化工原理精馏塔设计报告
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化工原理课程设计任务书精馏塔本篇文档主要介绍化工原理课程设计任务书中关于精馏塔的要求和内容。
一、设计任务设计一座丙酮-甲醇精馏塔,要求:1. 产品:A级丙酮、B级丙酮、水、甲醇2. 输入流量:1000kg/h,A级丙酮50%,B级丙酮50%3. 操作压力:常压4. 输出流量:1000kg/h,A级丙酮90%,B级丙酮10%5. 设计基准:精馏32个板层二、设计步骤1. 精馏塔的结构设计(1) 塔的类型:管式塔(2) 塔的高度:设定32个板层,按传质条件设计最小高度(3) 填料类型:采用网格填料(4) 塔的直径:根据输入流量、精馏塔高度和填料设计(5) 塔的材质:不锈钢(6) 填料厚度:1.5cm2. 精馏塔的操作参数及控制(1) 操作压力:常压(2) 丙酮的重心温度:58℃(3) 甲醇的重心温度:52℃(4) 塔顶压力:1atm(5) 塔底压力:1atm(6) 板间压力降:0.015atm(7) 蒸汽进口管直径:50mm(8) 汽液分离器直径:100mm(9) 泵的扬程:15m3. 精馏塔的热力学计算(1) 设定板层数:32(2) 输入流量:1000kg/h,A级丙酮50%,B级丙酮50%(3) 设定塔顶压力:1atm(4) 设定塔底压力:1atm(5) 设定塔板温度,参考数值文献或软件计算(6) 根据塔板温度确定物质的蒸汽压(7) 根据物质的蒸汽压计算物质的分馏、回流比等参数4. 精馏塔的动力学模拟(1) 建立模型:使用MATLAB或其他模拟软件建立动力学模型(2) 确定控制方案:根据设定的输出要求,确定控制方案(3) 模拟仿真:进行塔的动态仿真,查找可能的故障及出现的问题(4) 评价:对模拟结果进行评价,并应对出现的问题进行处理三、设计成果1. 绘制精馏塔的结构图:包含填料、板层、进口出口等2. 绘制精馏塔的液相、气相平衡图3. 计算精馏塔流程图:包括输入和输出物质流量、温度、压力等参数4. 编写精馏塔的操作说明:包括操作控制、参数设定、操作步骤等5. 输出精馏塔的动态模拟成果:包括MATLAB或其他模拟软件的代码和仿真结果以上是化工原理课程设计的精馏塔任务书的要求和内容,本文档中介绍了设计步骤和要求,设计成果等部分,可以为读者提供一定帮助,同时也展示了精馏塔设计工作的一般流程和方法。
化工原理课程设计精馏塔
在化工原理课程设计中,精馏塔是一个非常重要的主题。
精馏塔是化工生产中
用来进行精馏分离的装置,其原理和设计对于化工工程师来说至关重要。
本文将对精馏塔的原理、结构和设计进行详细介绍,希望能对化工原理课程设计有所帮助。
首先,我们来介绍一下精馏塔的原理。
精馏塔利用不同组分的沸点差异来进行
分离,通过在塔内加热并在塔顶冷凝,使得液体沸腾蒸发,然后在塔顶冷凝成液体,从而实现组分的分离。
在精馏塔内,通常会设置填料或塔板,增加塔内表面积,促进传质和传热,提高分离效率。
其次,我们将介绍精馏塔的结构。
精馏塔通常由塔底、塔体和塔顶三部分组成。
塔底主要用来加热液体,使其蒸发;塔体内设置填料或塔板,用来增加接触面积;塔顶则用来冷凝蒸发的液体,使其凝结成液体。
此外,精馏塔还包括进料口、顶部产品出口和底部残液出口等部件。
最后,我们将讨论精馏塔的设计。
精馏塔的设计需要考虑诸多因素,如进料组分、产品要求、操作压力和温度等。
在设计精馏塔时,需要进行热力学计算和传质计算,确定塔板或填料的高度和类型,保证塔内的传热和传质效果。
此外,还需要考虑塔底加热方式、塔顶冷凝方式以及塔内液体分布等问题,确保精馏塔能够稳定、高效地进行分离操作。
总之,精馏塔作为化工生产中常用的分离设备,其原理、结构和设计都是化工
工程师需要掌握的重要知识。
通过本文的介绍,相信读者对精馏塔有了更深入的了解,希望能够对化工原理课程设计有所帮助。
化工原理精馏塔实验报告嘿,大家好,今天咱们聊聊化工原理里的精馏塔实验,这个东西可不是一锅煮完就完事的简单玩意儿。
