【苯-甲苯分離精餾塔的方案設(shè)計案例】2400字

苯-甲苯分離精餾塔的方案設(shè)計案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u21472苯-甲苯分離精餾塔的方案設(shè)計案例綜述 195101.1精餾操作過程對塔設(shè)備的要求 1164521.2常用板式塔類型以及設(shè)計的選型 1246451.3篩板塔 145151.4工藝條件的確定和說明 2228081.4.1操作壓力 22511.4.2進料狀態(tài) 271001.4.3加熱方式 3114321.4.4冷卻劑與出口溫度 3197231.4.5回流比 3200631.4.6熱能的利用 3202511.5確定設(shè)計方案的原則 3312801.6板式精餾塔的設(shè)計要求 4324571.7物料流程簡圖 41.1精餾操作過程對塔設(shè)備的要求生產(chǎn)量足夠大；在生產(chǎn)過程中效率要高；在設(shè)備中要求使用過程不易堵塞，氣流的摩擦阻力小；設(shè)備的運行穩(wěn)定，適應(yīng)性要強，操作簡單快捷；設(shè)備的結(jié)構(gòu)要求簡單，選擇的制造材料要求價格低廉耐腐蝕且設(shè)計的耗材少；制造的設(shè)備要求安裝簡單，維修方便[4-9]。1.2常用板式塔類型以及設(shè)計的選型板式塔設(shè)備根據(jù)有無降液管的塔板分為兩類[10]。有降液管的浮閥塔板、篩板塔板和泡罩塔板在工業(yè)上應(yīng)用的較為廣泛[11]。板式塔的特性確定的關(guān)鍵點在于塔的塔盤結(jié)構(gòu)，被運用的較多的塔盤結(jié)構(gòu)有篩板形塔盤、泡罩形塔盤、浮閥形塔盤還有浮動噴射性塔盤以及舌形塔盤等等。在此本設(shè)計我將選用篩板塔作為設(shè)計的選型。1.3篩板塔篩板塔顧名思義，其塔盤結(jié)構(gòu)的塔板上有著分布規(guī)律，直徑大小相同的圓孔。根據(jù)其圓孔直徑大小的區(qū)分，分為用途不相同的大孔徑篩板、小孔徑篩板兩類。在3到8毫米之間為小孔徑，在10到25毫米之間的是大孔徑。工業(yè)應(yīng)用較多的是小孔徑篩板，而大孔徑篩板一般是為了分離粘度系數(shù)大的物系。選擇有著結(jié)構(gòu)簡單，造價較低；篩板因上液面落差小，致使氣體的壓降低，最后得到生產(chǎn)能力較大的結(jié)構(gòu)；氣相能夠均勻的擴散，使篩板的傳質(zhì)效率升高。使篩板塔比泡罩塔有著明顯的優(yōu)勢：生產(chǎn)能力多了10%左右，并且提高了15%產(chǎn)量左右的板效率；而且還降低了30%前后的壓降；又因為簡單結(jié)構(gòu)的篩塔板能使材料費用低個40%前后；安裝也方便。還要研究漏液、霧沫夾帶、干板降壓以及板上液層高度對板效率的影響[12~15]。1.4工藝條件的確定和說明1.4.1操作壓力分離問題、塔頂溫度、塔釜溫度影響著選擇塔內(nèi)操作壓力?？紤]可行性和合理性要仔細(xì)根據(jù)物料的性質(zhì)。壓力的上升雖然提高了篩板塔對物料的處理能力，但是同時會導(dǎo)致塔身的壁厚增厚，壁厚的增加會讓設(shè)備材料量變大使費用上漲；給塔增加了一定的壓力，使本設(shè)計中的苯-甲苯混合物料的揮發(fā)度差距縮小[16]，這樣會使分離過程變得更為艱難。增加塔高或著增加回流比，再沸器的熱源就要增加，這會讓費用增加。故若在常溫常壓情況下操作，能用普通冷卻水進行冷卻塔頂蒸汽，故加壓方式的操作不會選用。1.7MPa是操作壓力的分界點，使冷卻水冷卻塔頂蒸汽要求壓力高于分界點。對其他方案進行比較，選擇適合的操作?？紤]冷凝的方式，且加壓后沒有操作上的其他問題，不會增加費用，才選擇增加壓力。以上因素都考慮之后決定選擇常壓精餾。