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板式塔的設(shè)計(jì)2023/2/61板式精餾塔的設(shè)計(jì)原則總的原則是盡可能多地采用先進(jìn)的技術(shù),使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求,符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低能耗的原則,具體考慮以下幾點(diǎn)。⑴

滿足工藝和操作的要求

所設(shè)計(jì)出來(lái)的流程和設(shè)備能保證得到質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。由于工業(yè)上原料的濃度、溫度經(jīng)常有變化,因此設(shè)計(jì)的流程與設(shè)備需要一定的操作彈性,可方便地進(jìn)行流量和傳熱量的調(diào)節(jié)。設(shè)置必需的儀表并安裝在適宜部位,以便能通過(guò)這些儀表來(lái)觀測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程。2023/2/62西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院⑵

滿足經(jīng)濟(jì)上的要求

要節(jié)省熱能和電能的消耗,減少設(shè)備與基建的費(fèi)用,如合理利用塔頂和塔底的廢熱,既可節(jié)省蒸汽和冷卻介質(zhì)的消耗,也能節(jié)省電的消耗。回流比對(duì)操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均有很大的影響,因此必須選擇合適的回流比。冷卻水的節(jié)省也對(duì)操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用有影響,減少冷卻水用量,操作費(fèi)用下降,但所需傳熱設(shè)備面積增加,設(shè)備費(fèi)用增加。因此,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)全面考慮,力求總費(fèi)用盡可能低一些。⑶

保證生產(chǎn)安全

生產(chǎn)中應(yīng)防止物料的泄露,生產(chǎn)和使用易燃物料車間的電器均應(yīng)為防爆產(chǎn)品。塔體大都安裝在室外,為能抵抗大自然的破壞,塔設(shè)備應(yīng)具有一定剛度和強(qiáng)度。2023/2/63西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院(4)穩(wěn)定性:若操作不穩(wěn)定,就不能保證產(chǎn)品質(zhì)量的均勻.控制再沸器中加熱蒸氣壓力的恒定是保證操作穩(wěn)定的條件之一,但原料液或回流液的流量和溫度發(fā)生變化時(shí),穩(wěn)定情況也會(huì)受到一定的影響。為了使進(jìn)料保持穩(wěn)定,一般入塔的原料液由高位槽供給,以免受泵的流量波動(dòng)的影響.為了保持回流液的穩(wěn)定,冷凝器常采用冷卻水,而不用塔頂蒸氣預(yù)熱原料液.因?yàn)樗斦魵饬咳缬胁▌?dòng),將影響回流液量及進(jìn)料溫度.從而影響整個(gè)塔的操作穩(wěn)定性。有時(shí)也把冷凝器分割為兩部分,一部分預(yù)熱原料液,另一部分用冷卻水使蒸氣冷凝.這樣可以用控制冷卻水量來(lái)控制冷凝器的操作,同時(shí)保證進(jìn)料溫度一定.

塔釜液體雖然溫度很高,但用它來(lái)預(yù)熱原料液,對(duì)液-液傳熱過(guò)程其傳熱系數(shù)很小,則所需傳熱面積必然很大.2023/2/64西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院精餾方案的選定1.操作壓力(常壓,加壓,減壓)-----設(shè)計(jì)壓力一般指塔頂壓力

沸點(diǎn)低,常壓下為氣態(tài)的物料-----加壓操作,加壓可提高操作的平均溫度,有利于塔頂蒸氣冷凝熱的利用或可使用較便宜的冷卻劑,減少冷凝,冷卻的費(fèi)用.在相同的塔徑下,適當(dāng)提高操作壓力,還可提高塔的處理能力.但P提高,再沸器的T提高,相對(duì)揮發(fā)度下降.

熱敏性和高沸點(diǎn)的物料-----減壓操作.P降低,相對(duì)揮發(fā)度提高,有利于分離.操作的平均溫度降低,加熱劑溫度降低.但可導(dǎo)致D增加,塔頂蒸氣冷凝溫度降低,必須使用真空設(shè)備.相應(yīng)的操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用增加.

由于塔板壓降,從塔頂?shù)剿讐毫χ饾u增加,溫度也相應(yīng)的增加(物料組成和壓力同時(shí)作用的結(jié)果).因而沿塔物性和氣液負(fù)荷也隨之變化.

常壓和減壓塔---如塔板壓降不是很大,工藝計(jì)算時(shí)假定全塔各處壓力相等--誤差不大.

減壓塔---壓力分布與塔板的結(jié)構(gòu)形式,氣液負(fù)荷,氣液物性等多種因素有關(guān),很難計(jì)算,一般先假設(shè)再較核.多次試差.

.2023/2/65西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2.進(jìn)料狀態(tài)原則講,要使回流在全塔發(fā)揮作用,全部冷量應(yīng)該加在塔頂,全部熱量加在塔底.但實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)問(wèn)題及操作平穩(wěn)等多種因素.

進(jìn)料---預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)(進(jìn)料溫度不受季節(jié)氣溫變化和前一道工序波動(dòng)限制,塔的操作比較容易控制.而且精餾段和提餾段的上升蒸氣量相近).

有時(shí)為了減小再沸器的熱負(fù)荷(如再沸器所需加熱劑溫度較高,或物料容易在再沸器內(nèi)結(jié)焦等)可在料液預(yù)熱時(shí)加入更多的熱量,甚至采用飽和蒸氣進(jìn)料.