其实啊,精馏塔就像一个聪明的筛子,它能够把混合液体中的不同成分通过蒸发和冷凝的方式分开。
想象一下,一个小小的精馏塔就像是一个精灵,忙着把不同的气味和味道从一锅汤里挑出来,感觉是不是特别神奇?实验开始之前,咱们得先准备好一切。
首先是原料,这就像做饭之前要备齐食材,没材料可是搞不成大事的。
我们用的液体混合物是乙醇和水的混合液,两个好朋友,虽然平时在一起没啥问题,但在精馏塔里,它们就得分道扬镳了。
然后,是各种仪器,蒸汽发生器、冷凝器、分馏塔等等,听起来高大上,其实就像厨房里的锅碗瓢盆,缺一不可。
实验开始了,大家都兴奋得像小孩子似的,纷纷围上来,期待着看这场“化学秀”。
一开始,混合液体在锅炉里加热,随着温度逐渐升高,液体变成了气体,气泡冒得欢。
这里有个小秘密,乙醇的沸点比水低,所以它们先跑出来,偷偷溜了出去。
就像跑步时,快的那个人总是领先,慢的跟在后面,心里暗暗着急。
然后,蒸汽一路朝着冷凝器奔去,这里有个小曲折。
冷凝器就像一座冰山,蒸汽遇冷瞬间变成液体,哗啦一下又流回塔里。
这个过程重复进行,就像打怪升级,每次都能把乙醇和水分得更清楚。
我们能看到液体一层层上升,颜色逐渐变得清澈透亮,简直让人眼前一亮。
在这个过程中,咱们还得观察温度和压力的变化,这就像是给精灵做健康检查,看看它今天状态如何。
仪器上跳动的数字就像音乐的节拍,时而快,时而慢,真是让人紧张又期待。
这时候,实验室里充满了浓郁的酒精味,简直像是个小酒吧,大家都忍不住想喝一口。
不过,别急,咱们可不能这样糟蹋实验成果。
随着实验的深入,塔顶的液体越来越纯,乙醇的浓度逐渐提高,大家的脸上都挂着期待的笑容。
可以说,这个过程就像是在挑选珠宝,越往上走,越是闪亮。
而当最终产品流出来的时候,大家齐声欢呼,仿佛在庆祝一场胜利。
那一刻,所有的努力和等待都值得了。
《化工原理课程设计》报告40000 吨/年苯和甲苯精馏装置设计班级:专业:化工工艺及工程设计者姓名:指导老师:学号:完成日期: 2012年 6月 20 日化工原理课程设计任务书一、设计题目:苯——甲苯混合液筛板(浮阀)精馏塔设计本课程设计是依据实际生产情况加以一定程度的简化而提出的。
二、设计任务及操作条件1、进精馏塔的料液含苯55%(质量),其余为甲苯2、产品的苯含量≥97%(质量),取97%3、釜液中苯含量≥2%(质量),取2%4、年处理原料量:40000吨5、每年实际生产天数:330天(一年中有一个月检修)6、操作条件⑴精馏塔塔顶压强 0.04MPa(表压)⑵进料热状况泡点液体(q=1)⑶回流比 R=1.6Rmin⑷加热水蒸气压强 3.0kg/cm² (表压)⑸单板压降 <8mmHg⑹设备型式筛板⑺厂址徐州地区三、设计项目(设计说明书内容)⒈流程的确定及说明⒉塔板数的计算⒊塔径计算⒋塔板结构设计⑴塔板结构尺寸的确定⑵流体力学验算⑶计算、绘制塔板负荷性能图⒌其它⑴塔釜加热蒸汽消耗量的计算⑵塔顶冷凝器或分凝器(设计者确定)的换热面积和选型,冷却水消耗量的计算⑶灵敏板位置的确定(并图示)⒍应绘制的各幅图⑴实际设计的工艺流程图⑵塔板布置图⑶塔局部侧剖图苯-甲苯饱和蒸汽压的安托尼公式:logp︒=A-B/(C+t) p︒的单位:kPa t的单位:℃组分 A B C苯 6.023 1206.35 220.24甲苯 6.078 1343.94 219.58四、苯的生产工艺流程在炼焦过程产生的焦炉煤气,其中含有30~45%(g/标m 3)的粗苯。
粗苯的主要成分是:苯(约70%)、甲苯(约14%)、二甲苯(约3%)和三甲苯。
生产中一般采用煤焦油中230~300℃的洗油馏分将粗苯从煤气中吸收下来。
洗油在低温(20~80℃)下具有选择吸收煤气中粗苯的性质,而在升高温度(140~180℃)时又能从富油中将粗苯释放出来。
化工原理课程设计任务书1.设计题目:分离乙醇—正丙醇二元物系旳浮阀式精馏塔2.原始数据及条件:进料:乙醇含量45%(质量分数,下同),其他为正丙醇分离规定:塔顶乙醇含量 93%;塔底乙醇含量 0.01%生产能力:年处理乙醇-正丙醇混合液 25000 吨,年动工 7200 小时操作条件:间接蒸汽加热;塔顶压强 1.03atm(绝压);泡点进料; R=53.设计任务:⑴完毕该精馏塔旳各工艺设计,包括设备设计及辅助设备选型。
