二元物系连续精馏装置设计方案(PPT 37页).ppt

1、二元物系连续精馏装置设计,筛板塔内件水力学计算 辅助设备计算,板式塔的设计原则,1、根据气液流量安排合适大小的两相通道,2、实现气液两相的传质,3、实现气液两相的分离,必须避免：,1、传质时间不够长，板上各处传质不均匀,2、气相自上而下夹带，液相自下而上夹带返混,3、两相通道尺寸不能满足通量要求,4、在极限条件操作,板式塔塔内件的选型和水力学校核,1、板式塔的基本结构 2、板式塔的板面布置 3、板式塔的水力学性能 4、负荷性能图和上、下弹性,塔板结构工艺计算,以第一块塔板的物性数据为基础进行手算，借助板式塔设计软件校核精馏段第一块板和最后一块板及提馏段第一块板和最后一块板。 注：要求精馏段两块

2、板及提馏段两块板结 构分别相同,4.1 单溢流塔板介绍,塔径D 堰高hw 堰上液层高度how 板间距HT 底缝ho 降液管内液面高度Hd,4.1 单溢流塔板介绍,堰长lw 堰宽wd 安定区宽度ws 安装区宽度wc 筛板: 孔径d0、 孔间距t,4.2 塔板设计及优化,每位同学手算一块塔板！ 已知条件: 汽液流量 汽液密度 液相表面张力,4.2.1 板面布置,1）塔径D初选后校核 初选：参见13-136 校核: 雾沫夹带ev0.1kg/kg气 注: 采用Hunt公式(指导书式8-25) hf=2.5hL 停留时间大于5s(式7-1),4.2.1 板面布置,2)板间距HT:小于500mm 3)流动

3、型式: 单溢流 4)堰的确定：溢流堰是用于维持板上液层的元件，堰长则液相通量大，堰短则气相通量大，堰高则气液充分接触，堰矮则压降小。 堰长lw:一般取0.6-0.8D，可采用非标(图7-6）。 堰高hw:对筛板塔使板上清液层高度hL在50-100mm间，对真空塔可取低些。 hL= hw+ how， how6mm，选平直堰 （how见式72） how6mm，选齿形堰,4.2.1 板面布置,5) 底隙h0：一般应低于外堰高6mm。 h0 hW6mm，防止气体进入降液管;一般不宜小于20-25mm ，以防堵塞。 6）筛孔布置： 孔径d0: 3-8mm 孔间距：t/d0取2.5-5，实际取3-4 板厚

4、：碳钢3-4mm，不锈钢2-3mm 筛孔面积A0，开孔区面积Aa 孔数n，开孔按正三角形排列,4.2.1 板面布置,注：筛孔布置时应使孔动能因子在10-20间,7）安定区、安装区 安装区宽度Wc=50-100mm 定区宽度Ws=70-100mm,4.2.2 塔板的水力学性能,1)板压降hP,气体穿过液层要消耗动力，就存在压降 压降太大时，液体无法从上向下流动 hP = hC + hl + hs = hC + hl (m液柱) (式8-6),1)板压降hP,a、干板压降hC：气体通过筛孔的压降（式8-8) b、板上液层阻力hl ：气体通过液层及泡沫层的压降 c、表面张力压头h：气体通过筛孔的液层

5、所克服的表 面张力压头 hl 和h合并考虑称为有效液层阻力hl :,有效液层阻力hl 与液层静压头及泡沫层的状态有关 hl =f( FO , hL)（图86） hL = hW + hOW hOW0.00284E(L/lW)2/3(平堰)（式72）,E,通过how=6mm可确定液流量下限线,2)稳定系数,筛板塔的操作有一个下限气速（WOM），当气速低于此点时，液体开始从筛孔中泄漏，这点称为漏液点。,稳定系数：筛孔气速与漏液点气速之比。,通过漏液点气速可确定漏液线,式812 要求K大于1.5,WOM由式815计算,3)降液管液泛情况,降液管内的液面高达出口堰顶时管内液体漫回本层塔板,极限点：,根据

