正戊烷-正己烷混合液筛精馏塔设计方案.docxVIP

正戊烷－正己烷混合液筛精馏塔设计方案 设计方案的确定 概述 化工生产常需要液体混合物的分离以达到提纯或分离有用组分的目的， 精馏是根 据液体混合物中各组分挥发度的不同并借助多次部分汽化和多次部分冷凝达到轻组 分分离的目的。在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛的应用。根据生产上的不 同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的， 有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取 精馏等特殊方法进行分离。 工业上对塔设备的主要要生产能力大； 传热传质效率高； 气流的摩擦阻力小； 操 作稳定，适应性强，操作弹性大；结构简单，材料耗用量少；制造安装容易，操作维 修方便。此外，还要求不堵塞，防腐蚀等。 设计方案确定原则 总的原则是尽可能多地采用先进的技术， 使生产达到技术先进、 经济合理的要求， 符合优质、高产、安全、低能耗的原则，具体考虑以下几点： 满足工艺和操作的要求 所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳定的产 品。由于工业上原料的浓度、 温度经常有变化， 因此设计的流程与设备需要一定的操 作弹性， 可方便地进行流量和传热量的调节。 设置必需的仪表并安装在适宜部位， 以 便能通过这些仪表来观测和控制生产过程。 满足经济上的要求 要节省热能和电能的消耗，减少设备与基建的费用，如 合理利用塔顶和塔底的废热，既可节省蒸汽和冷却介质的消耗，也能节省电的消耗。 回流比对操作费用和设备费用均有很大的影响， 因此必须选择合适的回流比。 冷却水 的节省也对操作费用和设备费用有影响， 减少冷却水用量， 操作费用下降， 但所需传 热设备面积增加，设备费用增加。因此，设计时应全面考虑，力求总费用尽可能低一 些。 保证生产安全 生产中应防止物料的泄露，生产和使用易燃物料车间的电器 均应为防爆产品。 塔体大都安装在室外， 为能抵抗大自然的破坏， 塔设备应具有一定 刚度和强度。 设计方案容 操作压力 塔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， 一般有下 列原则： 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。操作压力大于 1.6MPa 才能使普通冷却水冷却塔顶蒸气时，应对低压、冷 冻剂冷却和高压、冷却水冷却的方案进行比较后，确定适宜的操作方式。 考虑利用较高温度的蒸气冷凝热， 或可利用较低品位的冷源使蒸气冷凝， 且 压力提高后不致引起操作上的其他问题和设备费用的增加，可以使用加压操作。 真空操作不仅需要增加真空设备的投资和操作费用， 而且由于真空下气体体 积增大，需要的塔径增加，因此塔设备费用增加。 本设计是分离正戊烷和正己烷的混合物， 由于两者都是液体， 因此操作压力可以 确定为常压，即是常压精馏。 加热方式 塔釜一般采用间接蒸汽加热， 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， 塔釜只须安装鼓泡管， 一般可节省设备费用和操作费用。 但由于直接蒸汽 加入，对釜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， 故需在提馏段增加塔板以达到生产要求。 间接加热方式的优点是 可以提供足够的热量，而且不会稀释釜溶液的浓度。本次设计采用热蒸汽间接加热。 进料状态 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)： q＝ 1；气、液混合物： 0q1；饱和蒸气(露点) ：q＝0；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。 如果实际操作条件与上述要求不符， 是否应对 进料进行加热或冷却可依据下列原则定性判断： 进料预热的热源温度低于再沸器的热源温度， 可节省高温热源时， 对进料预 热有利，但会增加提馏段的塔板数； 当塔顶冷凝器采用冷冻剂进行冷却， 又有比较低的冷量可利用时， 对进料预 冷有利。 板式塔的常用塔型及其选用 板式塔是分级接触型气液传质设备，种类繁多。根据目前国外实际使用的情况， 主要塔型是浮阀塔、筛板塔及泡罩塔。 表1 各类塔板类型比较 指标 F 形浮 阀 浮阀塔 筛 泡罩塔 十字架 形浮阀 条形 浮阀 板 塔 圆形 泡罩 条形 泡罩 S形泡