⑵画出带控制点旳工艺流程图、塔板版面布置图、精馏塔设计条件图。
⑶写出该精馏塔旳设计阐明书,包括设计成果汇总和设计评价。
概述本次设计针对二元物系旳精馏问题进行分析、计算、核算、绘图,是较完整旳精馏设计过程。
精馏设计包括设计方案旳选用,重要设备旳工艺设计计算、辅助设备旳选型、工艺流程图旳制作、重要设备旳工艺条件图等内容。
通过对精馏塔旳核算,以保证精馏过程旳顺利进行并使效率尽量旳提高。
本次设计成果为:理论板数为 20 块,塔效率为 42.2%,精馏段实际板数为 40块,提馏段实际板数为 5 块,实际板数 45 块。
进料位置为第 17 块板,在板式塔重要工艺尺寸旳设计计算中得出塔径为 0.8 米,设置了四个人孔,塔高 22.19 米,通过浮阀板旳流体力学验算,证明各指标数据均符合原则。
关键词:二元精馏、浮阀精馏塔、物料衡算、流体力学验算。
目录第一章绪论 (5)第二章塔板旳工艺设计 (7)一、精馏塔全塔物料衡算 (7)二、乙醇和水旳物性参数计算 (7)1.温度 (7)2.密度 (8)三、理论塔板旳计算 (11)四、塔径旳初步计算 (12)五、溢流装置 (14)六、塔板分布、浮阀数目与排列 (15)第三章塔板旳流体力学计算 (16)一、气相通过浮阀塔板旳压降 (16)二、淹塔 (17)三、物沫夹带 (18)四、塔板负荷性能图 (19)1.物沫夹带线 (19)2.液泛线 (19)3.液相负荷上限 (20)4.漏液线 (20)5.液相负荷下限 (20)第四章塔附件旳设计 (21)一、接管 (21)二、筒体与封头 (23)三、除沫器 (23)四、裙座 (24)五、人孔 (24)第五章塔总体高度旳设计 (24)一、塔旳顶部空间高度 (24)二、塔总体高度 (24)第六章附属设备旳计算 (24)8.1热量衡算 (24)8.1.10℃旳塔顶气体上升旳焓Qv (24)258.1.2回流液旳焓QR..................................................................8.1.3塔顶馏出液旳焓Q D (25)8.1.4冷凝器消耗旳焓Q C (25)8.1.5进料口旳焓Q F (25)8.1.6塔釜残液旳焓Q W (26)8.1.7再沸器Q B (26)8.2冷凝器旳设计 (26)8.3冷凝器旳核算 (27)8.4泵旳选择 (27)浮阀塔工艺设计计算成果列表 (28)重要符号阐明 (29)参照文献 (31)第一章绪论精馏旳基本原理是根据各液体在混合液中旳挥发度不一样,采用多次部分汽化和多次部分冷凝旳原理来实现持续旳高纯度分离。
《化工原理》课程设计报告设计题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔2014-09-14(一)设计任务书: 苯—氯苯精馏塔设计(二)设计题目(三)要求: 试设计一座苯-氯苯连续精馏塔, 要求产量纯度为99.8%的氯苯3.0吨/小时, 塔顶流出液中含氯苯不得高于2%, 原料液中含氯苯38%(均为质量分数), 其他条件见下面(二)至(五)。
(四)另外, 在确定一些自选操作参数或结构参数时(如进料状况、回流比、冷却水出口温度、板间距等), 应选取两个不同数值(产生两种局部或整体方案), 进行适当比较分析, 确定优选方案, 以便建立经济、节能、环保等设计意识。
主要内容见下页(六)。
