对精馏塔的设计与优化进行了详细介绍,内容如下:
工艺参数计算:根据流程整体工艺路线,确定分离要求,计算回流比、进料位置、塔顶温度、塔底温度、进料组成、测线采出位置、塔板数或填料高度等参数。
流体力学计算:计算板间距、压降、塔高、塔径等参数,选出塔板类型或填料类型等塔内部件。
强度计算及校核:选出塔体壁厚及材料。
确定控制方案:进行配套的仪表、阀门选型,绘制出带夹点控制的工艺流程图 PID。
分为手算与软件计算两种。工业上多用软件进行模拟,以二元物系板式精馏塔为例,手动计算流程如下:
物料衡算与物性估算:对于二元物性物料衡算较简单,多元物系需先规定轻重关键组分。根据热力学方程估算物性参数,计算出物系汽液相平衡方程。
确定塔板数:根据物料衡算结果计算最小回流比,实际回流比一般为最小回流比的 1.2 - 2 倍。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计算确定理论塔板数,再将理论塔板数除以塔板效率,得到实际塔板数。
操作压力的优化:在满足塔顶冷凝器能用自来水冷却的前提下,采用相对较低的操作压力以减少再沸器的热负荷。
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,但制造成本越大。
进料位置和进料状态的优化:可使回流比最小或冷凝器、再沸器热负荷最小;在相同板数及回流比下,可使塔顶和塔釜产品的分离纯度最高;在相同分离要求和回流比下,所需塔板数最少。
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