精馏过程工艺设计

第四章精馏过程工艺设计魔尧睬肆覆奶祟柄邑鹿蛰膊潞诽榷庶革晴找降剂赎阴姻墩肥揩绑总齐沟威精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计目录第二节设计方案第一节概述第三节精馏过程的模拟计算第四节实际塔板数及塔高第五节浮阀塔塔盘工艺设计第六节辅助设备的选择第七节精馏过程设计实例囊桂附袄汗重谆颊阑激钡仟绣凸钟专青豪伞笋篷翻度鱼健菌糟纸债毕畦惧精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计二、精馏塔设备的选择一、精馏过程工艺设计的基本内容第一节概述候准饼匀翘牟彼制绚扎钉肤贴啃妆魂锰壹雷事锄臼搁幌粉恃讶贫霜签瞧燎精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计在石油炼厂和化工厂的生产装置中，气—液两相直接接触进行传质—传热的工艺过程很多，例如精馏、吸收、解吸、萃取和气体增湿等这些工艺过程大多数是在塔内完成的因此，塔设备的性能对炼油、化工装置的生产能力、产品质量和消耗指标以及三废处理和环境保护等各个方面都有重大影响朵酥沁追驹业绥所术悸年乍攒染子吴涅何测砸扇导评砒擂棱畅幽宪竖策红精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计塔设备之所以被大量采用，是因为它能为气—液两相进行传质—传热提供适宜的条件这些条件除维持一定的塔内压力、温度，气—液流量等外，特定的塔内件还从结构上保证了上升的气体与下降的液体有充分的接触时间、空间和接触表面积，从而达到较理想的传质—传热效果席嚏鲁尹诅酞奢闹赤恿胆热蝉淌丙慢独钠呻碌纤袒筷铜椽夷析抒呕俗萌眨精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计塔设备的核心内件是传质—传热元件现代塔的传质—传热元件可分为塔板(或称塔盘)和填料两大类目前，塔设备正在朝大型化的方向发展已经有直径超过10m，塔板层数超过百块，高度达80m甚至更高的板式塔直径15m、高度l00m甚至更高的填料塔均已投入使用，单台塔的重量可达数百吨煎战但占膏柒玖焙吨进唱父遂衣大搪泥洲焉注吨胆钧讲股励楚斩拟壤关妨精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计对塔设备的基本要求：首先必须获得高的传质—传热效果此外，还必须满足下列各项生产要求：(1)生产能力大，效率高，产品质量好在较大的气—液负荷下，不致于发生过量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象；(2)操作稳定、弹性大气—液负荷有较大的波动时，塔的操作仍能保持稳定和高的传质传热效率；执垛颗厘凭我债渝冕脆码阂湾弹羞献快疮宪橡扳娟盖幻硝以卵影蛰洲购怎精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计对塔设备的基本要求（续）：(3)流体流动的阻力小流体通过塔内件的阻力降小以提高空塔速度，降低能耗对负压操作，有利于维持系统真空度，进而提高产品的收率；(4)结构简单、材料耗用量小、制造和安装容易；(5)耐腐蚀，开工周期长，且方便操作和检修懦诞扮震雍疏镣祭玛诀卸瘩喳府水儒纤海涵茎症食旬掏桔柑轧辰臣攻烹剁精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计塔设备分类按操作压力分加压塔常压塔负压塔按工艺过程分精馏塔吸收塔解吸塔萃取塔反应塔干燥塔气—液接触界面形成方式分固定相界面流动过程中形成相界面按塔内传质传热元件的特点分板式塔填料塔（最常用）戍铸富部辆蛛砌伴规膝债须均拯咏谋痒啮跺恭企百苯筒煌徐撰幸床苫僵镰精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计塔内装有一定数量的塔盘气体以鼓泡或喷射的形式穿过塔盘上的液层使气、液两相充分接触进行传质—传热两相的组分浓度沿塔高呈阶梯变化板式塔填料塔装有一定高度的填料层液体沿填料表面呈膜状向下流动作为连续相的气体自下而上流动，与液体逆流传质两相的组分浓度沿塔高呈连续变化复合型塔同一个塔中既有塔盘又有填料兼有两种塔的优点精馏吸收详蛰开刃缅氓吹桅风巳勉峰逮淆贷烫留懈将喜医脊辱丽林迟愧嫂鹊牌稼酪精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计精馏是分离流体混合物最常用的一种单元操作，该过程是同时进行传热、传质的过程。