(五)操作条件(1)塔顶压力4kPa(表压)(2)进料热状况自选(3)回流比R=1.6Rmin(4)塔底加热蒸汽压强 0.5MPa(表压)(5)单板压降≤0.7kPa(六)塔板类型塔设备型式为板式塔(错流筛板塔)(七)设备工作日(八)每年300天, 每天24小时连续运行(九)厂址选在天津地区(十)设计内容1 设计方案简介2 精馏塔的物料衡算3 精馏塔塔板数确定4 精馏塔工艺条件及有关物性数据计算5 精馏塔主要工艺尺寸(塔高、塔径及塔板结构尺寸)计算6 精馏塔的流体力学验算7 精馏塔塔板的负荷性能图8 精馏塔辅助设备选型与计算9 设计结果一览表10 带控制点的生产工艺流程及精馏塔的主体设备条件图11设计总结和评述一、 设计方案简介本次设计的内容是分离苯-氯苯的板式精馏塔, 基本流程是原料由管道运送到原料罐之后, 由泵打入精馏塔, 其间要经过一个原料预热器, 从塔顶出来的组分由管道通过冷凝器之后, 一部分作为产品输送到产品罐, 一部分回流作为塔内的下降液体;塔底的部分液体在经过再沸器气化之后成为塔内上升蒸汽, 部分液体存在塔底, 一部分液体由管道流出作为氯苯的产品, 并由泵输送至氯苯储罐。
其中冷凝器的冷却水可以采用自来水, 原料可以使用塔底液体进行预热, 再沸器的加热蒸汽来自锅炉房。
《化工原理课程设计》报告4万吨/年甲醇~水板式精馏塔设计目录一、概述 (4)1.1 设计依据·································错误!未定义书签。
1.2 技术来源·································错误!未定义书签。
1.3 设计任务及要求 (5)二:计算过程 (7)1. 塔型选择 (7)2. 操作条件的确定 (8)2.1 操作压力 (8)2.2 进料状态 (8)2.3 加热方式 (8)2.4 热能利用 (8)3. 有关的工艺计算 (9)3.1 最小回流比及操作回流比的确定·········错误!未定义书签。
3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算错误!未定义书签。
3.3 全凝器冷凝介质的消耗量 (17)3.4 热能利用·····························错误!未定义书签。
化工原理课程设计题目 90000吨/年丙酮-水连续精馏塔设计系(院)材料与化学工程专业 ************班级 *****学生姓名 ***学号 *********指导教师 ***职称2013年 12 月 10日化工原理设计任务书设计题目:丙酮-水二元物料板式精馏塔设计条件:常压: 1p atm =处理量: 90000吨/年进料组成: 25%丙酮,75%水(质量分率,下同)馏出液组成:0.965D X =釜液组成: 馏出液 99%丙酮,釜液2%丙酮塔顶全凝器 泡点回流回流比: R=1.5Rmin加料状态: 1.0q =单板压降: 0.7a kp ≤设计任务:完成该精馏塔的工艺设计(包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计算)。
画出带控制点的工艺流程图、塔板负荷性能图、精馏塔工艺条件图。
写出该精馏塔的设计说明书,包括设计结果汇总和设计评价。
摘要利用混合物中各组分挥发能力的差异,通过液相和气相的回流,使气、液两相逆向多级接触,在热能驱动和相平衡关系的约束下,使得易挥发组分(轻组分)不断从液相往气相中转移,而难挥发组分却由气相向液相中迁移,使混合物得到不断分离,称该过程为精馏。
该过程中,传热、传质过程同时进行,属传质过程控制原料从塔中部适当位置进塔,将塔分为两段,上段为精馏段,不含进料,下段含进料板为提馏段,冷凝器从塔顶提供液相回流,再沸器从塔底提供气相回流。
气、液相回流是精馏重要特点。
在精馏段,气相在上升的过程中,气相轻组分不断得到精制,在气相中不断地增浓,在塔顶获轻组分产品。
在提馏段,其液相在下降的过程中,其轻组分不断地提馏出来,使重组分在液相中不断地被浓缩,在塔底获得重组分的产品,精馏过程与其他蒸馏过程最大的区别,是在塔两端同时提供纯度较高的液相和气相回流,为精馏过程提供了传质的必要条件。
提供高纯度的回流,使在相同理论板的条件下,为精馏实现高纯度的分离时,始终能保证一定的传质推动力。
所以,只要理论板足够多,回流足够大时,在塔顶可能得到高纯度的轻组分产品,而在塔底获得高纯度的重组分产品。