6、压力达到平衡时的情况来确定,Hd = hL + hd + hP + D =hW + hOW + hd + hP + D (式7-8),当Hd /f= HT +hW时发生液泛,f：降液管内起泡系数,通过降液管内液面高度可确定液泛线,hd 为液相流出降液管的局部阻力,hp 为通过每层板的气相总压降,塔内液面落差,对筛板塔设计，液面落差常可忽略,）降液管停留时间,般液体，停留时间应不少于3秒；对易起泡的液体，停留时间应不少于5秒 t = HT * Af / LS =5 s,通过停留时间可确定液流量上限线,5）雾沫夹带,原因：,气体对液体的曳力大于液滴的净重,现象：,大量液滴被夹带至上方塔板,结果：,

7、塔板效率急剧降低,液沫夹带分率eV,液沫夹带的量(kg/h),干气体流量(kg/h),正常操作eV 约0.05，一般不宜超过0.1。 可用Hunt公式计算,通过雾沫夹带可确定气流量上限线,）负荷性能图,2、最小液量线: 液体流量过低，板面上的液流不易维持均匀。(how=6mm)。,3、最大液量线：液体流量过大则降液管内液体停留时间过短(t=5s),4、液泛线：降液管内的泡沫层高必须小于板间距与溢流堰高之和(Hd/=HT+hw),5、雾沫夹带线：气体流量过大可使液沫夹带过量，塔板效率即严重下降。(ev=0.1),1、漏液线: 气体流量过低使出现漏液(式813）,弹性的计算及调整,上弹性K上1.5

8、 下弹性K下1.5,、塔板校核,表1 筛板塔设计原始数据,塔板校核需要输入的数据,表2 筛板塔设计初步结果,塔板校核需要输入的数据,表3 筛板塔预选参数,塔板校核要求,精馏段第一块板和最后一块板的结构完全相同； 提馏段第一块板和最后一块板的结构完全相同； 精馏段和提馏段塔板结构可以不同,6、辅助设备计算,6、辅助设备计算,6.1塔高的设计 6.2换热器的设计及选型 6.3泵的设计及选型 6.4接管尺寸的设计 6.5绘制流程图,6.1塔高的设计,裙座高度的设计 直接蒸汽加热 2-3 m 间接蒸汽加热 3-5 m 塔顶第一块板距塔顶 0.5-1.0 m 塔底最后一块板距塔底 1.0-1.5 m 进

9、料位置的板间距要适当放大 0.9 m 实际塔设备中 每10块板要有一个人孔，此位置的板间距取 0.7-0.9 m,6.2换热器的计算要求,进料预热器,冷凝器,再沸器,产品冷却器,估算、选型,估算、选型,估算、选型,估算、选型,6.3 管道的计算,进料管 塔顶升气管 回流管 塔釜气相回流管 釜液排出管,已知流量 估算流速 求出d 进行圆整 选标准尺寸,6.4 泵的选型,6.5贮槽的设计,原料贮罐5天量计 高位槽1天三班计（8hr) 中间槽（回流槽）20分钟计 产品贮罐8hr,画出原则流程图（带控制点）,1物料流程 物料流程包括： (1)设备示意图 示意图大致依设备外形尺寸比例画出，标明设备的主要管口，适当考虑设备合理的相对位置； (2)设备流程号； (3)物料及动力(水、汽、真空、压缩机、冷冻盐水等)管线及流向箭头； (4)管线上的主要阀门、设备及管道的必要附件，如冷凝水排除器、管道过滤器、阻火器等； (5)必要的计量、控制仪表加流量计、液位计、压强表、真空表及其它测量仪表等； (6)简要的文字注释，如冷却水、加热蒸汽来源、热水及半成品去向等。,画出原则流程图（带控制点）,2图例 图例是将物料流程图中画出的有关管线、阀