《精馏设备及精馏塔操作教学课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精馏设备及精馏塔操作教学课件.ppt（48页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第五节第五节 精馏塔及精馏塔的操作精馏塔及精馏塔的操作一、精馏塔一、精馏塔基本功能基本功能：为气液两相提供充分接触的：为气液两相提供充分接触的机会，使传热和传质过程迅速而有效机会，使传热和传质过程迅速而有效地进行；并且使接触后的气、液两相地进行；并且使接触后的气、液两相及时分开，互不夹带。及时分开，互不夹带。类型：类型：板式塔板式塔(plate tower)(plate tower)和填料塔和填料塔(packed tower)(packed tower)板式塔结构图板式塔结构图1-塔体塔体 2进口堰进口堰 3受液盘受液盘4降液管降液管 5塔板塔板 6出口堰出口堰思考：思考：（一）（一）板式塔的
2、主要结构？板式塔的主要结构？塔体塔体圆柱形圆柱形 常用钢板焊接而成，有时也将其分常用钢板焊接而成，有时也将其分成若干塔节，塔节间用法兰盘联接。成若干塔节，塔节间用法兰盘联接。溢流装置溢流装置 包括出口堰、降液管、进口堰、受液包括出口堰、降液管、进口堰、受液盘等部件。盘等部件。1-塔体塔体 2进口堰进口堰 3受液盘受液盘4降液管降液管 5塔板塔板 6出口堰出口堰辅助设备辅助设备精馏装置的辅助设备主要是各种型精馏装置的辅助设备主要是各种型式的换热器，包括塔底再沸器、塔式的换热器，包括塔底再沸器、塔顶冷凝器、料液预热器、产品冷却顶冷凝器、料液预热器、产品冷却器，另外还需管线以及流体输送设器，另外还需
3、管线以及流体输送设备等。备等。塔板及其构件塔板及其构件思考：思考：（二）板式塔的气液流动类型？（二）板式塔的气液流动类型？ 每块塔板上，气液间的相对流向有两种类型每块塔板上，气液间的相对流向有两种类型 错流式液体沿水平方向横过塔板，气错流式液体沿水平方向横过塔板，气体则沿着与塔板垂直方向由下而上穿过板体则沿着与塔板垂直方向由下而上穿过板上的孔通过塔板，气液两相呈错流。上的孔通过塔板，气液两相呈错流。 特点特点是具有降液管，降液管为液体从一块是具有降液管，降液管为液体从一块塔板流到下一块塔板提供了通道。塔板流到下一块塔板提供了通道。 筛板塔、泡罩塔、浮阀塔等属此种类型。筛板塔、泡罩塔、浮阀塔等属
4、此种类型。逆流式气液均沿与塔板相垂直的方逆流式气液均沿与塔板相垂直的方向穿过板上的孔通过塔板。向穿过板上的孔通过塔板。 特点特点是没有降液管，淋降筛板塔气液是没有降液管，淋降筛板塔气液间的相对流动即属此种类型。间的相对流动即属此种类型。 操作时塔板上都有积液，气体穿过板操作时塔板上都有积液，气体穿过板上小孔后在液层内生成气泡，泡沫层上小孔后在液层内生成气泡，泡沫层为气液接触传质的区域。为气液接触传质的区域。思考：思考：（三）板式塔的类型及特点？（三）板式塔的类型及特点？1 1、泡罩塔的主要结构及特点、泡罩塔的主要结构及特点 (a)(a)操作状况；操作状况；(b)(b)板面布置；板面布置；(c)
5、(c)圆形泡罩圆形泡罩泡罩塔特点：操作平稳并有完整泡罩塔特点：操作平稳并有完整的设计资料和部分标准；操作的设计资料和部分标准；操作弹性大。弹性大。缺点：缺点：结构复杂、压降大、造价结构复杂、压降大、造价高，已逐渐被其它的塔型取代，高，已逐渐被其它的塔型取代，新建塔很少再用此种塔板。新建塔很少再用此种塔板。2 2、筛板塔的主要结构及特点、筛板塔的主要结构及特点 筛孔型塔板筛孔型塔板筛板塔的特点：结构简单、造价筛板塔的特点：结构简单、造价低、生产能力大、板效率高、低、生产能力大、板效率高、压降低，已成为应用最广泛的压降低，已成为应用最广泛的一种。一种。3 3、浮阀塔的结构及特点、浮阀塔的结构及特点
