栅填料) 和散装填料规整排列3种，前2种填料应用广泛。 在规整填料中，单向斜波填料如JKB，SM，SP等国产波纹填料已达到国外MELLAPAK、FLEXIPAC等同类填料水平；双向斜波填料如ZUPAK、DAPAK 等填料与国外的RASCHIG SUPER-PAK、INTALOX STRUCTURED PACKING 同处国际先进水平；双向曲波填料如CHAOPAK等乃最新自主创新技术，与相应型号的单向斜波填料相比，在分离效率相同的情况下，通量可提高25％ -35％，比国外的单向曲波填料MELLAPAK PLUS通量至少提高5％。上述规整填料已成功应用于φ6400，φ8200，φ8400，φ8600，φ8800，φ10200mm等多座大塔中。 (3)板波纹填料 板波纹填料由开孔板组成，材料薄，空隙率大，加之排列规整，因而气体通过能力大，压降小。其比表面积大，能从选材上确保液体在板面上形成稳定薄液
萃取精馏及共沸精馏在化工中的应用 摘要：选择好的溶剂是提高萃取精馏生产能力和降低能耗的有效途径；开发易分离回收、汽化潜热低、用量少、无毒无腐蚀的共沸剂将是共沸精馏的研究方向。本文综述了萃取精馏及共沸精馏的基本原理，并介绍了萃取精馏及共沸精馏在化工中的最新应用。 关键词：共沸精馏共沸剂萃取精馏萃取剂 在化工产品生产过程中，不可避免地需要对各种各样的混合物进行分离。一般认为挥发度小于1.05的物系或沸点差小于3℃的物系，用普通的精馏方法进行分离在经济上是不适宜的。对于这类物系可以釆用萃取精馏或共沸精馏。萃取精馏即时向待分离物系中加入第三种组分（称为溶剂），增大组分间的挥发性差异，从而达到分离目的的特殊精馏方法。而共沸精馏则是向待分离物系中加入共沸剂，使新组分和被分离系统中的一个或几个组分形成最低共沸物并从塔顶蒸出的特殊精馏方法。 1 萃取精馏 萃取精馏的关键在于溶剂的选择，选择好的溶剂是提高萃取精馏生产能力和降低能耗的有效途径，近年来，许多研究者针对萃取精馏普遍存在的溶剂用量大、能耗大、板效率低等问题，从溶剂的选择入手，对其进行了改进和优化。目前新型溶剂主要包括离子液体、加盐溶剂及复合溶剂。 1.1 离子液体 离子液体是指在室温及相邻温度下完金由离子组成的有机液体物质，具有不挥发、不可燃以及呈液态的温度范围宽等特点。离子液体的溶解性可随阴阳离子类型及取代基的调变而变化，应用范围广泛，可用于分离含水共沸物等物系。 1.2 加盐溶剂 加盐溶剂萃取精馏的理论基础是盐效应。盐对物系相对挥发度的改变远远大于溶剂对其相对挥发度的改变，即盐效应大于溶剂效应，因此加盐萃取精馏的溶剂用量小。同时由于盐能循环利用，可改善塔内汽液平衡关系，减少理论塔板数，降低能耗。 1.3 复合溶剂 由于单一溶剂往往不能同时具有高选择性和溶解性，所以一般在选择性较高的溶剂里配比一定量溶解性较好的溶剂（称助溶剂），改善原溶剂的溶解性，使其更大限度地改变物系的相对挥发度。
精馏操作基本知识 1、何为相和相平衡： 答：相就是指在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分，不同相之间往往有一个相界面，把不同的相分别开。系统中相数的多少与物质的数量无关。如水和冰混合在一起，水为液相，冰为固相。一般情况下，物料在精馏塔内是气、液两相。 在一定的温度和压力下，如果物料系统中存在两个或两个以上的相，物料在各相的相对量以及物料中各组分在各个相中的浓度不随时间变化，我们称系统处于平衡状态。平衡时，物质还是在不停地运动，但是，各个相的量和各组分在各项的浓度不随时间变化，当条件改变时，将建立起新的相平衡，因此相平衡是运动的、相对的，而不是静止的、绝对的。比如：在精馏系统中，精馏塔板上温度较高的气体和温度较低的液体相互接触时，要进行传热、传质，其结果是气体部分冷凝，形成的液相中高沸点组分的浓度不断增加。塔板上的液体部分气化，形成的气相中低沸点组分的浓度不断增加。但是这个传热、传质过程并不是无止境的，当气液两相达到平衡时，其各组分的两相的组成就不再随时间变化了。 2、何为饱和蒸汽压？ 答：在一定的温度下，与同种物质的液态（或固态）处于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫饱和蒸汽压，它随温度的升高而增加。众所周知，放在杯子里的水，会因不断蒸发变得愈来愈少。如果把纯水放在一个密闭容器里，并抽走上方的空气，当水不断蒸发时，水面上方气相的压力，即水的蒸汽所具有的压力就不断增加。但是，当温度一定时，气相压力