第一节设计概述一、课程设计的目的和要求课程设计是《化工原理》课程的一个总结性教学环节,是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。
在整个教学计划中,它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。
课程设计不同于平时的作业,在设计中需要学生自己做出决策,即自己确定方案,选择流程,查取资料,进行过程和设备计算,并要对自己的选择做出论证和核算,经过反复的分析比较,择优选定最理想的方案和合理的设计。
所以,课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。
通过课程设计,学生应该注重以下几个能力的训练和培养:1. 查阅资料选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力;2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想,在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力;3. 迅速准确的进行工程计算的能力;4. 用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
二、精馏操作对塔设备的要求精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质,而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备,首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触,以达到较高的传质效率。
但是,为了满足工业生产和需要,塔设备还得具备下列各种基本要求:(1) 气(汽)、液处理量大,即生产能力大时,仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。
(2) 操作稳定,弹性大,即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时,仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。
(3) 流体流动的阻力小,即流体流经塔设备的压力降小,这将大大节省动力消耗,从而降低操作费用。
对于减压精馏操作,过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度,最终破坏物系的操作。
(4) 结构简单,材料耗用量小,制造和安装容易。
(5) 耐腐蚀和不易堵塞,方便操作、调节和检修。
(6) 塔内的滞留量要小。
实际上,任何塔设备都难以满足上述所有要求,况且上述要求中有些也是互相矛盾的。
不同的塔型各有某些独特的优点,设计时应根据物系性质和具体要求,抓住主要矛盾,进行选型。
三、板式塔类型气-液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。
精馏操作既可采用板式塔,也可采用填料塔,填料塔的设计将在其他分册中作详细介绍,故本书将只介绍板式塔。
板式塔为逐级接触型气-液传质设备,其种类繁多,根据塔板上气-液接触元件的不同,可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。
板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔(1813年)、筛板塔(1832年),其后,特别是在本世纪五十年代以后,随着石油、化学工业生产的迅速发展,相继出现了大批新型塔板,如S 型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。