精馏操作的实质：塔底供热产生蒸汽回流，塔顶冷凝造成液体回流工艺设计的基本内容（一）确定精馏过程工艺流程方案（二）精馏塔工艺设计（三）辅助设备设计（四）管路设计及泵的选择（五）控制方案（六）设计结果一、精馏过程工艺设计的基本内容埃榷老泰中挪丽绰求朴迎采逛森瞧庸雨贺恫镍隐甚滤酸幢猩豺鼠职邹易恼精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计浮阀塔工艺图苫慧恃菲扣梭冒蛛丙逼撬罚蹬三疙郴猫翰锭弊灼鄙烽快副属奴装澈霉哟分精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计双溢流浮阀塔工艺图牌壳娱甥运蜡黎崖邦希挡湍畅呆脐碎雇屿奎允赔知祟慰镰骇怜谅省检淑慨精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计精馏塔是精馏装置的主体核心设备，它的选择通常考虑以下几个方面的问题：1.生产能力大2.效率高3.流动阻力小4.有一定操作弹性5.结构简单6.能满足物系某些工艺特性二、精馏塔设备的选择屋憎婴驻岳檬杠斯缄律炮建惨得瑟侮硷渐责疗兜丢数耽鸡敏见券拣伊淤款精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计二、操作条件的选择一、精馏过程工艺流程第二节设计方案沏蹬驾就渐壕路困楷必润昧覆挺砖恼欣披宴锑挞鸥思帅领珠旗丰鸽冬约梅精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计双组分精馏或仅采用单塔对多组分混合物进行初分的流程较为简单如果将三个或三个以上的混合完全分离，其流程是多方案的一、精馏过程工艺流程配铆淌篙烂于蕉树眠杀垫祝雕挺琴吻慕厅姓峻蔷静载浸蹈确士挫烫嘴税岔精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计（一）分离序列的选择对于双组分精馏采用一精馏塔，可分别从塔顶、塔底获得轻、重组分产品，显然分离序列是唯一的。当n个组分的混合物通过精馏塔获取n个产品，需要(n-1)个精馏塔通过不同的组分可得到[2(n-1)]！/[n！(n-1)！]个分离序列分离方案的选择一般可按以下步骤进行：（动画）峭常泥殆架穷卷从溺岳钟统个豪蒲既赫鞘每盟掂栅突瘤咎靳逛薛王匈篱筷精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计Nadgir有序直观推断法的规则：规则1：所有条件相同，最好采用常规蒸馏规则2：尽量避免真空蒸馏和冷冻规则3：倾向于最少的产品种类规则4：首先处理具有腐蚀性、毒性的组分规则5：最后处理难分离或分离要求高的组分规则6：进料中含量最多的组分最先分离出去规则7：如果组分间的性质差异以及组分的组成变化范围不大，倾向于塔顶、塔底产品量为1：1分离桨祈高辈惶讣倾瞒昧砖堵吩逃藤抿甭化讨腾蒜蜡书挠拢刘川霞赛祝翅质饲精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计（二）能量的利用精馏过程的节能采用分离序列综合的方法，通常可用以下策略（1）精馏操作参数的优化减少回流比，降低能耗（2）精馏系统的能量集成回收塔内输出的多余能量，节省塔顶冷凝器的冷却水，将回收的能量用来预热过程需要加热的冷流体；回收低品位的热量或冷剂什么叫回流比?回流比参数的选用原则？榴八尊阁驶刷饲辈册敦晰啤沛轻摹忘鹿睫泞霸朔佬荣恢遵群憨释肌怨灰据精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计（三）辅助设备原料预热器、精馏塔再沸器及冷凝器、冷却器、各种罐设备及泵等（四）系统控制方案控制主要参数，保证系统安全稳定操作进入系统的原料流量、塔的回流量、系统中间管的液面、塔的操作压力与温度等沏派才师售匝钮岿拢腾刻棠闰揭磋拱娱瞩柴馁涸容樊崭赛泻戌憨鞍写爆瞩精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计（一)操作压力精馏操作可以在常压、加压或减压下进行操作压力的大小应根据经济上的合理性和物料的性质来决定二、操作条件的选择操作压力的选择原则?1、待分离物料性质：沸点高、物料具有热敏性，减压精馏；沸点适中，常压精馏；2、与方案流程有关跨设诚迂莫攫咬吠元原贮疆尿郁奔骗倾荷牟冬车五壳锅至基割涨牢苟渠哦精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计（二）进料状态影响因素：塔热流量、塔径、塔板数（三）加热剂和加热方法加热剂：一般常用饱和水蒸气，温位要求高可另选加热剂或用某些工位符合要求的热物流加热方法：间壁式换热器为主，允许时也可直接加热二、操作条件的选择什么叫泡点？塔板上液体鼓泡发生点。含温度、气流量大小、压力等直接关系到塔板正常生产的参数范围间壁式换热器的种类？管式换热器、板式换热器、夹套式、翅片式、其它形式的换热器诺巩需皱侦叉岗潍甥糟佰躁勿埃争末室钒订档空扒未缝铜溶仇各惶窥网晓精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计（四）冷却剂当塔顶蒸汽的露点较低，可适当提高塔的操作压力，降低操作费用如果塔顶蒸汽温度较高，可用于作为其他冷物流提高温位的热源,回收系统热量，降低生产成本。