最中将稳定在一个固定的数值上，这时的压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压。 应当注意的是，当气相压力的数值达到饱和蒸汽压力的数值是，液相的水分子仍然不断地气化，气相中的水分子也不断地冷凝成液体，只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度，液体量才没有减少，气体量也没有增加，气体和液体达到平衡状态。所以，液态纯物质蒸汽所具有的压力为其饱和蒸汽压时，气液两相即达到了相平衡。 3、何为精馏，精馏的原理是什么？ 答：把液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。 为什么把液体混合物进行多次部分汽化同时又多次部分冷凝，就能分离为纯或比较纯的组分呢？对于一次汽化，冷凝来说，由于液体混合物中所含的组分的沸点不同，当其在一定温度下部分汽化时，因低沸点物易于气化，故它在气相中的浓度较液相高，而液相中高沸点物的浓度较气相高。这就改变了气液两相的组成。当对部分汽化所得蒸汽进行部分冷凝时，因高沸点物易于冷凝，使冷凝液中高沸点物的浓度较气相高，而为冷凝气中低沸点物的浓度比冷凝液中要高。这样经过一次部分汽化和部分冷凝，使混合液通过各组分浓度的改变得到了初步分离。如果多次的这样进行下去，将最终在液相中留下的基本上是高沸点的组分，在气相中留下的基本上是低沸点的组分。由此可见，多次部分汽化和多次部分冷凝同时进行，就可以将混合物分离为纯或比较纯的组分。 液体气化要吸收热量，气体冷凝要放出热量。为了合理的利用热量，我
摘要 萃取精馏是一种特殊精馏方法，适用于近沸点物系和共沸物的分离。萃取精馏按操作方式可分为连续萃取精馏和间歇萃取精馏，间歇萃取精馏是近年发展起来的新的萃取精馏方法。萃取剂的选择是萃取精馏的关键，因此，萃取剂的选择方法很重要。 关键词：萃取精馏；间歇萃取精馏；萃取剂选择
Abstract Extractive distillation is a kind of special rectification method, applicable to almost boiling point system and the separation of azeotrope. Extractive distillation according to the operation mode can be divided into continuous batch extractive distillation, extractive distillation and batch extractive distillation is a new extraction distillation method developed in recent years. The selection of extraction agent is the key of extractive distillation, therefore, the selection of extraction agent method is very important. Key words: extractive distillation; The batch extractive distillation; Extracting agent selection
Aspen plus模拟精馏塔说明书 一、设计题目 根据以下条件设计一座分离甲醇、水、正丙醇混合物的连续操作常压精馏塔： 生产能力：100000吨精甲醇/年；原料组成：甲醇70%w，水28.5%w，丙醇1.5%w；产品组成：甲醇≥99.9%w；废水组成：水≥99.5%w；进料温度：323.15K；全塔压降：0.011MPa；所有塔板Murphree 效率0.35。 二、设计要求 对精馏塔进行详细设计，给出下列设计结果并利用AutoCAD绘制塔设备图，并写出设计说明。 (1).进料、塔顶产物、塔底产物、侧线出料流量； (2).全塔总塔板数N；最佳加料板位置N F；最佳侧线出料位置N P； (3).回流比R； (4).冷凝器和再沸器温度、热负荷； (5).塔内构件塔板或填料的设计。 三、分析及模拟流程 1.物料衡算（手算） 目的:求解 Aspen 简捷设计模拟的输入条件。 内容: (1)生产能力:一年按8000 hr计算，进料流量为 100000/(8000*0.7)=17.86 t/hr。 (2)原料、塔顶与塔底的组成（题中已给出）： 原料组成：甲醇70%w，水28.5%w，丙醇1.5%w； 产品:甲醇≥99.9%w；废水组成：水≥99.5%w。 (3).温度及压降： 进料温度：323.15K；全塔压降：0.011MPa； 所有塔板Murphree 效率0.35。 2.用简捷模块（DSTWU）进行设计计算 目的:对精馏塔进行简捷计算，根据给定的加料条件和分离要求计算最小回流比、最小理论板数、理论板数和加料板位置。 3.灵敏度分析 目的:研究回流比与塔径的关系（N T-R），确定合适的回流比与塔板数；
萃取精馏综述 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
摘要 萃取精馏是一种特殊精馏方法，适用于近沸点物系和共沸物的分离。萃取精馏按操作方式可分为连续萃取精馏和间歇萃取精馏，间歇萃取精馏是近年发展起来的新的萃取精馏方法。萃取剂的选择是萃取精馏的关键，因此，萃取剂的选择方法很重要。 关键词：萃取精馏；间歇萃取精馏；萃取剂选择
