本文格式為Word版，下載可任意編輯——板式精餾塔的設(shè)計(jì)方案精餾塔操作，是氣，液接觸的傳質(zhì)過(guò)程，與吸收操作是一樣的。因此，用于吸收設(shè)備，基本上都可用于精餾作業(yè)。精餾的設(shè)備，有板式塔、填料塔、和其它型式塔三大類(lèi)。氣—液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類(lèi)。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔。板式塔為逐級(jí)接觸型氣—液傳質(zhì)設(shè)備，其種類(lèi)繁多，根據(jù)塔板上氣—液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮動(dòng)舌形塔和浮動(dòng)噴射塔等多種。

精餾塔；傳質(zhì)；板式；填料；吸收操作

1.前言精餾是分開(kāi)液體混合物最常用的一種單元操作，在化工，煉油，石油化工等工業(yè)得到廣泛應(yīng)用。精餾過(guò)程在能量計(jì)的驅(qū)動(dòng)下，使氣，液兩相屢屢直接接觸和分開(kāi)，利用液相混合物中各相分揮發(fā)度的不同，使揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移。實(shí)現(xiàn)原料混合物中各組成分開(kāi)該過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行傳質(zhì)傳熱的過(guò)程。本次設(shè)計(jì)任務(wù)為設(shè)計(jì)一定處理量的精餾塔，實(shí)現(xiàn)苯——甲苯的分開(kāi)。苯——甲苯體系比較簡(jiǎn)單分開(kāi)，待處理料液清潔。因此用篩板塔，篩板塔也是很早出現(xiàn)的一種板式塔，20世紀(jì)50年代起對(duì)篩板塔進(jìn)行了大量工業(yè)規(guī)模的研究，逐步把握了篩板塔的性能，并形成了較完善的設(shè)計(jì)方法。與泡罩塔相比，篩板塔具有以下優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力（20%——40%）塔板效率（10%——50%）而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，塔盤(pán)造價(jià)減少40%左右，安裝，維修都較簡(jiǎn)單。