6、 浮阀（浮阀（F-1F-1型）型）浮阀塔具有的特点：浮阀塔具有的特点： 生产能力大生产能力大 塔板效率高塔板效率高 操作弹性大操作弹性大 结构简单、安装方便。结构简单、安装方便。 4 4、淋降筛板塔、淋降筛板塔 淋降筛板塔即没有降液管的筛板塔，淋降筛板塔即没有降液管的筛板塔，也称为无溢流型筛板塔。这种塔内任也称为无溢流型筛板塔。这种塔内任一块塔板上气液都穿过筛孔，又称为一块塔板上气液都穿过筛孔，又称为穿流式筛板塔。穿流式筛板塔。淋降筛板塔因其操作弹性小现已很少使淋降筛板塔因其操作弹性小现已很少使用，通常使用的是其改进型的波纹板用，通常使用的是其改进型的波纹板塔。塔。思考：思考：（四）（四）板式
7、塔的流体力学现象板式塔的流体力学现象塔板上气液接触状况塔板上气液接触状况鼓泡接触状态鼓泡接触状态 ：蜂窝状接触状况蜂窝状接触状况 ：泡沫状接触状态泡沫状接触状态 ：喷射接触的状态喷射接触的状态 ： 塔板上的不正常现象塔板上的不正常现象漏液漏液 正常操作时，液体应横穿塔板，正常操作时，液体应横穿塔板，在与气体进行充分接触传质后流入降在与气体进行充分接触传质后流入降液管。但当气速较低时，液体从塔板液管。但当气速较低时，液体从塔板上的开孔处下落，这种现象称为漏液上的开孔处下落，这种现象称为漏液(weeping)(weeping)。严重漏液会使塔板上建立。严重漏液会使塔板上建立不起液层，会导致分离效率
8、的严重下不起液层，会导致分离效率的严重下降。降。气泡夹带气泡夹带：液体在下降过程中，有一部分该层：液体在下降过程中，有一部分该层板上面的气体被带到下层板上去，这种现象板上面的气体被带到下层板上去，这种现象称为气泡夹带称为气泡夹带。液（雾）沫夹带：液（雾）沫夹带：气体离开液层时带上一些气体离开液层时带上一些小液滴，其中一部分可能随气流进入上一层小液滴，其中一部分可能随气流进入上一层塔板，这种现象称为液（雾）沫夹带。塔板，这种现象称为液（雾）沫夹带。液泛液泛 当塔板上液体流量很大，上升气体当塔板上液体流量很大，上升气体的速度很高时，液体被气体夹带到上一层的速度很高时，液体被气体夹带到上一层塔板上的
9、流量猛增，使塔板间充满气液混塔板上的流量猛增，使塔板间充满气液混合物，最终使整个塔内都充满液体，这种合物，最终使整个塔内都充满液体，这种现象称为现象称为夹带液泛夹带液泛。因降液管通道太小，流动阻力大，或因其因降液管通道太小，流动阻力大，或因其它原因使降液管局部地区堵塞而变窄，液它原因使降液管局部地区堵塞而变窄，液体不能顺利的通过降液管下流，使液体在体不能顺利的通过降液管下流，使液体在塔板上积累而充满整个板间，这种液泛称塔板上积累而充满整个板间，这种液泛称为为溢流液泛溢流液泛。（五）（五）填料塔与板式塔的比较填料塔与板式塔的比较1 1、填料塔操作范围较小，特别是对于液、填料塔操作范围较小，特别是
10、对于液体负荷的变化更为敏感。当液体负荷体负荷的变化更为敏感。当液体负荷较小时，填料表面不能很好的润湿，较小时，填料表面不能很好的润湿，使传质效果急剧下降；当液体负荷过使传质效果急剧下降；当液体负荷过大时，则易产生液泛。设计良好的板大时，则易产生液泛。设计良好的板式塔，则具有较大的操作范围。式塔，则具有较大的操作范围。2 2、填料塔不宜于处理易聚合或、填料塔不宜于处理易聚合或含固体悬浮物的物料，而某些含固体悬浮物的物料，而某些类型的板式塔（如大孔径筛板、类型的板式塔（如大孔径筛板、泡罩塔等）则可以有效的处理泡罩塔等）则可以有效的处理这些物系。另外板式塔比填料这些物系。另外板式塔比填料塔易于清洗。
11、塔易于清洗。3 3、当气液接触过程中需要冷却以移、当气液接触过程中需要冷却以移除反应热或溶解热时，填料塔因涉除反应热或溶解热时，填料塔因涉及液体均布问题而使结构复杂化。及液体均布问题而使结构复杂化。板式塔则可以较容易地在塔板上安板式塔则可以较容易地在塔板上安装冷却盘管。装冷却盘管。4 4、填料塔适于生产规模较小的场合。、填料塔适于生产规模较小的场合。而板式塔塔径一般不小于而板式塔塔径一般不小于0.6m0.6m，否，否则安装困难。则安装困难。5 5、板式塔的设计资料易得可靠，因、板式塔的设计资料易得可靠，因而板式塔的设计比较准确。而板式塔的设计比较准确。 6 6、普通填料塔因结构简单，所以直、普
