板式精馏塔操作设计

1、板式精馏塔操作设计板式精馏塔操作设计第三组成员第三组成员刘艳芳、孙伟杰、刘艳芳、孙伟杰、李娜、瞿锐、叶坤李娜、瞿锐、叶坤一、目的 1、了解板式精馏塔的结构和基本流程、了解板式精馏塔的结构和基本流程 2、熟悉精馏塔的操作、熟悉精馏塔的操作 3、能进行产品质量调节并控制适宜的回流比、能进行产品质量调节并控制适宜的回流比 4、能根据塔釜、塔顶和灵敏板温度，判断精馏、能根据塔釜、塔顶和灵敏板温度，判断精馏过程的实时情况等过程的实时情况等 1、精馏塔的结构、精馏塔的结构 主要结构：精馏塔、塔板、主要结构：精馏塔、塔板、塔釜、再沸器、冷凝器、塔釜、再沸器、冷凝器、回流罐、输送设备等。回流罐、输送设备等。二

2、二、操作的安全操作与过程调控操作的安全操作与过程调控2、精馏概念、精馏概念除去混在粗酒精中的挥发性杂质和一部分水，进一步提除去混在粗酒精中的挥发性杂质和一部分水，进一步提高酒精浓度和纯度的操作过程，称为精馏。高酒精浓度和纯度的操作过程，称为精馏。 精馏有的结果可以得到各种符合产品质量要求的酒精精馏有的结果可以得到各种符合产品质量要求的酒精（医药酒精或精馏酒精），（医药酒精或精馏酒精），所用的设备称为精馏设备。所用的设备称为精馏设备。精馏设备除了精馏塔以外，还要视其产品的质量要求，安精馏设备除了精馏塔以外，还要视其产品的质量要求，安装排醛塔（也称分馏塔）或甲醇等。装排醛塔（也称分馏塔）或甲醇等。

3、3、基本流程、基本流程 原料经进料管由精馏塔进料板处流入塔内，开始原料经进料管由精馏塔进料板处流入塔内，开始精精馏操作；当塔釜中的料液建立起适当液位，用再沸器馏操作；当塔釜中的料液建立起适当液位，用再沸器加热，使之部分气化返回塔内。气相沿塔上市直至塔加热，使之部分气化返回塔内。气相沿塔上市直至塔顶，由塔顶冷凝器将其进行全部或部分冷凝。将塔顶顶，由塔顶冷凝器将其进行全部或部分冷凝。将塔顶蒸汽凝液部分作为塔顶产品取出，称为是馏出物。另蒸汽凝液部分作为塔顶产品取出，称为是馏出物。另一部分凝液作为回流返回塔顶。回流液从塔顶沿塔流一部分凝液作为回流返回塔顶。回流液从塔顶沿塔流下，在下降过程中与来自塔顶的

4、上升蒸汽多次逆向接下，在下降过程中与来自塔顶的上升蒸汽多次逆向接触和分离。当流至塔底时，被再沸器加热部分气化，触和分离。当流至塔底时，被再沸器加热部分气化，其气相返回塔内作为气相回流，而其液相则作为塔底其气相返回塔内作为气相回流，而其液相则作为塔底产品采出产品采出。三三、任务引导、任务引导（1）能按操作规程进行开车前的准备）能按操作规程进行开车前的准备（2）能正确实施精馏塔的开车操作，并保持塔内气）能正确实施精馏塔的开车操作，并保持塔内气-液液相稳定相稳定（3）能进行产品质量调节并控制适宜的回流比）能进行产品质量调节并控制适宜的回流比（4）能准确控制塔釜重组分出料，维持全塔物料的平）能准确控制

5、塔釜重组分出料，维持全塔物料的平衡衡（5）能根据塔釜、塔顶和灵敏板温度，判断精馏过程）能根据塔釜、塔顶和灵敏板温度，判断精馏过程的实时情况的实时情况（6）能正确进行停车操作）能正确进行停车操作 四四、精馏塔的操作、精馏塔的操作1）、开车前准备开车前准备1、制定出合理的开车步骤、时间表和必须的预、制定出合理的开车步骤、时间表和必须的预防措施。防措施。2、完成相关的开车前准备工作，此时塔的结构、完成相关的开车前准备工作，此时塔的结构必须符合设计要求。必须符合设计要求。3、对塔进行加压或减压，达到正常操作压力。、对塔进行加压或减压，达到正常操作压力。4、对塔进行加热或冷却，使接近操作温度。、对塔进行

6、加热或冷却，使接近操作温度。5、向塔中加入原料。、向塔中加入原料。6、开启再沸器和各加热器的热源，开启塔顶冷凝器和、开启再沸器和各加热器的热源，开启塔顶冷凝器和各冷却器的冷源。各冷却器的冷源。7、对塔的操作条件和参数逐步调整，使塔的负荷、产、对塔的操作条件和参数逐步调整，使塔的负荷、产品质量逐步尽快达到尽快操作值，转入正常操作。品质量逐步尽快达到尽快操作值，转入正常操作。2）、停车停车1、制定一个合理的降负荷计划。、制定一个合理的降负荷计划。2、停止加热。、停止加热。3、排放塔中存液。、排放塔中存液。4、实施塔的降压或升压、降温或加温，用惰性气体清、实施塔的降压或升压、降温或加温，用惰性气体清