Abstract Extractive distillation is a kind of special rectification method, applicable to almost boiling point system and the separation of azeotrope. Extractive distillation according to the operation mode can be divided into continuous batch extractive distillation, extractive distillation and batch extractive distillation is a new extraction distillation method developed in recent years. The selection of extraction agent is the key of extractive distillation, therefore, the selection of extraction agent method is very important. Key words: extractive distillation; The batch extractive distillation; Extracting agent selection
1.精馏塔操作及自动控制系统的改进 问：蒸汽压力突然变化时，将直接影响塔釜难挥发组分的蒸发量，使当时塔内热量存在不平衡，导致气-液不平衡，为此如何将塔釜热量根据蒸汽进料量自动调节达到相对稳定，从而保证塔内热量平衡是问题的关键。在生产过程中，各精馏塔设备已确定，塔釜蒸发量与气体流速成正比关系，而流速与塔压差也成正比关系，所以控制好塔顶、塔釜压力就能保证一定的蒸发量，而在操作中，塔顶压力可通过塔顶压力调节系统进行稳定调节或大部分为常压塔，为此，稳定塔釜压力就特别重要。于是在蒸汽进料量不变情况下，我们对蒸汽压力变化情况与塔釜压力的变化进行对比，发现两者成正比关系，而且滞后时间极小。于是将蒸汽进料量与塔釜压力进行串级操作，将塔釜压力信号传递给蒸汽流量调节阀，蒸汽流量调节阀根据塔釜压力进行自动调节，通过蒸汽进料量自动增大或减少，确保塔釜压力稳定，从而保证了精馏操作不受外界蒸汽波动的影响。 我们在讨论精馏塔的控制方式，主要分析的是工艺系统对塔的影响，公用工程几乎不对内部有制约。实际上也是如此。举例分析：蒸汽系统的压力突然变化的系数要远远小于一个精馏塔内部压力变化的系数，也就是说蒸汽系统的压力对比塔压是更趋于稳定；基于这个原因塔压的控制才可以串级控制再沸器的进入蒸汽流量。如果发现蒸汽系统的压力发生了变化，塔压基本没法和加热蒸汽流量串控了。第二塔的压差基本只是一个参考数据，一般不对塔压差进行控制。尽管塔压差过高我们要采取一定的措施。 DCS/SCS/APC等技术伴随着大容量的工业电脑的应用，投入成本逐渐下降，精馏塔的高级智能控制也成为可能，比如APC/SCS等技术，精馏产品纯度也得到保证。可是这些系统其实很脆弱，由于影响这些先进控制的外来因素的影响，DCS操作工随时都可能摘除这些控制，回到DCS的水平，进行人工干预。 问：个人认为首先蒸汽压力的波动可以直接影响釜温和塔釜压力的不稳定,同时造成塔内压差的波动,在锅炉补水或蒸汽温度变化的情况下如果不即时去调节蒸汽量来稳定塔内压差的话,很有可能造成反混和塔釜轻组分超标现象.这个和采用双温差控制的方式相仿,而且在现场操作的时候,如果蒸汽压力升高或降低,如果阀门保持同样的开度的话,蒸汽的流量会多少有加大和减少的情况,我认为公用系统的稳定是精馏系统温度的先决条件,楼上你认为如何? 你“说”的没有任何错误。可是问题出在哪里呢？ 我们以控制塔压力为例。假设塔的其它参数不变，只有供应塔底再沸的蒸汽压力在变化，假定塔压直控塔底再沸蒸汽的量或者串控塔底蒸汽的流量。因为该蒸汽压力的变化，然后塔压命令再沸器的流量控制阀做出调整，这样才能保持塔的稳定。这是可以实现的，完全没有问题。（这是一元参数变化） 然而实际的情况却不能让你这样子。 我们知道塔的进料除非你特意的控制其进料流量（有这种模式），否则任何塔的进料都是波动的，有时甚至有较大波幅（这时就产生二元参数变化），进料板一般不能变化了（除非特殊工艺，设计了多个可控进料口），设塔的进料变大了，就会出现塔的灵敏板以下温度降低，但是塔压已经正常，楼主的用塔压控制蒸汽流量的阀门关闭了，可这时塔底部温度却还低呢！ 如果有三元以上参数也变化呢？楼主的精馏塔还精馏吗？
化工动态建模报告 题目：基于脱丙烷塔的精馏塔建模及稳态仿真姓名: 赵东 学号：2011200832 班级：信研1102
目录 一、背景介绍 (3) 1、课题背景 (3) 2、气分脱丙烷装置介绍 (3) 二、模型分析 (5) 1、建模方法 (5) 2、机理分析 (5) 三、模型建立 (7) 1、参数整理 (7) 2、逐板递推计算公式 (8) 四、仿真实验 (10) 1、仿真界面 (10) 2、仿真验证 (12) 2.1、脱丙烷塔的仿真检验 (12) 2.2、其它模型工况参数检验 (16) 参考文献 (18) 附录程序 (19)
