《筛板塔设计》PPT课件.ppt

化工原理课程设计筛板(浮阀)式精馏塔设计,常州大学2011年1月,第一部分：化工原理课程设计任务书,一.设计题目：苯甲苯混合液筛板(浮阀)精馏塔设计,二.原始数据年处理量：250003000035000400004500050000吨料液初温：35料液浓度：40%45%50%55%60%（苯质量分率）塔顶产品浓度：98.5%（苯质量分率）塔底釜液含甲苯量不低于98%(以质量计)每年实际生产天数：330天（一年中有一个月检修）精馏塔塔顶压强：4kpa（表压）冷却水温度：10饱和水蒸汽压力：0.25Mpa(表压)设备型式：筛板(浮阀)塔厂址：江苏地区,三.设计任务完成精馏塔工艺设计，精馏设备设计，有关附属设备的设计和选用，绘制带控制点工艺流程图，塔板结构简图，编制设计说明书。,四.设计内容1.工艺设计（1）选择工艺流程和工艺条件a加料方式b.加料状态c.塔顶蒸汽冷凝方式d.塔釜加热方式e.塔顶塔底产品的出料状态塔顶产品由塔顶产品冷却器冷却至常温。（2）精馏工艺计算：a.物料衡算确定各物料流量和组成。b.经济核算确定适宜的回流比根据生产经常费和设备投资费综合核算最经济原则，尽量使用计算机进行最优化计算，确定适宜回流比。c.精馏塔实际塔板数用近似后的适宜回流比在计算机上通过逐板计算得到全塔理论塔板数以及精馏段和提馏段各自的理论塔板数。然后根据全塔效率ET，求得全塔、精馏段、提馏段的实际塔板数，确定加料板位置。,2.精馏塔设备设计(1)选择塔型和板型采用板式塔，板型为筛板(浮阀)塔。(2)塔板结构设计和流体力学计算(3)绘制塔板负荷性能图画出精馏段或提馏段某块的负荷性能图。(4)有关具体机械结构和塔体附件的选定*接管规格：根据流量和流体的性质，选取经验流速，选择标准管道。*全塔高度：包括上、下封头，裙座高度。,3.附属设备设计和选用(1)加料泵选型，加料管规格选型加料泵以每天工作3小时计（每班打1小时）。大致估计一下加料管路上的管件和阀门。(2)高位槽、贮槽容量和位置高位槽以一次加满再加一定裕量来确定其容积。贮槽容积按加满一次可生产10天计算确定。(3)换热器选型对原料预热器，塔底再沸器，塔顶产品冷却器等进行选型。(4)塔顶冷凝器设计选型根据换热量，回流管内流速，冷凝器高度，对塔顶冷凝器进行选型设计。,4.编写设计说明书设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结果；对所选用的物性数据和使用的经验公式图表应注明来历。设计说明书应附有带控制点工艺流程图，塔板结构简图和计算机程序框图和原程序。5.注意事项:写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源;每项设计结束后,列出计算结果明细表;设计说明书要求字迹工整,装订成册上交。,板式塔：逐级接触式，内装塔板，气液传质在板上液层空间内进行,第二部分：板式塔,一.塔板结构,筛板塔,泡罩塔板：,浮阀塔板：,三种塔板的比较:,生产能力：筛板浮阀泡罩压降：泡罩浮阀筛板操作弹性：浮阀泡罩筛板造价：泡罩浮阀筛板板效率：浮阀、筛板相当泡罩,喷射型塔板：,舌形塔板,浮舌塔板,板式塔塔板类型,气液接触状态,二.塔板上汽液两相的流动现象,塔板上汽液两相的流动现象,塔板上汽液两相的流动现象,注意,塔板上汽液两相的流动现象,通常希望在泡沫状态、喷射状态或两者的过渡状态下操作,液汽比较大时处于泡沫状态，较小时处于喷射状态,易挥发组分与难挥发组分的表面张力的相对大小对汽液接触状态有影响,易难，宜在泡沫状态下操作这时汽液两相所形成的泡沫层中的气泡稳定，泡沫层较高，汽液两相接触面积大，塔板效率高,筛板的筛孔孔径与开孔率较小时易形成泡沫接触状态,雾(液)沫夹带：,分析：,产生原因：,确定原则：,防范措施：,适当加大板间距,三、塔板上汽液两相的非理想流动现象,气泡夹带,气泡夹带,空间不均匀流动气体流速不均匀液体流速不均匀,液泛(淹塔)：,四、塔板上汽液两相的不正常流动现象,危害性：,产生原因：,防范措施：,优化板结构,增大板间距,可提高液泛气速,操作被完全破坏,塔板上汽液两相的流动现象,漏液：,塔板上汽液两相的流动现象,危害性：,产生原因：,防范措施：,预留安定区,塔板上汽液两相的流动现象,塔板效率：,表示法：,五、塔板效率、塔高及塔径计算,塔板效率,说明：,不同板的通常不相等；,总板效率，但。,影响因素：,物系性质：粘度、密度、表面张力、扩散系数等；,塔板结构：塔径、板间距、堰高、开孔率等；,操作条件：温度、压强、气速、气液量比等。,塔板效率,第三部分：筛板式精馏塔设计方法,一.工艺计算二.设备计算三.辅助设备计算四.塔体结构五.带控制点工艺流程图,主要内容是(1)物料衡算(2)确定回流比(3)确定理论板数和实际板数(4)塔的气液负荷计算(5)热量衡算塔设备的生产能力一般以千克/小时或吨/年表示，但在理论板计算时均须转换成kmol/h,在塔板设计时，气液流量又须用体积流量m3/s表示。因此要注意不同的场合应使用不同的流量单位。1.全塔物料衡算：F=D+WFxF=DxD+WxW塔顶产品易挥发组分回收率为：=DxD/FxF式中:F、D、W分别为进料、塔顶产品、塔底馏出液的摩尔流量(kmol/h),xF、xD、xW分别为进料、塔顶产品、塔底馏出液组成的摩尔分率,一工艺计算,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,3液流型式的选择,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,2020/5/13,塔板的负荷性能图在确定了塔板的工艺尺寸，又按前述各款进行了流体力学验算之后，便可确认所设计的塔板能在任务规定的气液负荷下正常操作。此时，有必要进一步揭示该塔板的操作性能，即求出维持该塔板正常操作所允许的气、液负荷波动范围。这个范围通