化工原理问题:精馏塔的设计
一)塔设备设计概述:
塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一,他可以使气(或汽)或液液两相紧密接触,达到相际传质及传热的目的。在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中,塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额,以及三废处理和环境保护等各方面都有重大影响。
塔设备中常见的单元操作有:精馏、吸收、解吸和萃取等。此外,工业气体的冷却和回收、气体的湿法净制和干燥,以及兼有气液两相传质和传热的增湿和减湿等。
最常见的塔设备为板式塔和填料塔两大类。作为主要用于传质过程的塔设备,首先必须使气(汽)液两相能充分接触,以获得高的传质效率。此外,为满足工业生产的需要,塔设备还必须满足以下要求:1、生产能力大;2、操作稳定,弹性大;3、流体流动阻力小;4、结构简单、材料耗用量少,制造和安装容易;5、耐腐蚀和不易阻塞,操作方便,调节和检修容易。
(二)板式精馏塔设备选型及设计
因为板式塔处理量大、效率高、清洗检修方便且造价低,故工业上多采用板式塔。因而本课程设计要求设计板式塔。
1、工业上常见的几种的板式塔及其优缺点:
Ⅰ、浮阀塔:在塔板开孔上方,安装可浮动的阀片,浮阀可随气体流量的变化自动调节开度,可避免漏液,操作弹性大,造价低,且安装检修方便,但对材料的抗腐蚀性能要求高。
Ⅱ、筛孔塔:结构简单、造价低廉、筛板塔压降小、液面落差也较小、生产能力及塔板效率都较泡罩塔高,故应用广泛。
Ⅲ、泡罩塔:其气体通道是升气管和泡罩,由于升气管高出塔板,即使在气体负荷很低时也不会发生严重漏液,操作弹性大,升气管为气液两相提供了大量的传质界面。但泡罩塔板结构复杂,成本高,安装检修不便,生产能力小。
综合考虑最终选择筛孔式精馏塔。
2、设计板式塔的要求及简易流程
首先应根据已给定的操作条件,由图解法或解析法求得理论塔板数、选定或估算塔板效率,从而测得实际塔板数,然后对以下内容进行设计或计算:......
精馏设备的精馏塔
选择填料塔还是其他什么形式的塔和生产规模的直接关系不大。主要还是和所处理产品的工艺最大相关。
从精馏塔的发展来看,板式塔塔板的技术相对成熟度较高,并且从目前的实际应用来看,板式塔的应用还是比填料塔要多。但是从当前的新技术发展方向分析,填料塔的发展速度很快。因为填料塔的高效填料材料的使用,使填料塔相对于板式塔的效率可以以10倍计,也就是说,原来大直径、大高度的板式塔可以被精简到很矮小的尺寸。这种新技术的革新,使得工厂的排布及生产工艺的难度、设备的投入、运行维护都产生了变革。
精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置,还叫作蒸馏塔,分为板式塔与填料塔两种主要分类。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔-烟台正太压力容器。
蒸馏塔/精馏塔是稀有金属钛等材料及其合金材料制造的化工设备具有强度高、韧性大、耐高温、耐腐蚀、比重轻等特性;所以被广泛应用与化工、石油化工、冶金、轻工、纺织、制碱、制药、农药、电镀、电子等领域。
蒸馏塔/精馏塔的工作原理
在发酵成熟醪中,不单是含有酒精,还含有其它几十种成分的物质,若加上水,这些物质的含量远远超过酒精的含量,成熟醒中酒精含量仅为7—11%(容量)左右,而包括水、醇类、醛类、酸类、脂类的杂质几乎占90%,要得到纯净的酒精,就必须采用一定的方法,把酒精从成熟醪中分离出来。生产中是采用加热蒸馏的办法,把各种不同沸点、比重、挥发性的物质从不同的设备中分离出来,从而得到较高纯度的酒精。
粗馏塔的工作原理为发酵成熟醪通过预热后,进入粗馏塔中的上部,塔底不断均匀地通入加热蒸气,这时由于加热的作用就可将成熟醪中液态酒精转变为酒精气体,同时其它低沸点和挥发性的杂质,都成为气态,和酒精一同进入排醛塔中(也可直接进入精馏塔),塔底将蒸馏后的废糟排出塔外。
粗馏塔在运行正常情况下,塔顶的温度要大于93℃,过高的顶温不利于分离,且耗蒸气量大。控制在95—96℃是较好的。温度过低时候,醒中的酒精没有彻底的蒸发出来,逃酒率大大增大。纯酒精的沸点是78.3℃,但混有水等成分的混合液体的沸点远远不止78.3℃,因此,粗馏塔底温控制不要低于105℃,通常是在105℃—109℃。成熟醪进入粗馏塔前必须进行预热,减小温差,有利于粗馏塔稳定运行。一般应将醪预热温度控制在60—70℃之间,有些生产单位由于设备性能的影响,一般偏低5—10℃。
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