一、背景介绍 1、课题背景 精馏塔作为化工流程中最重要的设备之一，一直是人们研究的热点。而一套好的精馏塔模型，可以给我们的研究和控制带来很多便利。本课题基于气分脱丙烷过程，研究学习了脱丙烷塔的模型建立，用脱丙烷过程中实际工况数据加以验证。此外，基于此模型还编制了一个精馏塔稳态仿真的MATLAB界面，适用于其它相似的分离过程，达到方便且快捷仿真的目的。 2、气分脱丙烷装置介绍 气体分馏装置是以催化裂化装置所产液化气经脱硫、脱硫醇后作为原料，主要生产精丙烯，再作为聚丙烯装置的原料。丙烷馏分可作为工业丙烷或与碳四混合后作为民用液化气。 脱除硫化氢和硫醇的催化液化气进入装置，经凝聚脱水器脱除游离水后进入脱丙烷塔进料罐，液化气通过脱丙烷塔进料泵从进料罐抽出，经原料—碳四换热器换热后，再经脱丙烷塔进料加热器加热，以泡点状态进入脱丙烷塔的进料塔板。 脱丙烷塔采用了69层高效浮阀塔。塔顶蒸出的碳二、碳三馏分经脱丙烷塔顶冷凝器冷凝冷却后进入脱丙烷塔顶回流罐，冷凝液自脱丙烷塔顶回流罐抽出，一部分用脱丙烷塔顶回流泵送入塔顶第69层塔板上作为塔顶回流，另一部分用脱乙烷塔进料泵抽出作为进料。脱丙烷塔底再沸器热源为中压蒸汽。塔底碳四采出馏分经于原料换热后，再经碳四馏分冷却器冷却后送至液化气罐区。如图1.1[1]。
萃取精馏实验装置操作说明- 萃取精馏实验装置操作说明 一、前言 精馏是化工工艺过程中重要的单元操作，是化工生产中不可缺少的手段, 而萃取精馏是精馏操作的特殊形式，只有在普通精馏不能获得分离时才使用。其基本原理与精馏相同，也是利用组分的汽液平衡关系与混合物之间相对挥发度的差异，只不过要加入第三组分形成难挥的混合物，将沸点相近或有共沸组成的物质在塔内上部接触，使易挥发组分(轻组分)逐级向上提高浓度;而不易挥发组分(萃取剂与重组分)则逐级向下从塔底流出。若采用填料塔形式，对二元组分来说，则可在塔顶得到含量较高的轻组分产物，塔底得到萃取剂含量较高的重组分产物，当然，也与萃取剂的选择有关。 本装置是根据用户提出的技术指标而制作的、采用了双塔连续操作的流程，萃取剂能连续回收使用，加料采用了蠕动泵和双缸柱塞泵，同时，对萃取剂分离采用真空操作，能够取得较好的放大数据，可供有机化工、石油化工、精细化工、生物制药化工等专业部门的科研、教学、产品开发方面使用。用于有机物质的精制分离时,具有操作稳定、塔效率高、数据重现性好等优点。此外，它还可装填不同规格、尺寸的填料测定塔效率，也能用于小批量生产或中间模拟试验。当填装小尺寸的三角型填料或θ网环填料时，可进行精密精馏。装置结构紧凑，外形美观，控制仪表采用先进的智能化形式。 对一般教学用的常减压精馏、反应精馏、共沸精馏、萃取精馏玻璃塔来说只有一节塔体，它们在塔壁不同位置开有侧口，可供改变加料位置或作取样口用。塔体全部由玻璃制成，塔外壁采用新保温技术制成透明导电膜，使用中通电加热保温以抵消热损失。在塔的外部还罩有玻璃套管，既能绝热又能观察到塔内气液流动情
精馏塔的控制方式 字体: 小中大| 打印发表于: 2007-7-25 21:15 作者: chjzhou 来源: 海川化工论坛 精馏塔的控制方式很多,其中有: 1.提留段温度控制 2.精馏段温度控制 3.精馏塔温差控制 4.恒流控制 5.双温差控制 6.压差控制 7.在线仪表监测控制 过路的朋友一起交流一下那种控制自动化程度更高,操作人员的参与度最少,对于生产最经济,交流的朋友别忘了写下你的理由哦 答案不是重要的,你的理由却是非常重要的,欢迎讨论啊,一起学习 我也来说两句查看全部回复 最新回复 ?chping80 (2007-7-25 21:36:13) 我认为精馏段温度控制更好，更能说明精馏塔的运行情况！ ?chjzhou (2007-7-26 09:10:51) 压差控制比较好(以下是摘抄版) 蒸汽压力突然变化时，将直接影响塔釜难挥发组分的蒸发量，使当时塔内热量存在不平衡，导致气-液不平衡，为此如何将塔釜热量根据蒸汽进料量自动调节达到相对稳定，从而保证塔内热量平衡是问题的关键。在生产过程中，各精馏塔设备已确定，塔釜蒸发量与气体流速成正比关系，而流速与塔压差也成正比关系，所以控制好塔顶、塔釜压力就能保证一定的蒸发量，而在操作中，塔顶压力可通过塔顶压力调节系统进行稳定调节或大部分为常压塔，为此，稳定塔釜压力就特别重要。于是在蒸汽进料量不变情况下，我们对蒸汽压力变化情况与塔釜压力的变化进行对比，发现两者成正比关系，而且滞后时间极小。于是将蒸汽进料量与塔釜压力进行串级操作，将塔釜压力信号传递给蒸汽流量调节阀，蒸汽流量调节阀根据塔釜压力进行自动调节，通过蒸汽进料量自动增大或减少，确保塔釜压力稳定，从而保证了精馏操作不受外界蒸汽波动的影响。 [本帖最后由chjzhou 于2007-7-26 17:05 编辑] ?zzna (2007-7-26 09:16:01) 精馏段温度控制和温差控制结合！
