苯甲苯分离塔设计开题报告.ppt

制作人：xxx 指导教师：xxx 制作日期：2013.3.21 一、塔设备介绍 二、选题的依据和意义 三、课题国内外研究动态 四、研究的基本内容，拟解决的主要问题 五、研究步骤、方法及措施 六、研究工作进度 七、主要参考文献 塔设备是化工、炼油、 医药、食品及环境保护 等工业部门中一种重要 的单元操作设备，其主 要功能是使气（汽）液 相或液液相之间通过接 触达到相际间进行传质 及传热的目的。 塔设备根据塔内件是塔 板还是填料分为板式塔 和填料塔。 板式塔在圆柱形壳体内按一定 间距水平设置若干层塔板，液 体靠重力作用自上而下流经各 层板后从塔底排出，各层塔板 上保持有一定厚度的流动液层 ；气体则在压强差的推动下， 自塔底向上依次穿过各塔板上 的液层上升至塔顶排出。气、 液在塔内逐板接触进行质、热 交换，故两相的组成沿塔高呈 阶跃式变化。 填料塔是指在圆柱形壳体内装填一定高 度的填料，液体经塔顶喷淋装置均匀分布于 填料层顶部上，依靠重力作用沿填料表面自 上而下流经填料层后自塔底排出；气体则在 压强差推动下穿过填料层的空隙，由塔的一 端流向另一端。气液在填料表面接触进行质 、热交换，两相的组成沿塔高连续变化。 近年来由于大量新型填料的出现,填料塔的应用逐渐增 多。在某些场合下,填料塔有压力降小的突出优点,但板式 塔结构较为简单,易于放大,造价较低,对于常压和加压物 系,特别是大塔径、多侧线气液传质设备,板式塔有较大的 优势,且在操作与设计中已具备了较成熟的经验。所以当 前工业上的大型塔设备仍以板式塔为主。统计表明,石油 化工企业塔设备中板式塔约占92%。然而由于塔板上气液 两相流动的复杂性及板式塔通量小、压降大、效率低等缺 点,对板式塔的研究现状还远远不能适应生产发展的需要 。塔板上的气液两相流动看起来似乎比填料塔要规则得多 ,但是塔板上两相的接触状态却较两相在填料通道中的接 触要复杂。研究塔板上形成气泡或液滴的机理以及它们与 传质的关系, 有很多值得去做的工作。因此,此次苯与甲 苯分离塔设计选择板式塔进行工艺计算分析。 塔板是板式塔的核心部件,是 气液接触进行传热和传质的 场所,对于板式塔的工作性能 起着决定性的作用,因此,对 于板式塔的研究,主要集中在 对塔板的研究上。当前, 塔 板的开发研究主要有两个侧 重点, 一是针对提高效率, 一是针对某些特定要求, 如 满足低压降、大通量等。近 年来, 塔板技术有了明显的 进步。 国内各大塔器生产商研制开发出大批新型塔板,用以改造原 来的塔板。新型塔板包括新型浮阀塔板、新型筛板塔板、 复合塔板、立体喷射型塔板几类。其中,新型的浮阀塔板, 如fsv浮动筛片塔板、bvt4浮阀塔板及半椭圆固定浮阀塔板 等,在提高塔板效率、处理能力和降低塔板压降上作用明显 ；新型的筛板塔板,如新型高效导向筛板、dj系列塔板、95 大通量筛板等,在提高塔的生产能力、塔板效率,降低塔板 压降和成本等方面,效果显著。作为由穿流筛板与规整填料 相结合的新型塔板复合塔板,兼具板式塔和填料塔的某些 优点,可以使塔板上液体分布均匀、防止气相集中,消除雾 沫夹带,并能增加通量。而立体喷射型塔板则能很好的增大 传质面积、进行气液分离,在减小塔的雾沫夹带、提高传质 效率方面效果明显。 图3 复合塔板 图1 各种浮阀 图2 95型塔板结构 图4 立体传质塔板 国外也相继推出了一系列新板型, 如koch-glitsch 公司的max -frac tray、superfrac tray、bifrac tray、nye tray 和 ultrafrac tray； norton 公司的triton tray、provalve tray； uop 公司的ecmd tray、vg-md tray 和mu tray (多升 液管萃取筛板塔)；sulzer公司的vortex tray；jaeger 公司 的coflo tray ；nutter 公司的mvg tray；英国诺丁汉大学开 发的flow control tray；shell 公司的shells consep tray；还有其他公司开发的t-by sieve tray 等。此外, 德国 开发了一种带金属薄片传质元件的复合塔板; 俄国先后开发了 用压缩拉伸网孔板制造的斜孔喷射塔板、新型气相分流式塔板 、带旋转接触元件的旋流塔板、带纵横挡板的喷射导向塔板和 新型高速旋转塔等。这一切都显示出板式塔在新一轮发展中的 强劲势头。 