精馏塔设备设计及选型 - 图文(2)

中间换热 易实现 较难实施 — 塔的检修 容易 较难实现，规整填料几乎不可能 — 4.2.7 塔板的选择

塔板的主要特征为气液两相在板面上以气体鼓泡和液体喷射状态完成气液接触，传热和传质有明显的“级”式过程。在实际操作中，塔盘的结构在一定程度上仍然影响着操作的流体力学状态和传质性能的优劣。现将几种主要塔板的性能比较列表如下：

表4-2 几种主要塔板的性能比较

塔板类型 优点 缺点 适用场合 分离要求高、塔板数较多 分离要求高、负荷变化大 特别容易堵塞的物系 分离要求较低的闪蒸塔 分离要求较低的减压塔 筛板 结构简单、造价低、易堵塞、操作弹塔板效率高 效率高、操作范围宽 性较小 浮阀易脱落 结构复杂、造价浮阀 泡罩 较成熟、操作稳定 高、塔板阻力大、处理能力小 舌型板 结构简单、塔板阻力小 压降小、处理量大 操作弹性窄、效率低 浮板易脱落、效率较低 浮动喷射板

下表给出了几种主要塔板性能的量化比较：

表4-3 几种主要塔板性能的量化比较

塔板类型 泡罩 筛板 浮阀 舌型板 塔板效率 1.0 1.2~1.4 1.2~1.3 1.1~1.2 处理能力 1.0 1.4 1.5 1.5 操作弹性 5 3 9 3 压降 1 0.5 0.6 0.8 结构 复杂 简单 一般 简单 成本 1 0.4~0.5 0.7~0.9 0.5~0.6 此塔进行产品脱甲苯精馏塔的分离过程，要求生产能力大，产量稳定，效率高，但对操作弹性要求不高，负荷变化不大。综合考虑塔板的效率、分离效果和设备的成本、维修等，我们初步选择目前使用较为广泛的筛板塔，下面通过具体的计算，论证选择筛板是否能满足生产要求。

4.2.8 脱甲苯精制塔(T0101)设计及选型

4.2.8.1 精馏塔精馏段的设计 1.物性参数

在设计中使用Aspen Plus进行模拟，计算得到精馏段为1~19块塔板，现将精馏段各个理论板上的计算结果列于下表：

表4-4 精馏段各理论板上的流量及物性数据列表

液体摩尔液体密

气体摩尔流

塔板温度压力流量度

量

序号 （℃） （Map） （kmol/h（kg/cu

（kmol/hr）

r） m） 1 2 3 4

104.490

0.102

6900

3450 10350 10506.3 10515.48

气体密

度（kg/cum）

液体表面

液体粘

张力

度（P）

（N/m）

829.639 2.56778 0.00322 0.010 828.435 2.57125 0.00317 0.010 827.280 2.58207 0.00312 0.009 826.279 2.58802 0.00309 0.009

108.576 0.1021 7056.301 108.746 0.1022 7065.483 108.819 0.1023 7068.535

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 108.880 0.1024 7069.505 108.941 0.1025 7069.105 109.010 0.1026 7067.468 109.095 0.1027 7064.352 109.208 0.1028 7059.156 109.366 0.1029 7050.874 109.595 0.103 7038.019 109.930 0.1031 7018.602 110.421 0.1032 6990.327 111.124 0.1033 6942.31 10518.53 10519.5 10519.1 10517.46 10514.35 10509.15 10500.87 10488.01 10468.6 10440.32 825.500 2.59303 0.00307 0.009 824.941 2.59713 0.00307 0.009 824.559 2.60051 0.00304 0.009 824.304 2.61587 0.00300 0.008 824.131 2.62599 0.00298 0.008 824.009 2.63499 0.00297 0.008 823.918 2.64878 0.00296 0.008 823.845 2.65841 0.00295 0.008 822.781 2.67583 0.00295 0.008 821.722 2.68898 0.00295 0.008 （1）气相平均流量和平均密度

V?33018.3m3/h=9.17m3/s

?v?2.617kg/m3

（2）液相平均流量和平均密度

L?77.349m3/h=0.0215m3/s

?l?825.15kg/m3

（3）液相平均表面张力和粘度

??0.0086N/m=8.6dyne/cm ??0.003038P?0.3038cP 2.初算塔径

令HT?0.45m，假设hL=0.08m，则HT?hL?0.37m

1LρL10.0215825.15又()2=()2=0.042 VρV9.172.617查Smith泛点关联图

图4-1 Smith泛点关联图

得：C20?0.081

则气相负荷因子：C?C20?(所以允许有效空塔气速：

Ug(max)=CρL-ρV825.15?2.617=0.068=1.21m/s ρV2.617?20)0.2=C20?(8.60.2)?0.068 20选取表观空塔气速 Uop=0.8Ug(max)=0.8?1.21=0.97m/s

=所以初算塔径D’V9.17==3.34m

0.785Uop0.785?0.967圆整后取D?3.4m 3.塔径的初步核算

雾沫夹带

取l??0.6D?0.6?3.4=2.04m，D?3.4m

则弓形降液管面积

22Af?0.062?A?0.062?1.7??0.563m T所以WG?V9.17?2?1.08m/s

AT?Af1.7???0.5630.0057则雾沫夹带ev????(WG3.2)

HT?hf0.00571.08?()3.2 8.60.45?2.5?0.08?0.05277kg/kg汽?0.1kg/kg汽

停留时间

??HT?AfL?0.45?2?0.563?23s?5s

0.0215根据以上两步核算的结果，可认为塔径D?3.4m是合适的。 4.塔板布置设计 （1）塔板结构形式

降液管主要有弓形、圆形和倾斜弓形三种。 现将不同降液管的对比列于下表：

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