1.4.2進料狀態(tài)精餾塔的進料情況有五種：冷進料；泡點進料；氣液混合進料；飽和蒸汽進料；過熱蒸汽進料。q代表物料熱狀況,其數(shù)值大小可以用來判斷物料狀態(tài)，小于0為過熱蒸汽，等于0為飽和蒸汽，在0和1之間為氣液混合，等于1為飽和液，大于1為冷物料。從精餾過程來看，在平衡蒸餾中q是這樣定義的，q=W/F，也就是表示液化分率。1.4.3加熱方式為了使塔內(nèi)在生產(chǎn)過程有一直有富足的熱量，可以在設(shè)計塔設(shè)備時根據(jù)熱量用量選擇添加多少再沸器，其加熱方式為間接蒸汽加熱[17]；在苯-甲苯混合液中，重組分的甲苯從塔底被輸出，輕組分的苯從塔頂被冷凝[18]。在101.3kpa壓力狀況時使用再沸器加熱。1.4.4冷卻劑與出口溫度冷卻劑為冷工程用水，溫度在20-40℃之間是易于控制的操作條件。冷卻水的出口溫度高，冷卻效果就不好；出口溫度低，冷卻水用量就變大?？紤]到這些，所以設(shè)計中選40℃的出口溫度冷卻水。1.4.5回流比選擇連續(xù)精餾過程來分離本設(shè)計的混合物系。以泡點進行進料，把通過預(yù)熱器的原料料液在加熱過程后輸送到泡點位置，最后流進精餾塔。讓全凝器進行冷凝到塔頂?shù)纳仙魵猓纬衫淠?，冷凝液再回流至塔?nèi)，剩余組分在通過產(chǎn)品冷卻器時，被冷卻后，輸送到了儲罐[19]。因為苯甲苯不屬于難分離的物系，所以得到的最小回流比值偏小，我們選擇的操作回流比，取2倍的最小回流比。1.4.6熱能的利用因為在精餾過程中的熱效率太低，在此過程中再沸器有95%還要多的能量用在加熱塔頂冷凝器中的冷卻介質(zhì)，能夠被有效的使用的能量最高才只有其能量的5%。當(dāng)然上升的塔頂蒸汽有較高的溫度可以充當(dāng)做一部分低溫系統(tǒng)的熱量來源，或者這些蒸汽被輸送到其他機械制生成低壓蒸汽供給其余系統(tǒng)使用。這樣的方式不僅充分利用了熱能，還能考慮到如果需要增加設(shè)備需要的費用和在其后精餾操作過程所帶來的一些影響。塔頂冷卻水的熱量，如果導(dǎo)出就可以給周邊生活區(qū)供暖。1.5確定設(shè)計方案的原則原則上盡可能多地采用先進技術(shù)，使生產(chǎn)能夠達到技術(shù)先進和經(jīng)濟合理兩個要求，同時也要滿足高品質(zhì)、高產(chǎn)量、低能耗以及安全的原則[20]。具體原則考慮以下。要能過達到工藝尺寸上的條件以及各項操作需求條件的要求，要可以保證設(shè)計出的的物料流程以及設(shè)計的設(shè)備最后能夠得到質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。在設(shè)計時考慮到原料料液的濃度變化和溫度變化，那么所設(shè)計的物料流程和設(shè)計設(shè)備就要求它具有較好的操作彈性，并且可以隨時進行調(diào)節(jié)流量和傳熱量。盡可能的節(jié)約經(jīng)濟費用，要設(shè)計出的設(shè)備最好能夠節(jié)省各種耗能，比如熱能，電能。要是能過減少設(shè)備費用就更加不錯了。能充分利用設(shè)備在精餾生產(chǎn)過程中的廢棄熱能，還能節(jié)省在生產(chǎn)操作過程中介質(zhì)的消耗，并且能節(jié)電。因為在設(shè)計中考慮到了生產(chǎn)操作費用和設(shè)備材料費用都受到回流比大小的影響，因就必須選取最佳的回流比。全面考慮力求最終費用盡可能低。生產(chǎn)安全是在設(shè)計是必須要保證的條件，要在操作時防止物系的泄露，使用能夠防爆的易燃物料車間的電器。1.6板式精餾塔的設(shè)計要求設(shè)計板式精餾塔條件：體系：苯-甲苯混合液已知：進料量F=5600噸/月操作周期：720小時/月原液流量：8000kg/h進料組成：甲苯40%