图1 md塔板图2 nye塔板 图3 斜孔喷射塔板 它是采用多个悬挂式降液 管, 主要有以下优点: 由于降液管悬空, 使得降 液管下方也能设置筛孔或 浮阀, 提高了开孔率, 同 时也降低了压降; 液流 流程短, 不存在塔板上液 层高度不均的问题, 雾沫 夹带大大减少; 出口堰 总长远远大于一般塔板, 可以允许很高的液流负荷 。 特点是: 将降液管的底部 提高, 在其下方也设置浮阀 或筛孔; 在降液管底部的 垂直面上, 气体水平吹入液 层, 从降液管流出的清液很 快“活化”为泡沫, 有利于 气液传质, 同时也有利于减 小塔板上的液面落差; 降 液管出口面积小于进口面积 , 其优点是塔板上可以设置 更多的浮阀或筛孔, 降低了 压降, 提高了生产能力。 其特点是塔板上筛孔 为斜孔, 且相邻两排 斜孔的开口方向相反 , 以避免流体被不断 加速, 从而增加液体 在塔板上的停留时间 ; 与一般的喷射塔板 不同, 斜孔塔板设有 出口堰, 操作时在塔 板上保持一定的液层 。 此次苯与甲苯的分离塔设计基本内容为根据给定的工艺 参数进行工艺设计计算,确定塔结构并选择好各构件,进 行强度和稳定性校核,完成塔零部件图及三维图的绘制, 并编写说明书。 在板式塔的设计中要根据给定的分离要求和选定的操作 条件对各种不同的设计参数进行合理选择, 应用大量的 计算公式或图表进行求解才能确定设计方案。特别是塔 的结构设计时, 由于设计参数较多, 求解公式复杂, 使 得计算工作量很大。其他要解决的问题包括塔高的计算( 包括塔的主体高度,裙座的高度以及顶塔底与塔顶空间的 高度),塔内件的选择设计计算等等。 1.根据给定的参数(苯含量40,流量8000kg/h。塔顶苯含量达 98,常压操作)进行工艺计算； 2.选择合适的冷凝器、再沸器； 3.塔设备的选材及结构设计。选材包括塔体、支座、塔内件等 。设计确定塔的各种构件、附件以及辅助装置的结构尺寸,如 板式塔的塔盘结构、塔盘支撑结构、除沫器、裙座,各种接管 的形式、方位等； 4.塔设备的强度和稳定性校核。确定出塔体、封头、裙座等的 壁厚,并进行校核； 5.设备零部件的设计选用。包括法兰、人孔、接管、补强圈, 以及塔外的扶梯、平台、保温层等； 6.绘制出全塔零部件图及三维图； 7.编写设计说明书。 1-3周:检索相关技术资料,熟悉毕业课题,完成外文 资料翻译。并撰写开题报告和文献综述。 4-7周:完成初步方案设计,进行工艺计算和强度计 算。 8-12周:完成塔的总体结构设计,绘制设备总图。 13-15周:绘制塔设备的零部件图及三维图。 16-17周:撰写设计说明书,并答辩。 1 左美兰. 塔板最新研究和展望.化学工业与工程技术,2009,30(01): 27-31 2 董军,李建波. 塔板技术的发展现状与研究展望.石油炼制与化工, 2007,38(11): 46-51 3 李春利. 塔板技术最新进展和研究展望.河北工业大学学报, 2002,31(01):20-25 4 焦军,易建彬. bj塔板的开发和应用.石油炼制与化工,2004,38(09): 66-69 5 王幼良. 板式塔的设计问题.化学工程与工业,1990,07(03):39-47 6 郭建荣. 板式塔技术进展. 煤化工,2003,(05):48-51 7 王树楹,高长宝,兰仁水. 板式塔研究进展.化学工程, 2003,31(03):20-26 8 董艳河,黄敬,王荣良等. 国外塔板技术的最新发展.过滤与分离, 2003,13(01):13-17 9 刘建锋. 板式塔的基本设计原理及发展方向.兰州石化职业技术学院学报,2002,02(02):9-12 10 付有成,王崇智. 板式塔精馏技术进展.石化技术与应用, 2000,18(04):231-236 11 李好管. 塔器分离技术最新进展.现代工业,2000,20(08):19-24 12 翟建华. 塔设备的应用与今后的发展.河北轻工业学院学报,1995,16(04):57-63 13 杜佩衡. 我国板式塔技术发展及展望.河北工学院学报,1985,(01):108-117 14 徐崇嗣. 板式塔的发展和研究.浙江工业大学学报,1984,(02):8-20 15 曹纬. 国外板式塔最新进展与新分离技术开发.石油化工设备,1999,28(04):39-41 16 钱建兵. 板式塔及分离技术最新进展.浙江化工,2003,(11):1-4 17 bravo. j. l column intemal .cheng eng,1998,105(2):76-83. 18 resetarits .m.r ,locke