任务1 精馏设计与严格模拟 知识目标：理解轻、重关键组分的概念，理解回流比的概念，理解严格精馏的操作条件的合理组合，理解灵敏度分析的概念，理解精馏从简捷设计到严格模拟，再到尺寸设计的过程。 技能目标：掌握简捷精馏设计中对轻、重关键组分的设定，掌握严格精馏的操作条件的设定，使用灵敏度分析来优化严格精馏的设计，能使用CHEMCAD进行精馏的简捷设计、严格模拟和尺寸设计。 一、采用ChemCAD进行精馏塔简捷设计计算 精馏设计采用芬斯克－恩特伍德－吉利兰－Kirkbride公式（Fenske-Underwood-Gilli la-nd-Kirkbride），芬斯克公式求解精馏塔的最少理论塔板数；恩特伍德公式求解最小回流比；吉利兰计算实际回流比及其对应的塔板数；Kirkbride公式计算适宜的进料板位置，芬斯克公式也可以求解适宜的进料板位置。 例5-1-1使用简捷法设计一个脱乙烷塔，从含有6个轻烃的混合物中回收乙烷，进料组成mol%：甲烷 5，乙烷 35，丙烯 15，丙烷 20，异丁烷 10，正丁烷 15；进料状态为饱和液相，压力为2.736MPa。对产物分离要求见设计条件表。①求该塔的最小回流比，所需最少理论板数；②当实际回流比为最小回流比的1.25倍即R/R m=1.25时，该塔的实际塔板数和进料位置。 表5-1-1 脱乙烷塔的设计条件 设计的分离要求 馏出液中C2H6的回收率馏出液中C3H6的回收率0.915 0.063 解题步骤： 步骤1：新建文件名“简捷设计”； 步骤2：建立流程图，精馏塔用简捷精馏塔（shortcut column ）的图标；流程如图5-1-1。 步骤3：选择流程的单位：点击“格式及单位制”菜单按钮，在其下拉菜单中选择“工程单位…”命令，以国际单位制为主，选择符合题意的单位（mol，K，MPa）。 步骤4：点击菜单按纽“热力学及物化性质”，在其下拉菜单中点击“选择组分…”命令，然后依次将组分甲烷（Methane或CH4）选中加入，将组分乙烷（Ethane或C2H6）选中加入，将组分丙烯（propene 或C3H6）丙烷（Propane和C3H8）选中加入，将组分异丁烷（i-butane 或i-C4H10）选中加入，将组分正丁烷（n-butane或n-C4H10）选中加入。“OK”，软件弹出建议的K值与H值的方法（K=SRK，H=SRK），就采用系统提示的K值方法； 步骤5：双击“物料 1”，在弹出的编辑物料信息窗口（如图5-1-2所示）的“压力 MPa”文本框中填入压力值2.736，在“气相分率”文本框填入数值0；各组分摩尔流量按题意填入即可，点击该窗口左上方的按钮“闪蒸”，软件算出温度和焓，点击“确定”；
精馏塔的简要概述 精馏塔是用液体混合物中各组分挥发度的不同来分离其各液体组分的操作称为蒸馏，反复多次的蒸馏过程称为精馏，实现精馏操作的塔设备称为精馏塔，如常减压装置中的常压塔、减压塔等，可将原油分离为汽油、煤油、柴油及润滑油等；铂重整装置中的各种精馏塔，可以分离出苯、甲苯、二甲苯等。 化工生产对精馏塔设备的基本要求： 1、生产能力大，在较大的气、液负荷或波动时，仍能维持较高的传质速率。 2、流体阻力小，运转费用低。 3、能提供足够大的相间接触面积，使气、液两相在充分接触的情况下进行传质，达 到高分离效率。 4、结构合理，安全可靠，金属消耗量少，制造费用低。 5、不易堵塞，容易操作，便于安装、调节、检修。 精馏塔设备的工作过程： 1、溶液的沸腾。不同性质的液体在同一压力条件下沸点是不同的，所以两种以上相互溶解 的液体组成的溶液，在同一压力下各组分的沸点自然也是不相同的。沸点低的组分挥发度高，因此同一压力温度下，其在溶液中所形成的分子比例大于它在溶液中的分子比例，而沸点高的组分由于挥发度底，故在溶液蒸汽中的比例小于其在溶液中的比例，利用溶液的这一特性，通过在一定压力下加热的方式，可将溶液中各组分相互分离。 2、溶液的相平衡，在气液系统中，单位时间内液相汽化的分子数与气相冷凝的分子数相当 时，气、液两相达到一种动态平衡，这种状态称为气液的相平衡状态。这时候其系统内各状态参数，如温度、压力及组成等都是一定的，不随时间的改变而改变。 3、传质。在炼油、化工生产中，将物质借助于分子扩散的作用从一相转为另一相的过程称 为传质过程。液体混合物的蒸馏分离，利用液体溶剂的选择作用吸收气体混合物的某一组分，利用萃取等方法分离液体混合物的过程等，都属于传质过程。 4、蒸馏。通过加热、汽化、冷凝、冷却等过程使得液体混合物中不同沸点的组分相互分离 的方法称为蒸馏，若液体混合物中各组分沸点相差较大，加热时低沸点的组分优于高沸点的组分而大量汽化，则易于分离。精馏就是多次汽化与冷凝的一种复杂的蒸馏过程，也可以看成是蒸馏的串联使用。 5、原油的馏程。原油是烃类和非烃类组成的复杂的混合物，每一种成分都有其自身的特性， 但许多成分有沸点、密度等物理特性都很相近，若要将其逐一分离出来是很困难的，也是没有必要的。在实际生产中是将原油分为几个不同的沸点范围，加以利用，，如原油中沸点在40-205度之间的组分称为汽油；180-300度之间的组分称为煤油；250-350度之间的组分称为柴油，350-520度之间的组分称为润滑油，520度以上的组分为重质燃料油。这些温度范围称为馏程。 在化工生产中，无论是精馏还是吸收、解析或萃取，其目的都是为了使得混合液中不同馏程的组分得以分离。 精馏塔中板式塔的塔盘形式及特点： 目前板式塔的形式已有一百多种，在化工生产中最广泛应用的是泡罩塔、浮阀塔及筛板塔。 泡罩塔盘 泡罩塔盘是工业上应用最早的一种塔盘，它在塔盘板上开许多圆孔，每个孔上焊接一个短管，称为升气管，管上再罩一个帽子，称为泡罩，泡罩周围开有许多条形孔。工作时，液体从上层塔盘经过降液管流入本层塔盘，然后横向流过塔盘板，流入下一层塔盘。气体从下层塔盘上升进入升气管，通过环形通道再经过泡罩的条形孔流散的泡罩间的液层中。