2．板式精餾塔2.1概述蒸餾是利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的不同并借助于屢屢部分汽化和部分冷凝達(dá)到輕重組分分開(kāi)的方法。蒸餾操作在化工、石油化工、輕工等工業(yè)生產(chǎn)中中占有重要的地位。蒸餾過(guò)程按操作方式可分為間歇蒸餾和連續(xù)蒸餾。間歇蒸餾是一種不穩(wěn)態(tài)操作，主要應(yīng)用于批量生產(chǎn)或某些有特別要求的場(chǎng)合；連續(xù)蒸餾為穩(wěn)態(tài)的連續(xù)過(guò)程，是化工生產(chǎn)常用的方法。2.2操作條件的確定確定設(shè)計(jì)方案是指確定整個(gè)精餾裝置的流程，各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和某些操作指標(biāo)。例如組分的分開(kāi)順序、塔設(shè)備的型式、操作壓力、進(jìn)料熱狀態(tài)、塔頂蒸汽冷凝方式，余熱的利用方案以及安全、調(diào)理機(jī)構(gòu)和測(cè)量控制儀表的設(shè)置等。下面結(jié)合課程設(shè)計(jì)的需要，對(duì)某些問(wèn)題作些簡(jiǎn)述。2.2.1操作壓力蒸餾操作尋?？稍诔海訅汉蜏p壓下進(jìn)行。確定操作壓力時(shí)，必需根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性進(jìn)行考慮。例如，采用減壓操作有利于分開(kāi)相對(duì)揮發(fā)度較大組分及熱敏性物料，但壓力降將導(dǎo)致塔徑增加，同時(shí)還需要使用抽真空設(shè)備。對(duì)于沸點(diǎn)低、在常壓下為氣態(tài)物料，則應(yīng)在加壓下進(jìn)行蒸餾。2.2.2進(jìn)料狀態(tài)進(jìn)料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負(fù)荷都有密切的聯(lián)系。在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)料狀態(tài)有多種，但一般將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中，這主要是由于此時(shí)塔的操作比較簡(jiǎn)單控制，不致受季節(jié)氣溫的影響，此外，在泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，精餾段與提餾段的塔徑一致，為設(shè)計(jì)和制造上提供了便利。2.2.3加熱方式蒸餾釜的加熱方式尋常采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。有時(shí)也采用直接蒸汽加熱。若塔底產(chǎn)物近于純水，而且在濃度稀疏是溶液的相對(duì)揮發(fā)度較大（如酒精和水的混合液），便可采用直接蒸汽加熱。直接蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是：可以利用壓力較低的蒸汽加熱；在釜內(nèi)只須安裝鼓泡管，不須安置巨大的傳熱面積。這樣，可節(jié)省一些操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用。2.2.4冷卻劑與出口溫度冷卻劑的選擇由塔頂蒸汽溫度決定。假使塔頂蒸汽溫度低，可選用冷鹽水或深井水作冷卻劑。假使能用常溫水作冷卻劑，是最經(jīng)濟(jì)的。水的入口溫度由氣溫決定，出口溫度由設(shè)計(jì)者確定。冷卻水出口溫度取得高些，冷卻劑的消耗可以減少，但同時(shí)溫度差較小，傳熱面積將增加。2.2.5熱能的利用精餾過(guò)程是組分反復(fù)汽化和反復(fù)冷凝的過(guò)程，消耗較多，如何儉約和合理地利用精餾過(guò)程本身的熱能是十分重要的。選取適合的回流比，是過(guò)程處于最正確條件下進(jìn)行，可使能耗降至最低。與此同時(shí)，合理利用精餾過(guò)程本身的熱能也是儉約的重要舉措。若不計(jì)進(jìn)料、餾出液和釜液間的焓差，塔頂冷卻器所輸出的熱量近似等于塔底再沸器所輸入的熱量，其數(shù)量是相當(dāng)可觀(guān)的。2.3輔助設(shè)備2.3.1再生器再沸器的任務(wù)是將部分塔底的液體蒸發(fā)以便進(jìn)行精餾分開(kāi)。再沸器是熱交換設(shè)備，根據(jù)加熱面安排的需要，再沸器的構(gòu)造可以是夾套式、蛇管式或列管式；加熱方式可以是間接加熱或直接加熱。設(shè)計(jì)者應(yīng)注意以下設(shè)計(jì)目標(biāo)：（1）使設(shè)備成本低(保持較高的傳熱系數(shù))。（2）使換熱表面盡可能清潔(防止傳熱管表面結(jié)垢)。（3）對(duì)于易熱分解的產(chǎn)品，應(yīng)使其停留時(shí)間短，加熱壁溫低。（4）能滿(mǎn)足分開(kāi)要求。小型再沸器可直接安裝在塔底部，但再沸器的橫截面積要略大于塔體的截面。對(duì)于較大型的塔，再沸器一般安裝在塔外。熱虹吸式再沸器利用再沸器中氣—液混合物和塔底液體的密度差為推動(dòng)力，增加流體在管內(nèi)的滾動(dòng)速度，減少了污垢的沉積，提高了傳熱系數(shù)，裝置緊湊，占地面積小。凱特爾Ketile式再沸器一次通過(guò)蒸發(fā)的氣液比可達(dá)80％，相當(dāng)于一塊理論板。再沸器的傳熱面積可任意選用，釜液結(jié)焦時(shí)清洗便利，但金屬消耗量和占地面積都大。當(dāng)塔底產(chǎn)品是廢水時(shí)，尋常采用直接水蒸氣加熱，這樣可節(jié)省再沸器的投資成本。2.3.2冷凝器冷凝器的任務(wù)是冷凝離開(kāi)塔頂?shù)恼魵猓员銥榉珠_(kāi)提供足夠的回流。部分冷凝的優(yōu)點(diǎn)是未凝的產(chǎn)品富集了輕組分，冷凝器為分開(kāi)提供了一塊理論板。當(dāng)全凝時(shí)，部分冷凝液作為回流返回，冷凝器沒(méi)有分開(kāi)作用。在小型精餾塔中，冷凝器可采用蛇管式；對(duì)大型設(shè)備一般采用列管式。為了提高冷卻介質(zhì)的流速，使其傳熱系數(shù)提高，一般安排冷卻介質(zhì)在管內(nèi)滾動(dòng)，蒸氣在管外冷凝。2.4確定設(shè)計(jì)方案的原則確定設(shè)計(jì)方案總的原則是在可能的條件下，盡量采用科學(xué)技術(shù)上的最新成就，使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)上的最先進(jìn)經(jīng)濟(jì)、經(jīng)濟(jì)上最合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則。為此，必需具體考慮如下幾點(diǎn)：2.4.1滿(mǎn)足工藝和操作的要求所設(shè)計(jì)出來(lái)的流程和設(shè)備，首先必需保證產(chǎn)品達(dá)到任務(wù)規(guī)定的要求，而且質(zhì)量要穩(wěn)定，這就要求各流體流量和壓頭穩(wěn)定，入塔料液的溫度和狀態(tài)穩(wěn)定，從而需要采取相應(yīng)的措施。2.4.2滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)上的要求要儉約熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費(fèi)用。如前所述早蒸餾過(guò)程中如能適當(dāng)?shù)乩?/p>