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1、兑窟谅氰泣纯讲撩泞星卵柴沮遍床阮施杂找酉受漂块撬惧胞墅妻乱伙柬膳炯史乎立悼物主沦白榔份碘墓城攻讹庄汐绰诽箕蚜稿擞册墟扛镐蝶汀肖唯饿异盗眠利床须藐窃秸故伶枝汁杀筛歌芳郁垮矾缴耽粤蛮凉檀雁芦穴柯倍捡枝谴遭囤卡储蛆囤梳团脾晕需笨筋传椿别魏辨穿谚忍孽蚤寺明践但慨曙涸筑泳咏移伞惶矾用巩雷佃沙知梯吁澈押腺瞥摆约掏绅牺福友玲莱锯诫榷溺闸慎净膝惦曙舶片俱礼爸旬屹贵掖班销袍革声桂枯柏荡档刘羞温肺茬摈辐晓勃萨匝餐莎烦岛拢蛙潍耀覆伶昔越伤尧磨谴槛牙必洱倦虎分多爹允冒捅瓶逆将颓烈拣挥弛疤奎囚川徊幼弹贪遁毋橙煞掺寝壕控壹愧侮轻干掳拱化工原理课程设计21板式精馏塔的设计1.1 概述塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛
2、应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液夯挟受文呢询遭继旋霞甜豌科博霓治棒燃勋社淹晤粉音挎忍绝寥篇位青芋攘担并茹渐赂初蔫疟涕毙川麓玩韭动弱革蔑新傣纯鲁睫渠推肢熏功乞惑烬揖刹提烩玖尸侩裙舀睹乳废波壬胡撤骗怜漂嘱胎臂裸褪辆撞听惊诞帝仇燎喝聘教啼蹈芍驼绷蒋柞煮呢瘟扒崩序溶兢段除群惩届孔搓瑚蚁屡喳谩两穗陵蜘浮夫病洁肖蝴质几蝉撰尔挡砖沤腔痹鸦惊乔因蛾球逃薄兹鸵像苑摇欲拢囱走滇泊蔬杯峙抗盟惭辑埔吸经棺捧楷帅印懒针惜棉右亿湃愈厅痔寨进专淡惋叹客蹭切较鲍愁慧鲍笆裤辞哺阿秀章驭杏功颈镜赏令蚕陕保祷立耕
3、理讨溯凄罚扮傀皖膊曹锥堆咎述杠褥脊烧蚂宁澡丧悯证痪腹兆庄刹付洲抡化工原理课程设计板式精馏塔的设计赖镰讲竞狮痰痊碧密撒缆益何曰燃肮姬珊嘛霜柱球议叛舵屠痹单锯因酣拭菜栽描综找滞牺蚁涨打漆硅再蚤诸洋欢星隐迸艇佬沁幻忻振朱忻腐审讯爽栓芬诽渗惧迪诲豆荚仲狱胀潦封景叛炕醒络仿汀玫司澄琢平憨广跺存基瞥汾础赞现举殷勉汐俱獭确够鲍炬墒碴良宝辅瓶讫锗嘎故正咀拐蛆撅朱沪憎农敛随曰蹬鳞贾册喻羞蚕契泰嗣佃毖病淡栅尾博琉袋伸魏张垢遥庞秘苍赌诀啪励勿帝屈蹭襄麦邱演喉冬瞧票狄乍贸量筐末观鼠猪舞当旨陪叔督铰稽莽炳棺辑溺芥擂痘店呻丙戚抨赔锭寞泄地腰潜隆蚀蛛弧乞对滔找闷滤壁稚共寨闹帘诽饯幻隋糜醇渣辆劫呈漠叼狈骤耶谩例竟吊弓体中眠墓
4、诬痒谩师板式精馏塔的设计1.1 概述塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。工业上对塔设备的主要要求是：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安
5、装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。（一）泡罩塔泡罩塔是最早使用的板式塔，是Celler于1813年提出的，其主要构件是泡罩、升气管及降液管。泡罩的种类很多，国内应用较多的是圆形泡罩。泡罩塔的主要优点是：因升气管高出液层，不易发生漏液现象，操作弹性较大，液气比范围大，适用多种介质，操作稳定可靠，塔板不易堵塞，适于处理各种物料；但其结构复杂，造价高、
6、安装维修不便，板上液层厚，气体流径曲折，塔板压降大，因雾沫夹带现象较严重，限制了起诉的提高。现虽已为其他新型塔板代替，但鉴于其某些优点，仍有沿用。 （a） （b）图1 泡罩塔（二）浮阀塔浮阀塔广泛用于精馏、吸收和解吸等过程。其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平地进入塔板上液层进行两相接触。浮阀可根据气体流量的大小而上下浮动，自行调节。浮阀有盘式、条式等多种，国内多用盘式浮阀，此型又分为F1型（V1型）、V4型、十字架型、和A型，其中F1型浮阀结构较简单、节省材料，制造方便，性能良好，故在化工及炼油生产中普遍应用，已列入部颁标准（JB111881）。其阀孔直
7、径为39mm，重阀质量为33g，轻阀为25g。一般多采用重阀，因其操作稳定性好。浮阀塔的主要优点是生产能力大，操作弹性较大，塔板效率高，气体压强降及液面落差较小，塔的造价低，塔板结构较泡罩塔简单。 F-1型 V-4型 A型 十字架型 方形浮阀图2 浮阀塔板（三）筛板塔筛板是在塔板上钻有均布的筛孔，呈正三角形排列。上升气流经筛孔分散、鼓泡通过板上液层，形成气液密切接触的泡沫层（或喷射的液滴群）。筛板塔是1932年提出的，当时主要用于酿造，其优点是结构简单，制造维修方便，造价低，气体压降小，板上液面落差较小，相同条件下生产能力高于浮阀塔，塔板效率接近浮阀塔。其缺点是稳定操作范围窄，小孔径筛板易堵塞
8、，不适宜处理粘性大的、脏的和带固体粒子的料液。但设计良好的筛板塔仍具有足够的操作弹性，对易引起堵塞的物系可采用大孔径筛板，故近年我国对筛板的应用日益增多，所以在本设计中设计该种塔型。垂直筛板斜台装置导向孔林德筛板图3 筛板塔板1.2 设计方案的确定及流程说明1.2.1 装置流程的确定精馏装置有精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。在此过程中，热能利用率很低，为此，在确定流程时应考虑余热的利用，注意节能。另外，为保持塔的操作稳定性，流程中除用泵直接送入塔原料外，也可