关于精馏塔设备的设计与节能探究 发表时间：2019-09-10T16:42:57.827Z 来源：《工程管理前沿》2019年第14期作者：王占伟 [导读] 作为化工行业中最耗能的工业，石油化工工业长期面临降能耗省能源的问题。 美克美欧化学品（新疆）有限责任公司 841000 摘要：作为化工行业中最耗能的工业，石油化工工业长期面临降能耗省能源的问题。而在石油化工行业，使用最普遍的分离单位是精馏，介于精馏过程的能量消耗高，热力学效率低，因此，精馏塔的设备始终是化工节能设计的关键部分。 关键词：精馏塔；设备设计；节能 1引言 由于能源的不断消耗，对具有较高能耗的精馏过程的研究始终具有广阔的发展前景。自21世纪初以来，科学水平的提升，精馏塔的计算机辅助设计逐渐替换掉了人工计算和设计。精馏塔的研究热点也正在通过初步整改，从作为一个单元发展，到进行反应与精馏相耦合的反应精馏，然后逐步向高能效、低投资的分隔壁精馏塔（DWC）的研究。 2精馏塔精馏技术原理 2.1精馏工艺技术 混合物会在各种成分挥发时发生变化，精馏在这一原理下，通过气体，液体回流，从而将气体和液体之间实现逆向多解，使相对挥发性成分强的从液相中逐渐向气体中流出，挥发相对弱的部分逆向进行移动以分离混合物，这是精馏过程。在精馏过程中，质与热是同步传递的，原料进入精馏塔，则精馏段位于塔的上半区，反之如果没有进原料，提馏段位于下半部分。所谓的精馏技术，是指借助蒸馏设备中的转移设施输送的适量浓度的液体，这部分溶液通过连续气化和冷凝，并在精馏塔顶部与底部共同得到产物的生产过程。在整个精馏塔精馏过程中，必须同时操作其他技术设备。在石化行业，大多数精馏设备采用连续精馏运行方式。 2.2连续精馏工艺技术的运行 原材料运输到进料口，接着将整个精馏塔分成精馏工艺段和萃取工艺段；因为每个组别具有不同的沸点，从而导致低沸点的气化升腾，另一方面，高沸点组流下溶液并通过精馏塔内的蒸汽上升；蒸馏分离后，液体的下半部分被引出，部分液体被连续加热，然后返回精馏塔；在冷凝器中部分干净地转化成液体，并通过回流泵送入回流罐。这部分蒸气的有些成为产品，有些作为回流液流回蒸馏塔。 2.3关于精馏塔能源节约和优化 在当前的社会经济和科学背景下，精馏塔的节能降耗问题与科学和理论研究以及各个公司的实际研究难度相吻合。通过一系列科技人员的付出和现实实践，取得了一定优化成果。要逐步改善再沸器和冷凝器的热交换效果；要修改精馏塔多塔精馏工艺，尽早将精多效馏技术应用于精馏塔过程中；要开发高效的普通填料，更换板塔；要在精馏塔的节能控制部分中，如有需要，使用热交换泵技术。 3精馏塔设备设计分析 3.1关于塔板的设计 近年来，精馏塔的设计变得更加完善。大量试验结果表明，组合导向浮阀的效率明显高于传统塔板，对生产效率是极大提高。通过分析塔板上区域的流动状态，发现塔板的导电液压效应，进一步提高了传质效率。FGC-vT是用于精馏过程的相对较新的塔板，不仅提高了塔的效率，而且提高了塔的灵活性，从而降低了能耗。 3.2关于填料的设计 最初，精馏塔中的填料主要是竹片和石头。目前科学技术发展迅速，深化了精馏塔填料的研究，陶瓷拉西环成为蒸馏塔的新型填料。由于压降小和流量大的优点，工业中填料塔的使用变得越来越广泛。在精馏塔的设计中，精馏塔的内部构件用网孔波纹填料，在同一过程的基础上，不仅可以促进精流塔的负荷，而且可以实现高效节能的双赢局面。 3.3其他方面的设计 在精馏塔的设计中，可以改变混合塔板的位置和进料位置。如若优化设计，则会设计多个进料口，以便某些材料可用于特定设计，根据进给类型选择相应的进给连接。以这种方式，可以避免在精馏过程中组合物的波动，从而确保精馏的效果并增加产量。如果特定瘤区段中存在大的负荷区域，则混合的塔板可被使用进行有效低耗蒸馏。 4精馏塔的节能优化设计 4.1分隔壁精馏塔设计 分隔壁精馏塔在精馏塔内设有垂直隔板，精馏塔分为四段，分别是上方共用精馏段、下方共用提馏段、隔板隔开的精馏供给段以及中间侧线采出段。它对应于具有完整热电偶的特定类型的精馏塔，并且在热力学上等同于具有完整热电偶的精馏塔。由于其特殊结构，DWC 塔拥有许多优势，而这并非一般侧线精馏塔所具备的。 对于分隔壁精馏塔的静态设计，研究了三种不同位置的分隔壁精馏塔的动态特性，与控制策略相比，结果表明DWCU在三种形式中表现最差。在大多数情况下，DWCL具有更好的动态性，但同时需要更多的耗能。与DWCL相比，DWCU在可控性能方面没有明显差异，但经济效益具有明显优势。有研究者通过分析甲苯--二甲苯--重苯系精馏分离粗苯精制，对传统的分离顺序和分隔塔技术进行了定量测试和比较，发现传热和传质耦合的技术在能源效率方面提供了显着的特点。鉴于中国目前的能源状况和未来化工行业的发展趋势，大力发展和推进相邻壁塔技术的进步具有至关重要的意义。 4.2反应精馏与分隔壁精馏塔的耦合 反应精馏塔的结构具有特殊性，Muler等在2004年定义了反应精馏隔壁塔（RDWC）的概念。