精馏过程工艺设计ppt课件.ppt
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1、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
2、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
3、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
4、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
5、,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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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1.22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
13、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
14、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
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