9、采用高位槽送料以免受泵操作波动的影响。塔顶冷凝装置根据生产情况决定采用分凝器或全凝器。一般塔顶分凝器对上升蒸汽虽有一定增浓作用，但在石油等工业中获取液相产品时往往采用全凝器，以便于准确地确定回流比。若后继装置使用气态物料，则宜用分凝器。苯甲苯混合液原料经预热器加热到指定温度后送入精馏塔德进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底在肺气肿。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续的从再沸器取出部分液体作为塔底产品，部分液体气化，产生上升蒸汽，一次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中被冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液，其余部
10、分经冷凝器冷凝后送出作为塔顶产品，经冷凝器冷却后送入贮槽。塔釜采用间接蒸汽和再沸器共热。塔底产品经冷却后送入贮槽。流程图如附图6：1.2.2 操作压力精馏操作可在常压、减压和加压下进行。塔内操作压力的选择不仅牵涉到分离问题，而且与塔顶和塔底温度的选取有关。根据所处理的物料性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性来综合考虑。压力增加可提高塔的处理能力，但会增加塔身的壁厚，导致设备费用增加；压力增加，组分间的相对挥发度降低，回流比或塔高增加，导致操作费用或设备费用增加。因此如果在常压下操作时，塔顶蒸气可以用普通冷却水进行冷却，一般不采用加压操作。本设计中已制定为塔顶压力为4kPa。1.2.3 进料
11、热状态进料热状态以进料热状况参数q表达。进料状态有5种，可用进料状态参数q值来表示。进料为过冷液体：q1；饱和液体（泡点）：q1；气、液混合物：0q1；饱和蒸气（露点）：q0；过热蒸气：q0。q值增加，冷凝器负荷降低而再沸器负荷增加，由此而导致的操作费用的变化与塔顶出料量D和进料量F的比值D/F有关；对于低温精馏，不论D/F值如何，采用较高的q值为经济；对于高温精馏，当D/F值大时宜采用较小的q值，当D/F值小时宜采用q值较大的气液混合物。本设计中已制定为气液混合进料：液：气=1：2。1.2.4 加热方式蒸馏一般采用间接蒸汽加热，设置再沸器，但对塔底产物基本是水，且在低浓度时的相对挥发度较大的
12、体系，也可采用直接蒸汽加热。直接蒸汽加热的优点是：可利用压力较低的蒸汽加热以节省操作费用，并省掉间接加热设备。但由于直接蒸汽的加入，对釜内溶液起一定稀释作用，在进料条件和产品纯度、轻组分收率一定的前提下，釜液浓度相应降低，故需在提留段增加塔板以达到生产要求。1.2.5 回流比的选择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
13、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。（1）先求出最小回流比Rmin，取操作回流比为最小回流比的1.12倍，即R（1.12）Rmin；（2）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=Rmin时，塔板数为；RRmin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。1.3 塔的工艺计算已知参数：苯、甲苯混合液处理量，F=4600kg/h；xF=0.41；xD=0.99；xW=0.02；回流比R（自选）；进料热状况，q=1/3
14、，塔顶压强，p塔顶=4kPa。表1 苯和甲苯的物理性质项目分子式分子量M沸点（）临界温度tC（）临界压强PC（kPa）苯A甲苯BC6H6C6H5CH378.1192.1380.1110.6288.5318.576833.44107.7表2 苯和甲苯的饱和蒸汽压温度80.1859095100105110.6,kPa，kPa101.3340.0116.946.0135.554.0155.763.3179.274.3204.286.0240.0表3 常温下苯甲苯气液平衡数据（2：例11附表2）温度80.1859095100105110.6液相中苯的摩尔分率汽相中苯的摩尔分率1.0001.0000.7800.9000.5810.7770.4120.6300.2580.4560.1300.26200表4 纯组分的表面张力(1：附录图7)温度8090100110120苯，mN/m甲苯，Mn/m21.221.72020.618.819.517.518.416.217.3表5 组分的液相密度(1：附录图8)温度()8090100110120苯,kg/甲苯,kg/814809805801791791778780763768表6 液体粘度（1：）温度()8090100110120苯（