反应精馏和隔壁塔的优势在RDWC上得到融合，通过减少工艺，降低能耗，减少投资和提高选择性，可作为化学工业的新研究热点。IvoMueller等根据反应速率在反应精馏隔壁塔中进行了模拟。由于反应体系的特点是转化率比较高、选择性较低，模拟的目的是将酯基相互转移到碳酸酯，模拟是理论上被证实的，采用隔壁塔技术和反应系统可有效提高选择性和可分离性，减少操作单元数量，节省设备投资。此外，许多相关材料证实，分隔壁精馏塔的新工艺科技可利用在现有的反应精馏工艺，从而节约能源和设备损耗。孙兰义等用RDWC模拟了乙酸甲酯的合成，解释了回流比和气相分配比对反应精馏隔壁塔性能的影响。与传统工艺相比，反应精馏隔壁塔可以节省再沸器消耗11.9%的能量，可有效降低设备的损耗和运行资本。齐彩霞通过模拟和控制分隔壁塔中碳酸二乙酯合成过程，对精馏隔壁塔流程和一般方法的有效对比，发现在反应精馏隔壁塔中合成
Aspen plus 模拟精馏塔说明书 一、设计题目根据以下条件设计一座分离甲醇、水、正丙醇混合物的连续操作常压精馏塔： 生产能力：100000吨精甲醇/年；原料组成：甲醇70%w， 水%w，丙醇%w；产品组成：甲醇≥%w；废水组成：水≥%w；进料温度：；全塔压降：；所有塔板Murphree 效率。 二、设计要求对精馏塔进行详细设计，给出下列设计结果并利用AutoCAD绘制塔设备图，并写出设计说明。 (1) . 进料、塔顶产物、塔底产物、侧线出料流量； (2) . 全塔总塔板数N；最佳加料板位置N F；最佳侧线出料位置N P； (3) . 回流比R； (4) . 冷凝器和再沸器温度、热负荷； (5) . 塔内构件塔板或填料的设计。 三、分析及模拟流程 1. 物料衡算(手算) 目的: 求解Aspen 简捷设计模拟的输入条件。 内容: (1) 生产能力: 一年按8000 hr 计算，进料流量为100000/(8000*= t/hr 。 (2) 原料、塔顶与塔底的组成(题中已给出) ：原料组成：甲醇70%w，水%w，丙醇%w；产品: 甲醇≥%w；废水组成：水≥%w。(3) . 温度及压降：进料温度：；全塔压降：；所有塔板Murphree 效率。 2. 用简捷模块( DSTW)U进行设计计算 目的: 对精馏塔进行简捷计算，根据给定的加料条件和分离要求计 算最小回流比、最小理论板数、理论板数和加料板位置。 3. 灵敏度分析 目的: 研究回流比与塔径的关系 (N T-R)，确定合适的回流比与塔板数；研究加料板位置对产品的影响，确定合适的加料板位置。 方法: 作回流比与塔径的关系曲线( N T-R)，从曲线上找到期望的回流比及塔板数。 4. 用详细计算模块( RadFrac)进行计算目的: 精确计算精馏塔的分离能力和设备参数。
萃取精馏及其应用 摘要：萃取精馏在近沸点物系和共沸物的分离方面是很有潜力的操作过程。萃取精馏是一种特殊的精馏方法。以改变塔内需要分离组分的相对挥发度。选择合适的溶剂可以增强分离组分之间的相对挥发度, 从而可以使难分离物系转化为容易分离的物系。本文对萃取精馏的优缺点进行阐述以及提出对缺点的改进并对萃取精馏的前景进行展望。 Extractive distillation in nearly boiling material and separating azeotrope is very potential operation process. Extractive distillation is a kind of special rectification method. In order to change the tower requires the separation of components of the relative volatility of separation. This paper expounds the advantages and disadvantages of extract ：extractive distillation extraction agent advantages and disadvantages application prospect Extractive distillation in nearly boiling material and separating azeotrope is very potential operation process. Extractive distillation is a kind of special rectification method. In order to change the tower requires the separation of components of the relative volatility of separation. This paper expounds the advantages and disadvantages of extractive distillation and put forward to the disadvantages of improvement and Prospect of extractive distillation. Abstracr ：Extractive distillation in nearly boiling material and separating azeotrope is very potential operation process. Extractive distillation is a kind of special rectification method. In order to change the tower requires the separation of components of the relative volatility of separation. This paper expounds the advantages and disadvantages of extractive distillation and put forward to the disadvantages of improvement and Prospect of extractive distillation. Key words : extractive distillation extraction agent advantages and disadvantages application prospect 一、萃取精馏的简介 萃取精馏：向精馏塔顶连续加入高沸点添加剂，改变料液中被分离组分间的相对挥发度，使普通精馏难以分离的液体混合物变得易于分离的一种特殊精馏方法。 萃取精馏的原理：若采用普通精馏的方法进行分离，将很困难，或者不可能。对于这类物系，可以采用特殊精馏方法，向被分离物系中加入第三种组分，改变被分离组分的活度系数，增加组分之间的相对挥发度，达到分离的目的。如果加入的溶剂与原系统中的一些轻组分形成最低共沸物，溶剂与轻组分将以共沸物形式从塔顶蒸出，塔底得到重组分，这种操作称为共沸精馏；如果加入的溶剂不与原系统中的任一组分形成共沸物，其沸点又较任一组分的沸点高，溶剂与重组分将随釜液离开精馏塔，塔顶得到轻组分，这种操作称为萃取精馏。 萃取精馏的流程：由于溶剂的沸点高于原溶液各组分的沸点，所以它总是从塔釜排出的。为了在塔的绝大部分塔板上均能维持较高的溶剂浓度，溶剂加入口一定要在原料进入口以上。但一般情况下，它又不能从塔顶引入，因为溶剂入口以上必须还有若干块塔板，组成溶剂回收段，以便使馏出物从塔顶引出以前能将其中的溶剂浓度降到可忽略的程度。溶剂与重组分一起自萃取精馏塔底部引出后，送入溶剂回收装置。一般用蒸馏塔将重组分自溶剂中蒸出，并送回萃取精馏塔循环使用。一般，整个流程中溶剂的损失是不大的，只需添加少量新鲜溶剂补偿即可。
精馏塔的操作规程 一、操作要点： 1、循环水流量不低于60m3/h。 2、真空压力控制在-0.07MPa—-0.09MPa。 3、蒸汽总压控制0.4MPa左右，实际使用压力在0.1-0.2MPa。 二、工艺流程： 1、控制真空-0.08MPa，冷凝水正常开启。 2、中控室远程控制蒸汽阀，控制温度、压力、回流、进料。 缓慢开蒸汽阀，打开加热器放水阀放水后关闭，打开疏水器入口阀，疏水器正常使用，塔底液位开始下降，EDC开始汽化，关闭出料阀，进行全回流操作。当塔顶温度在（45℃—52℃）左右时，逐渐减少回流，回流控制在（1.2m3/h），液位降低时，通过流量计进料，塔顶真空压力、温度稳定后，控制回流和进料流量，调整蒸汽压力，使塔中温度保持正常，取样分析，合格后开出料阀门，向干燥器放料，流入成品罐。 3、排液操作。当塔底液位计接近满时（1500mm），缓慢开启残料罐阀门，向残料罐排液，当液位降至1/2时（750mm）关闭阀门，控制塔底液位不能从平衡管道溢入残料罐。 三、工艺指标： 1、蒸汽总压力：≥0.4MPa，压缩空气≥0.2MPa。 2、塔内液位：1/2—2/3之间（750mm—1500mm）。 3、真空压力：-0.07MPa—-0.09MPa。
4、温度：底温90℃—100℃（1#—2#塔），3#塔：85℃—95℃，4#—5#塔：80℃—90℃。 中温：1#—2#塔：60℃—80℃；3#塔：65℃—85℃；4#—5#塔：70℃—85℃。 顶温：1#—2#塔：55℃—63℃；3#塔：50℃—60℃；4#—5#塔：45℃—55℃。 5、蒸汽压力控制在0.1—0.2MPa。 四、开车前的准备工作 1、检查各操作阀门和仪表开关状态是否正确灵敏，是否处于完好状态。 2、检查半成品储罐情况。 3、检查蒸汽供应是否正常。 4、循环水系统是否正常，真空压力是否正常。 五、正常开车 1、中控室利用远程系统打开进料阀门，通过流量计进料，当液位达到2/3时（1500mm），关闭进料阀。 2、缓慢开启蒸汽阀，打开加热器放水阀，放水后关闭，打开疏水器入口阀，疏水器正常使用，塔底液位开始下降，EDC开始汽化，关闭出料阀门进行全回流操作，当塔顶温度至规定温度稳定时，逐渐减少回流，液位降低时，通过流量计进料，塔顶真空压力、温度稳定后，控制回流和进料流量。调整蒸汽压力，使塔中温度保持正常，取样分析合格后，打开出料阀门，向干燥器放料，流入成品罐。 3、放残料操作。当塔底液位计接近满时（1500mm），缓慢开启残料