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1、化工原理课程设计实例板式塔的设计板式塔的设计内容工艺流程的设计板式塔的工艺计算板式塔的机械设计塔的辅助设备设计与选型工艺流程的设计板式塔的设计从两方面考虑:1.经济方面:应该充分考虑整个系统热能的利用,以便降低操作费用.例如:从塔顶出来的蒸气和从塔底排出的液体带出的热量可用于预热原料液或它处.2.全塔操作的稳定性:若操作不稳定,就不能保证产品质量的均匀.有时也把冷凝器分割为两部分,一部分预热原料液,另一部分用冷却水使蒸气冷凝.这样可以用控制冷却水量来控制冷凝器的操作,同时保证进料温度一定.为此控制再沸器中加热蒸气压力
2、的恒定是保证操作稳定的条件之一,但原料液或回流液的流量和温度发生变化时,稳定情况也会受到一定的影响为了使进料保持稳定,一般入塔的原料液由高位槽供给,以免受泵的流量波动的影响.为了保持回流液的稳定,冷凝器常采用冷却水,而不用塔顶蒸气预热原料液.因为塔顶蒸气量如有波动,将影响回流液量及进料温度.从而影响整个塔的操作稳定性。有时也把冷凝器分割为两部分,一部分预热原料液,另一部分用冷却水使蒸气冷凝.这样可以用控制冷却水量来控制冷凝器的操作,同时保证进料温度一定.塔釜液体虽然温度很高,但用它来预热原料液,对液-液传热过程其传热
3、系数很小,则所需传热面积必然很大精馏方案的选定1.操作压力(常压,加压,减压)-----设计压力一般指塔顶压力沸点低,常压下为气态的物料-----加压操作,加压可提高操作的平均温度,有利于塔顶蒸气冷凝热的利用或可使用较便宜的冷却剂,减少冷凝,冷却的费用.在相同的塔径下,适当提高操作压力,还可提高塔的处理能力.但P提高,再沸器的T提高,相对挥发度下降.热敏性和高沸点的物料-----减压操作.P降低,相对挥发度提高,有利于分离.操作的平均温度降低,加热剂温度降低.但可导致D增加,塔顶蒸气冷凝温度降低,必须使用真空设备.相
4、应的操作费用和设备费用增加.由于塔板压降,从塔顶到塔底压力逐渐增加,温度也相应的增加(物料组成和压力同时作用的结果).因而沿塔物性和气液负荷也随之变化.常压和减压塔---如塔板压降不是很大,工艺计算时假定全塔各处压力相等--误差不大.减压塔---压力分布与塔板的结构形式,气液负荷,气液物性等多种因素有关,很难计算,一般先假设再较核.多次试差. .精馏方案的选定2.进料状态原则讲,要使回流在全塔发挥作用,全部冷量应该加在塔顶,全部热量加在塔底.但实际设计时应该考虑设备费和操作费问题及操作平稳等多种因素.进料---预热到
5、泡点或接近泡点(进料温度不受季节气温变化和前一道工序波动限制,塔的操作比较容易控制.而且精馏段和提馏段的上升蒸气量相近).有时为了减小再沸器的热负荷(如再沸器所需加热剂温度较高,或物料容易在再沸器内结焦等)可在料液预热时加入更多的热量,甚至采用饱和蒸气进料.注意:实际设计还应该考虑整个车间的流程安排.精馏方案的选定3.多股进料原料来源不同,浓度差别很大,从分离角度,应该从不同的位置加入.但所处理的物料量不多时(或其中的一种物料不多时),从设备加工和操作方便考虑,也往往多股混合以后作一股物料加入.精馏方案的选定4.加热
6、方式大塔---塔外，形式----夹套式.蛇管式,列管式(立式再沸器,卧式再沸器)立式热虹吸再沸器的主要特点:传热系数较高,结构紧凑,占地面积小,液体在管内停留时间短,不容易结垢,且容易清洗;但壳程不能清洗,因此用于较脏的加热介质;其本身造价较低,但要求较高的塔体裙座.卧式热虹吸再沸器的主要特点:可用低裙座,但占地面积大,出塔产品缓冲容积较大,故流动稳定,在加热段停留时间短,不容易结垢,可以使用较脏的加热介质.立式和卧式强制循环再沸器的共同特点:适应于高粘度液体和热敏性物料,因为强制循环流速高,停留时间短,有利于工艺流
7、体循环流量的控制和调节.精馏方案的选定5.冷却方式1)冷却剂----通常是水,水温随气候而定.入口一般为15℃--20℃,出口<50℃，目的防止溶解于水中的无机盐析出.冷却剂还可以是冷冻盐水.液氨等，一般用于较低温度。2)冷凝设备的结构形式小塔---蛇管换热器大塔---列管式换热器工艺流程的设计工艺流程设计的要求根据规定的操作条件进行工艺流程的设计时，所选的参数、设备的型式必须进行简要的论证，对合理利用热能的可能性要做简要分析。绘制精馏装置的工艺流程图。设计开始时通常只能对方案、流程作初步安排，待整个设计计算完成后再
8、对方案流程进行修正并作较全面的论证讨论。板式塔的工艺计算精馏塔的物料衡算,热量衡算,工艺流程图1.物料衡算确定各股物料的流量和组成2.热量衡算确定冷凝器热负荷、再沸器热负荷、冷却器、预热器3.确定最小回流比和适宜的回流比4.求解理论板层数5.估算全塔效率6.确定实际塔板数塔板的工艺设计塔板间距塔径估算溢流装置塔板布置浮阀装置塔板流体力学验算塔板