目前从国内外实际使用情况看,主要的塔板类型为浮阀塔、筛板塔及泡罩塔,而前两者使用尤为广泛,因此,本章只讨论浮阀塔与筛板塔的设计。
(一)筛板塔筛板塔也是传质过程常用的塔设备,它的主要优点有:(1) 结构比浮阀塔更简单,易于加工,造价约为泡罩塔的60%,为浮阀塔的80%左右。
(2) 处理能力大,比同塔径的泡罩塔可增加10~15%。
(3) 塔板效率高,比泡罩塔高15%左右。
(4) 压降较低,每板压力比泡罩塔约低30%左右。
筛板塔的缺点是:(1) 塔板安装的水平度要求较高,否则气液接触不匀。
(2) 操作弹性较小(约2~3)。
(3) 小孔筛板容易堵塞。
(二)浮阀塔浮阀塔是在泡罩塔的基础上发展起来的,它主要的改进是取消了升气管和泡罩,在塔板开孔上设有浮动的浮阀,浮阀可根据气体流量上下浮动,自行调节,使气缝速度稳定在某一数值。
这一改进使浮阀塔在操作弹性、塔板效率、压降、生产能力以及设备造价等方面比泡罩塔优越。
但在处理粘稠度大的物料方面,又不及泡罩塔可靠。
浮阀塔广泛用于精馏、吸收以及脱吸等传质过程中。
塔径从200mm到6400mm,使用效果均较好。
国外浮阀塔径,大者可达10m,塔高可达80m,板数有的多达数百块。
浮阀塔之所以这样广泛地被采用,是因为它具有下列特点:(1) 处理能力大,比同塔径的泡罩塔可增加20~40%,而接近于筛板塔。
(2) 操作弹性大,一般约为5~9,比筛板、泡罩、舌形塔板的操作弹性要大得多。
(3) 塔板效率高,比泡罩塔高15%左右。
(4) 压强小,在常压塔中每块板的压强降一般为400~660N/m2。
(5) 液面梯度小。
(6) 使用周期长。
粘度稍大以及有一般聚合现象的系统也能正常操作。
(7) 结构简单,安装容易,制造费为泡罩塔板的60~80%,为筛板塔的120~130%。
本书虽未包括其它塔板的设计资料,但其设计的基本方法与浮阀塔和筛板塔是相同的。
学生在设计时,可以根据具体条件进行板塔的选型,而不限于选用上述两种塔板。
四、精馏塔的设计步骤简介本设计按以下几个阶段进行:(1) 设计方案确定和说明。
根据给定任务,对精馏装置的流程、操作条件、主要设备型式及其材质的选取等进行论述。
(2)蒸馏塔的工艺计算,确定塔高和塔径。
(3)塔板设计:计算塔板各主要工艺尺寸,进行流体力学校核计算。
接管尺寸、泵等,并画出塔的操作性能图。
(4)管路及附属设备的计算与选型,如再沸器、冷凝器。
(5) 抄写说明书。
(6) 绘制精馏装置工艺流程图和精馏塔的设备图。
第二节设计方案的确定一、操作条件的确定确定设计方案是指确定整个精馏装置的流程、各种设备的结构型式和某些操作指标。
例如组分的分离顺序、塔设备的型式、操作压力、进料热状态、塔顶蒸汽的冷凝方式、余热利用方案以及安全、调节机构和测量控制仪表的设置等。
下面结合课程设计的需要,对某些问题作些阐述。
(一)操作压力蒸馏操作通常可在常压、加压和减压下进行。
确定操作压力时,必须根据所处理物料的性质,兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。
例如,采用减压操作有利于分离相对挥发度较大组分及热敏性的物料,但压力降低将导致塔径增加,同时还需要使用抽真空的设备。
对于沸点低、在常压下为气态的物料,则应在加压下进行蒸馏。
当物性无特殊要求时,一般是在稍高于大气压下操作。
但在塔径相同的情况下,适当地提高操作压力可以提高塔的处理能力。
本设计分离甲醇与水可用常压蒸馏。
(二)进料状态进料状态与塔板数、塔径、回流量及塔的热负荷都有密切的联系。
在实际的生产中进料状态有多种,但一般都将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中,这主要是由于此时塔的操作比较容易控制,不致受季节气温的影响。
此外,在泡点进料时,精馏段与提馏段的塔径相同,为设计和制造上提供了方便。
本设计进料状态为泡点进料。
(三)加热方式蒸馏釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热,设置再沸器。