7、扫或水冲洗等，使塔接近常温常压，打开人孔通大气，扫或水冲洗等，使塔接近常温常压，打开人孔通大气，为检修做好准备。为检修做好准备。3）、精馏过程的回流、精馏过程的回流1、用常压精馏塔要求将含乙醇、用常压精馏塔要求将含乙醇31%(质量分数质量分数)的乙醇的乙醇-水溶液进行分离，年产量水溶液进行分离，年产量70560吨，按年工作日吨，按年工作日300天，每天开动设备天，每天开动设备24小时计算。要求馏出液中含乙醇小时计算。要求馏出液中含乙醇不小于不小于80%(摩尔分率摩尔分率)，釜液含乙醇不大于，釜液含乙醇不大于0.05%(摩摩尔分率尔分率)，泡点进料，泡点回流，回流比为最小回流比，泡点进料，泡点回

8、流，回流比为最小回流比的的1.5倍。采用直接蒸汽加热。倍。采用直接蒸汽加热。回流的作用：回流的作用： 提供不平衡的气液两相，是构成气液两相传质的必要提供不平衡的气液两相，是构成气液两相传质的必要条件。条件。精馏的主要精馏的主要特点特点就是就是 ：回流回流回流包括：塔顶回流液回流包括：塔顶回流液(液相）、塔底回流汽（气相）液相）、塔底回流汽（气相） 2、塔顶液相回流塔顶液相回流（1）泡点回流（全冷凝）。冷）泡点回流（全冷凝）。冷凝成饱和液体。凝成饱和液体。（2）冷液回流。冷凝成低与饱）冷液回流。冷凝成低与饱和温度下的液体。和温度下的液体。（3）分凝器产生液相回流（部）分凝器产生液相回流（部分冷凝

9、）。得到平衡的气液两相，分冷凝）。得到平衡的气液两相，其中液相组成回流其中液相组成回流4、工艺计算、工艺计算 原料液的摩尔组成：原料液的摩尔组成：最小回流比及操作回流比的确定：由于是泡点进料，由乙醇水溶液最小回流比及操作回流比的确定：由于是泡点进料，由乙醇水溶液体系的平衡数据绘图：体系的平衡数据绘图： min(1)0.800.4890.9160.4890.1495dqqqxyRyx 3232231/ 460.149531/ 4669 /18CH CH OHfCH CH OHH Onxnn0.8,0.05DWxx又过点作平衡线的切线，如图又过点作平衡线的切线，如图 l读得切点坐标为，因此：读得切

10、点坐标为，因此：min(2)0.800.70810.7080.616DqqqxyRyxminmin(2)1RR所以：所以：可取操作回流比：可取操作回流比：min1.5(/1.5)RR R塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算：塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算： 以年工作日为以年工作日为300天，每天开车天，每天开车24小时计，进料量为：小时计，进料量为：310.2 10/460/22.18/kg hFkmol hkg kmol由全塔的物料衡算方程可写出由全塔的物料衡算方程可写出： 52.3/Dkmol h(蒸汽蒸汽) 00fDWV yFxDxWx538.45/Wkmol h WLLq

11、FRDqF1q 0130.75/Vkmol h (泡点泡点) 理论塔板层数的确定：理论塔板层数的确定：11.50.80.60.32111.5 11.5 1DnnnxRyxxxRR精馏作线方程：精馏作线方程：提馏段操作线方程：提馏段操作线方程：100538.45538.450.054.120.206130.75130.75nmwmWWyxxxxVVq0.1495x 线方程：线方程：在在x-y相图中分别画出上述直线，如图相图中分别画出上述直线，如图;利用图解法可以求出利用图解法可以求出 14.2TN 块块( (含塔釜含塔釜) )。其中，精馏段。其中，精馏段12.812.8块，进料板在第块，进料板在

12、第1313块理论板块理论板。 5、注意事项、注意事项(1)开车前，必须认真检查塔釜的液位，看是否有足够的开车前，必须认真检查塔釜的液位，看是否有足够的料液（最低液位应淹没加热管）；料液（最低液位应淹没加热管）；(2)预热开始后，要及时开启冷却水阀和塔顶放空阀，利预热开始后，要及时开启冷却水阀和塔顶放空阀，利用上升蒸汽将不凝性气体排出塔外；当釜液加热至沸用上升蒸汽将不凝性气体排出塔外；当釜液加热至沸腾后，需严格控制加热量；腾后，需严格控制加热量；(3)操作中应保证物料的基本平衡，塔釜内的液面应维持操作中应保证物料的基本平衡，塔釜内的液面应维持基本不变；基本不变；(4)进入部分回流操作时，要预先选

13、择好回流比和加料口进入部分回流操作时，要预先选择好回流比和加料口位置。注意必须在全回流操作状况完全稳定以后，才位置。注意必须在全回流操作状况完全稳定以后，才能转入部分回流操作；能转入部分回流操作；(5)操作时必须严格注意塔釜压强和灵敏板温度的变化，操作时必须严格注意塔釜压强和灵敏板温度的变化，在保证塔板上正常鼓泡层的前提下，严格控制塔板上在保证塔板上正常鼓泡层的前提下，严格控制塔板上的泡沫层高度不超过板间距的的泡沫层高度不超过板间距的2/3：(6)取样必须在稳定操作时才能进行，塔顶、塔釜最好能取样必须在稳定操作时才能进行，塔顶、塔釜最好能同时取样，取样量应以满足分析的需要为度，取样过同时取样，取样量应以满足分析的需要为度，取样