板式塔的设计.ppt

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1、精馏装置的设计精馏装置设计的内容与步骤大致如下：1、收集基础数据设计所需的基础数据包括：①进料流量及组成。②分离要求。③原料的热力学状态。④冷却介质及其温度、加热介质及温度。⑤物性数据（如密度、表面张力等）。上述基础数据中①、②两项由设计任务给出。③、④两项若任务中未曾给出，则应根据具体情况确定。物性数据可从有关资料中查取。12、工艺流程的选择精馏装置一般包括塔顶冷凝器，塔釜再沸器，原料预热器及流体输送泵等。流程选择应结合实际进行，考虑经济性、稳定性。如进料是否需要预热、冷凝器的型式及布置、及再沸器的型号等。当塔顶需汽相出料时，采用分凝器，除此

2、之外，一般均采用全凝器。对于小塔，通常将冷凝器放于塔顶，采用重力回流。对于大塔，冷凝器可放至适当位置，用泵进行强制回流。2再沸器的型式有立式与卧式、热虹吸式与强制循环式之外。当传热量较小时，选用立式热式再沸器较为有利。传热量较大时，采用卧式热虹吸式再沸器。当塔釜物料粘度很大，或易受热分解时，宜采用泵强制循环型再沸器。几种再沸器型式如图1所示。3加热介质产品加热介质（1）立式热虹吸型（2）泵强制循环型（a）(b)（3）卧式再沸器图1几种再沸器型式43、做全塔的物料衡算对于双组分的连续精馏塔，由总物料平衡及分物料平衡有：（1）根据进料流量qn,F及

3、组成xF，分离要求，解方程组（1）即可求得馏出液流率qn,D及残液流率qn,W。54、确定操作条件（压力、温度）精馏操作最好在常压下进行，不能在常压下进行时，可根据下述因素考虑加压或减压操作。（1）对热敏性物质，为降低操作温度，可考虑减压操作。（2）若常压下塔釜残液的泡点超过或接近200℃时，可考虑减压操作。因为加热蒸汽温度一般低于200℃。（3）最方便最经济的冷却介质为水。若常压下塔顶蒸汽全凝时的温度低于冷却介质的温度时可考虑加压操作。还应该指出压力增大时，操作温度随之升高，轻、重组分相对挥发度减少，分离所需的理论板数增加。6在确定操作压力时

4、，除了上面所述诸因素之外，尚需考虑设备的结构、材料等。通常按下述步骤确定操作压力。（1）选择冷却介质，确定冷却介质温度。最为方便、来源最广的冷却介质为水。设计时应了解本地区水的资源情况及水温。（2）确定冷却器及回流罐系统压力。塔顶蒸汽全部冷凝时的温度一般比冷却介质温度高10～20℃。冷却器和回流罐系统压力即为该温度下的蒸汽压（平衡压力），可由泡点方程式得。式中—平衡指数。烃类可由资料查得。7（3）确定塔顶和塔釜压力。塔顶压力等于冷凝器压力加上蒸汽从塔顶至冷凝器的流动阻力，即（3）塔釜压力等于塔顶压力加上全塔板阻力塔。全塔阻力塔等于塔板阻力乘实际

5、板数，即（4）式中：—塔板阻力，通常为3～5（mm汞柱）在确定了操作压力之后，塔顶温度可由式（5）确定，塔釜温度由式（6）确定。（5）（6）85、确定回流比对于平衡线向下弯曲的物系，最小回流比的计算式为：式中：线与平衡线交点坐标。适宜回流比通常为最小回流比的1.2～2倍，设计时应根据理论板和回流比的关系图确定。N96、理论板数与实际板数对于双组份精馏塔，求解理论板数可用图解法或简捷法。若理论板数较多，且溶液接近理论溶液时，可作简捷法计算。简捷法求理论板数时，有吉利兰（Gilliland）。图解法和简捷法的具体操作法可参考参阅教材，此处不再讨论。

6、实际板数等于理论板数除以总板效率，即（12）式中：——实际板数——不包括分凝器、再沸器在内的理论板数。——总板效率（全塔效率）影响总板效率的因素较多，目前尚无准确的关联式可用于计算，只能根据经验估计。对于双组份精馏塔，多在0.5～0.7左右。107、确定冷凝器和再沸器的热负荷、对于全凝器，由冷凝器热平衡可得：（13）式中：R—回流比qn,D—馏出液流率。—塔顶蒸汽、馏出液焓。对全塔做热平衡有（14）式中：—塔釜残液焓。118、初估冷凝器和再沸器的传热面积传热面积A可由传热方程计算，即（15）式中：Q—热负荷。K—传热系数。—冷热流体平均温度差。

7、对于低沸点烃类，冷凝介质为水时，传热系数为390～980（千卡/·时·℃）。加热介质为水蒸汽时，再沸器的传热系数为390～880（千卡/·时·℃）。129、塔的有效高度和板间距的初选9.1塔的有效高度板式塔的有效高度是指安装塔板部分的高度，可按下式计算：（9-1）式中Z——塔的有效高度，m；ET——全塔总板效率；NT——塔内所需的理论板层数；HT——塔板间距，m。139.2板间距的初选板间距NT的选定很重要。选取时应考虑塔高、塔径、物系性质、分离效率、操作弹性及塔的安装检修等因素。对完成一定生产任务，若采用较大的板间距，能允许较高的空塔气速，对

8、塔板效率、操作弹性及安装检修有利；但板间距增大后，会增加塔身总高度，金属消耗量，塔基、支座等的负荷，从而导致全塔造价增加。反之，采用较小的板间距，只能