有时也可采用直接蒸汽加热。
若塔底产物近于纯水,而且在浓度稀薄时溶液的相对挥发度较大(如酒精与水的混合液),便可采用直接蒸汽加热。
直接蒸汽加热的优点是:可以利用压力较低的蒸汽加热;在釜内只须安装鼓泡管,不须安置庞大的传热面。
这样,可节省一些操作费用和设备费用。
然而,直接蒸汽加热,由于蒸汽的不断通入,对塔底溶液起了稀释作用,在塔底易挥发物损失量相同的情况下,塔底残液中易挥发组分的浓度应较低,因而塔板数稍有增加。
本设计采用间接蒸汽加热。
(四)热能的利用精馏过程是组分反复汽化和反复冷凝的过程,耗能较多,如何节约和合理地利用精馏过程本身的热能是十分重要的。
选取适宜的回流比,使过程处于最佳条件下进行,可使能耗降至最低。
与此同时,合理利用精馏过程本身的热能也是节约的重要举措。
若不计进料、馏出液和釜液间的焓差,塔顶冷凝器所输出的热量近似等于塔底再沸器所输入的热量,其数量是相当可观的。
然而,在大多数情况,这部分热量由冷却剂带走而损失掉了。
如果采用釜液产品去预热原料,塔顶蒸汽的冷凝潜热去加热能级低一些的物料,可以将塔顶蒸汽冷凝潜热及釜液产品的余热充分利用。
此外,通过蒸馏系统的合理设置,也可以取得节能的效果。
例如,采用中间再沸器和中间冷凝器的流程[1],可以提高精馏塔的热力学效率。
因为设置中间再沸器,可以利用温度比塔底低的热源,而中间冷凝器则可回收温度比塔顶高的热量。
(五)回流比影响精馏操作费用的主要因素是塔内蒸气量V。
对于一定的生产能力,即馏出量D一定时,V的大小取决于回流比。
实际回流比总是介于最小回流比和全回流两种极限之间。
由于回流比的大小不仅影响到所需理论板数,还影响到加热蒸汽和冷却水的消耗量,以及塔板、塔径、蒸馏釜和冷凝器的结构尺寸的选择,因此,适宜回流比的选择是一个很重要的问题。
适宜回流比应通过经济核算决定,即操作费用和设备折旧费之和为最低时的回流比为适宜回流比。
但作为课程设计,要进行这种核算是困难的,通常根据下面3种方法之一来确定回流比。
根据经验取操作回流比为最小回流比的1.1∽2倍,即R=(1.1∽2)R min;在一定的范围内,选5种以上不同的回流比,计算出对应的理论塔板数,作出回流比与理论塔板数的曲线。
当R= R min时,塔板数为∞;R>R min后,塔板数从无限多减至有限数;R继续增大,塔板数虽然可以减少,但减少速率变得缓慢。
因此可在斜线部分区域选择一适宜回流比。
上述考虑的是一般原则,实际回流比还应视具体情况选定二、确定设计方案的原则确定设计方案总的原则是在可能的条件下,尽量采用科学技术上的最新成就,使生产达到技术上最先进、经济上最合理的要求,符合优质、高产、安全、低消耗的原则。
为此,必须具体考虑如下几点:(1) 满足工艺和操作的要求所设计出来的流程和设备,首先必须保证产品达到任务规定的要求,而且质量要稳定,这就要求各流体流量和压头稳定,入塔料液的温度和状态稳定,从而需要采取相应的措施。
其次所定的设计方案需要有一定的操作弹性,各处流量应能在一定范围内进行调节,必要时传热量也可进行调整。
因此,在必要的位置上要装置调节阀门,在管路中安装备用支线。
计算传热面积和选取操作指标时,也应考虑到生产上的可能波动。
再其次,要考虑必需装置的仪表(如温度计、压强计,流量计等)及其装置的位置,以便能通过这些仪表来观测生产过程是否正常,从而帮助找出不正常的原因,以便采取相应措施。
(2) 满足经济上的要求要节省热能和电能的消耗,减少设备及基建费用。
如前所述在蒸馏过程中如能适当地利用塔顶、塔底的废热,就能节约很多生蒸汽和冷却水,也能减少电能消耗。
又如冷却水出口温度的高低,一方面影响到冷却水用量,另方面也影响到所需传热面积的大小,即对操作费和设备费都有影响。
同样,回流比的大小对操作费和设备费也有很大影响。
降低生产成本是各部门的经常性任务,因此在设计时,是否合理利用热能,采用哪种加热方式,以及回流比和其他操作参数是否选得合适等,均要作全面考虑,力求总费用尽可能低一些。