注意:實(shí)際設(shè)計(jì)還應(yīng)該考慮整個(gè)車間的流程安排.2023/2/66西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院3.多股進(jìn)料原料來(lái)源不同,濃度差別很大,從分離角度,應(yīng)該從不同的位置加入.但所處理的物料量不多時(shí)(或其中的一種物料不多時(shí)),從設(shè)備加工和操作方便考慮,也往往多股混合以后作一股物料加入.2023/2/67西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院4.加熱方式大塔---塔外,形式----夾套式.蛇管式,列管式(立式再沸器,臥式再沸器)立式熱虹吸再沸器的主要特點(diǎn):傳熱系數(shù)較高,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小,液體在管內(nèi)停留時(shí)間短,不容易結(jié)垢,且容易清洗;但殼程不能清洗,因此用于較臟的加熱介質(zhì);其本身造價(jià)較低,但要求較高的塔體裙座.

臥式熱虹吸再沸器的主要特點(diǎn):可用低裙座,但占地面積大,出塔產(chǎn)品緩沖容積較大,故流動(dòng)穩(wěn)定,在加熱段停留時(shí)間短,不容易結(jié)垢,可以使用較臟的加熱介質(zhì).

立式和臥式強(qiáng)制循環(huán)再沸器的共同特點(diǎn):適應(yīng)于高粘度液體和熱敏性物料,因?yàn)閺?qiáng)制循環(huán)流速高,停留時(shí)間短,有利于工藝流體循環(huán)流量的控制和調(diào)節(jié).2023/2/68西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院5.冷卻方式

1)冷卻劑----通常是水,水溫隨氣候而定.入口一般為15℃--20℃,出口<50℃,目的防止溶解于水中的無(wú)機(jī)鹽析出.

冷卻劑還可以是冷凍鹽水.液氨等,一般用于較低溫度。

2)冷凝設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式小塔---蛇管換熱器大塔---列管式換熱器2023/2/69西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院篩板式精餾塔設(shè)計(jì)方法一.工藝計(jì)算二.設(shè)備計(jì)算四.輔助設(shè)備計(jì)算三.塔體結(jié)構(gòu)五.帶控制點(diǎn)工藝流程圖2023/2/62023/2/62023/2/62023/2/62023/2/62023/2/62023/2/62023/2/6塔板間距塔徑估算溢流裝置塔板布置塔板流體力學(xué)驗(yàn)算塔板的負(fù)荷性能圖二、塔板設(shè)計(jì)2023/2/618西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院

1塔板間距塔板間距過(guò)小,液沫夾帶嚴(yán)重,塔板效率降低。塔板間距過(guò)大,設(shè)備增高,金屬耗量增大,塔的造價(jià)增加。塔板間距直接影響塔的生產(chǎn)能力、分離效率、操作彈性及塔的高度。塔板間距與塔徑同時(shí)考慮。板間距大,塔徑可小些。對(duì)于板數(shù)較多的塔,取較小的板間距,可適當(dāng)降低塔高。2023/2/619西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2023/2/62023/2/6

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溢流堰2023/2/622西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2023/2/62023/2/62023/2/62023/2/626西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院5進(jìn)口堰及受液盤(pán)進(jìn)口堰(對(duì)圓形降液管多用)作用:1)保證液封,2)使液體在塔板上分布均勻,3)但因其占用較多塔截面,還易使沉淀物淤積造成阻塞,故多數(shù)不設(shè)。若設(shè),hw’應(yīng)這樣考慮當(dāng)hw

>h0(有液封)時(shí),hw’=hw當(dāng)hw

<h0(無(wú)液封)時(shí),hw’>h0為保證液體由降液管流出時(shí)不致受到很大的阻力,進(jìn)口堰與降液管間的水平距離h1不應(yīng)小于h0,即h1≥h0對(duì)于直徑

800以上的大塔多采用受液盤(pán)。2023/2/627西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院受液盤(pán)對(duì)于直徑800以上的大塔多采用受液盤(pán)。作用:1、液封良好,且有改變液體流向的緩沖作用2、有側(cè)線抽出取深些,(一般大于50mm)2023/2/628西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院6塔板布置塔板分成四個(gè)區(qū)域:鼓泡區(qū):塔板上氣液接觸的有效區(qū)域。溢流區(qū):降液管及受液盤(pán)所占的區(qū)域。破沫區(qū)(安定區(qū)):前兩區(qū)之間的面積,不裝浮閥,主要作用為在液體進(jìn)入降液管之前有一段不鼓泡的安定地帶,以免液體大量夾帶泡沫進(jìn)入降液管

無(wú)效區(qū)(邊緣區(qū)):支持塔板的邊梁,其寬度根據(jù)塔板支承的需要而定。2023/2/629西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2023/2/62023/2/62023/2/62023/2/62023/2/62023/2/62023/2/62023/2/62023/2/62023/2/62023/2/62023/2/62023/2/6負(fù)荷性能圖2023/2/643西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2023/2/62023/2/62023/2/62023/2/62023/2/62023/2/649西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2023/2/62023/2/62023/2/6五、帶控制點(diǎn)的工藝流程

2023/2/653西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院板式塔的機(jī)械設(shè)計(jì)2023/2/654西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院塔體工藝裝配圖2023/2/655西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2023/2/656西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2023/2/657西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2023/2/658西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2023/2/659西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2023/2/660西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2023/2/661西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2023/2/662西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院設(shè)備接管表(注明接管法蘭的標(biāo)準(zhǔn)號(hào))2023/2/663西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2023/2/664西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2023/2/665西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2023/2/666西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院浮閥塔裝配圖

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