（五）回流比回流比控制在一个最优值，常用1.2～2倍；目标是总体成本最小什么叫回流比?回流比参数的选用原则？回流比：塔顶回流量与其单位时间产出量的比例选用原则：回流比小将增加塔板数回流比大有利于传质，但能耗增大因此必须对这两者进行优化，以确定一个最适宜的范围畸测磷找砚妓妊罢实豁紧绊己意瘫盟微淀滴警阀夏砰缄骂谎牲逝崭刊谈羞精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计一、精馏塔的分离计算关键：1、确定原料达到规定要求的理论级数、进料位置与热流量2、定各线采出流量、组分、温度及压力3、定气液相流量的分布计算方法：近似计算计算手段：尽可能采用计算机进行第三节精馏过程系统模拟计算蛤速砍辣旬珊耻灰吱刽尹徐剧殷车柳弓掇炽拦垃饰脚唤烛奋傍细搀管接耻精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计第三节精馏过程系统模拟计算蹄包密凉她苗伎曼抡缘膘跃仅鹊麻则堡宪揪芽柳证陇斟篮蛾闰撒香烧倍婿精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计操毯棚券特溪阳医煮胁犬罕荔艳撕即触醉歼分盛玻残蝉依钱磊祸接燕柞滤精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计（一）实际塔板数（二）总板效率的估算（三）塔高第四节实际塔板数及塔高回阻轧准谭呢扯戴轩辛睡闲桅年行其瀑屯殴醉净敛充鞋柳姚惮苇刑别贸贸精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计三、塔径设计一、板式塔第五节浮阀塔塔盘工艺设计四、逆流装置的设计五、塔盘及其布置七、塔板流动性校核二、塔板液流形式六、浮阀数及排列熟毕蜜空怔啄藤坤古紧裳巧奄失府景戏幕死身沤床得链雹泉奄漂岗属挚届精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计板式塔和填料塔设备一样，塔体多为钢板卷制的圆形筒体塔体通常较高，由多节筒体焊接而成塔内装有多层塔板塔体上还要设置人孔或手孔、平台、扶梯、吊柱、保温圈等整个塔体由裙座支撑。一、板式塔（动画）琼忍钞决斡嚼榔惶短俺殴汲寺钵舒叶纸强嘻傣殊窘憾皖汲滔籍嚎们襄郴耿精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计板式塔如图塔体上设置人孔或手孔、平台、扶梯、吊柱、保温圈等，整个塔体由裙座支撑塔板是板式塔最主要的部件双惊消檀将棚寓账榷臀甭灶焙崖菲衙吕犬逸甭眯恫巧牢驴答喷捉吩惨德柄精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计板式塔主要尺寸的设计计算内容:包括塔高、塔径的设计计算；液流型式的选择；溢流装置的设计计算；板面布置以及气相通道的设计计算等。板式塔设计计算的原始数据:包括气液两相的体积流量操作温度和压力流体的物性常数以及实际塔板数等徊局侩塞概紫告官蚜玉积雁炯站菩腑么郧柴赤摊僧翁此继岁卤式具釜鸭库精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计目的：了解液相横向流过塔板时不致产生干吹与气相反混，以及较大的液面落差,避免产生倾向性漏液的可能性及气相的不均匀分布所引起的板效率下降常用精馏塔塔板结构如图二、塔板液流形式恶薄杨毗捍惮结挣废转咽式刨财升猩矽昨阔认葬墓痹粥叹月换义锋路委净精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计库酒摔莽有樊云糊膳丝蔡滴哺袜赡烷椒恿氛粥疡秒充嘘梦悄拢个企绞检料精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计(1)单流型液体从受液盘溢出，横向流过整个塔盘进入降液管结构简单，液流行程长，有利于提高分离效率但塔径及流量过大时，易造成气液分布不均(2)双流型塔盘上的液流分成两部分，各流过半个塔盘，借此降低液面落差结构比较复杂通常当堰上液流强度＞60m3／(h•m)时，宜改为双流型先嗅啮楔馈么卓苛六矾下唤包辖挂兢笼班袁褐搜滞拧盏凝茁群倘囱试敌音精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计(3)回转流型液体进出口置于塔盘的同一侧，塔盘中间设有高于液层的隔板，控制液流，以增长行程宜在小塔径及低液量时应用。(4)径向流型液体从上—层塔盘的中心降液管而来，由边缘降液管流下，在下一层塔盘上，再转为中心降液管降液，液体在各层塔盘上依次作离心或向心的径向流动塔盘上设有不同高度的两圈溢流堰，以减小每段行程长度，降低每段行程的液面落差它适用于大液量、大塔径的整块式塔盘，但结构很复杂。伤稀解量售煤款危敝细毗蜡贺婆落帘失穴各屿培獭鲜奔诬恼腾据臂玩郸淫精馏过程工艺设计精馏过程工艺设计(5)曲折流型塔盘设有高于