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精馏塔的设计如何优化操作参数粘度计

时间：2022-07-13 20:02:47 来源：海通机械网浏览量：0

2019-03-19 08:53:34来源：马后炮化工

化工生产过程中，应用最多就是分离设备，其中又以精馏塔和吸收塔最为常见，无论是在炼油、煤化、高分子、精细化工精馏塔都是随处可见的。你知道你每天都操作的精馏塔是如何设计出来的吗？如何优化操作参数？

精馏塔如何设计？主要有以下几步，一起来看看吧！

第一步：设计步骤

根据流程整体工艺路线，确定分离要求，进行工艺参数计算得到回流比、进料位置、塔顶温度、塔底温度、进料组成、测线采出位置（多组分）、塔板数（板式塔）或填料高度（填料塔）等。之后再进行流体力学计算，计算出板间距、压降、塔高、塔径等参数由此选出塔板类型或填料类型等塔内部件。之后进行强度计算及校核，选出塔体壁厚及材料，最后确定控制方案。

第二步：工艺计算

工艺计算是根据进料组成与分离要求计算工艺参数，分为手算与软件计算两种，目前工业上多用软件进行模拟，我们在Aspen教程中会重点进行讲解。这里小编举一个最简单二元物系板式精馏塔的手动计算流程方便大家理解计算原理。

流程一：物料衡算与物性估算

对于二元物性而言物料衡算很简单，但是对于多元物系就必须先规定轻重关键组分。根据热力学方程估算物性参数，多采用逸度法或活度系数法。同时计算出物系汽液相平衡方程。

流程二：确定塔板数

根据物料衡算结果计算R（min）＝L／D，实际回流比一般为最小回流比的1.2-2倍。然后分别计算出精馏段、提馏段操作线方程。采用操作线方程与汽液相平衡方程交替主板计算确定理论塔板数，或采用图解法原理相同。再将理论塔板数除以塔板效率，得到实际塔板数。

流程三：实际设计流程

工业上应用的精馏塔多是物系复杂，带侧线采出，实际实际中多采用FUG法计算。

第三步：流体力学计算与塔内部件设计

流体力学计算多采用软件计算，而塔内部件多为定型部件或专利部件。这里介绍几种常见的塔板。

第四步：强度计算与绘制装配图

在完成内部设计之后，我们将根据压力、温度、介质环境等对塔体进行选材并计算出壁厚，载荷等参数。并提出加工要求绘制装备图。

第五步：确定控制方案绘制PID图

根据工艺要求，进行配套的仪表、阀门选型，确定控制方案，并绘制出带夹点控制的工艺流程图PID。

精馏塔优化

在对精馏塔进行优化时，首先要从众多参数中确定出独立的设计变量与可调设计变量。下面由小编来介绍几种常见的优化方式。

方式一：操作压力的优化

常规精馏塔单塔的压力优化相对较简单，在满足塔顶冷凝器的温度可以在最炎热的夏季也能够用自来水冷却的前提下，可以参用相对较低的操作压力以减少再沸器的热负荷。在实际设计的时候，由于增加壁厚而增加的设备费用将随着压力的增加而增大，在满足分离要求的前提下，低压（正压）相对有利。

方式二：理论塔板数与回流比的优化

理论塔板数越多，分离效果越好，制造成本越大。

方式三：进料位置和进料状态的优化

相同分离要求及板数下，回流比最小或冷凝器、再沸器热负荷最小；相同板数及回流比下，塔顶和塔釜产品的分离纯度最高；相同分离要求和回流比下，所需塔板数最少。

精馏塔简介：

精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。

蒸气由塔底进入。蒸发出的气相与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向气相中转移，气相中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，气相愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，从而达到组分分离的目的。由塔顶上升的气相进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，加热蒸发成气相返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。

精馏原理

蒸馏的基本原理是将液体混合物多次部分气化和部分冷凝，利用其中各组份挥发度不同（相对挥发度，α）的特性，实现分离目的的单元操作。蒸馏按照其操作方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。

吸收塔简介：

吸收塔是实现吸收操作的设备。按气液相接触形态分为三类。第一类是气体以气泡形态分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、搅拌鼓泡吸收塔；第二类是液体以液滴状分散在气相中的喷射器、文氏管、喷雾塔；第三类为液体以膜状运动与气相进行接触的填料吸收塔和降膜吸收塔。塔内气液两相的流动方式可以逆流也可并流。通常采用逆流操作，吸收剂以塔顶加入自上而下流动，与从下向上流动的气体接触，吸收了吸收质的液体从塔底排出，净化后的气体从塔顶排出。

基本要求

工业吸收塔应具备以下基本要求：

1．塔内气体与液体应有足够的接触面积和接触时间。

2．气液两相应具有强烈扰动，减少传质阻力，提高吸收效率。

3．操作范围宽，运行稳定。

4．设备阻力小，能耗低。

5．具有足够的机械强度和耐腐蚀能力。

6．结构简单、便于制造和检修。