12、通填料塔因结构简单，所以直径径800mm800mm以下的造价一般较板式塔以下的造价一般较板式塔造价便宜。直径大时则昂贵。造价便宜。直径大时则昂贵。7 7、对于易起泡物系，填料塔更为适、对于易起泡物系，填料塔更为适合，因为填料对泡沫有限制和破坏合，因为填料对泡沫有限制和破坏作用。作用。8 8、填料塔可处理强腐蚀物系，因可、填料塔可处理强腐蚀物系，因可采用瓷质材料。采用瓷质材料。 9 9、对于热敏性物系宜于采取填料塔，、对于热敏性物系宜于采取填料塔，因为填料塔内的持液量比板式塔少，因为填料塔内的持液量比板式塔少，物料在塔内停留时间短。物料在塔内停留时间短。 1010、填料塔的压降比板式塔的压降、填
13、料塔的压降比板式塔的压降小，因而对减压操作更为适宜。此小，因而对减压操作更为适宜。此外也降低能耗。外也降低能耗。二、精馏塔的操作二、精馏塔的操作（一）开车前的准备工作（一）开车前的准备工作1.1.检查所有阀门是否操作灵活，是否处于合检查所有阀门是否操作灵活，是否处于合适的开关位置。适的开关位置。2.2.检查压力表、温度表、液位计是否能正常检查压力表、温度表、液位计是否能正常使用。使用。3.3.检查冷却水或冷冻盐水的供给是否正常。检查冷却水或冷冻盐水的供给是否正常。4.4.启动进料泵，打开通向塔釜的进料阀，待启动进料泵，打开通向塔釜的进料阀，待液位高度达到要求后，关闭进料阀，停泵。液位高度达到要
14、求后，关闭进料阀，停泵。5.5.检查加热蒸汽（或其它加热介质）是否达检查加热蒸汽（或其它加热介质）是否达到要求。到要求。 （二）（二）板式塔开车的操作步骤板式塔开车的操作步骤 1.1.蒸汽加热时，缓慢打开加热阀门。蒸汽加热时，缓慢打开加热阀门。电加热时，打开加热电源开关，调电加热时，打开加热电源开关，调节可调电位计至要求值。同时打开节可调电位计至要求值。同时打开通向塔顶冷凝冷却器上水阀门。通向塔顶冷凝冷却器上水阀门。2.2.建立回流建立回流 在全回流情况下继续加热，在全回流情况下继续加热，直到塔温、塔压均达到规定指标，产品直到塔温、塔压均达到规定指标，产品质量符合要求。质量符合要求。3.3.进
15、料与出产品进料与出产品 打开进料阀进料，同时打开进料阀进料，同时从塔顶和塔釜采出产品，调节到指定的从塔顶和塔釜采出产品，调节到指定的回流比。回流比。4.4.控制调节控制调节 对塔的操作条件和参数逐步对塔的操作条件和参数逐步调整，使塔的负荷、产品质量逐步且尽调整，使塔的负荷、产品质量逐步且尽快地达到正常操作值，转入正常操作。快地达到正常操作值，转入正常操作。 ( (三）板式塔停车操作步骤三）板式塔停车操作步骤1.1.停止进料，关进料阀门，停进料泵。停止进料，关进料阀门，停进料泵。2.2.稍后停蒸汽，关闭蒸阀门。或关电加热器电源稍后停蒸汽，关闭蒸阀门。或关电加热器电源开关。开关。 3.3.待釜温降
16、到规定温度，关闭塔顶冷凝冷却器的待釜温降到规定温度，关闭塔顶冷凝冷却器的上水阀门。上水阀门。 4.4.关闭塔顶出料阀。关闭塔顶出料阀。 5.5.打开塔釜排液阀门，排净釜残液（此步只有在打开塔釜排液阀门，排净釜残液（此步只有在板式精馏塔检修时才操作）。板式精馏塔检修时才操作）。6.6.检查各阀门、仪表等各控制点是否处于停车状检查各阀门、仪表等各控制点是否处于停车状态。态。 （四）板式塔操作不正常现象及处理方法（四）板式塔操作不正常现象及处理方法塔顶温度不稳定塔顶温度不稳定釜温及釜压力不稳定釜温及釜压力不稳定釜液面不稳定釜液面不稳定釜温突然下降，提不起温度釜温突然下降，提不起温度系统压力增高系统压
17、力增高淹塔淹塔教材教材P178P178精馏塔操作案例分析精馏塔操作案例分析医药胰岛素生产过程中，萃取剂酒精的回收。医药胰岛素生产过程中，萃取剂酒精的回收。由于萃取剂的量不是很大，可以用带蒸馏由于萃取剂的量不是很大，可以用带蒸馏釜的精馏塔回收得工业级酒精：釜的精馏塔回收得工业级酒精：一、解决方法：一、解决方法： 二、操作方法：二、操作方法：三、不正常现象分析：三、不正常现象分析：见网络教材见网络教材 总结本节课主要内容：总结本节课主要内容：1 1、板式塔的主要结构及特点、板式塔的主要结构及特点2 2、板式塔的类型及特点、板式塔的类型及特点3 3、漏液、气泡夹带、液沫夹带、液泛现、漏液、气泡夹带、
18、液沫夹带、液泛现象象4 4、精馏塔开、停车步骤、精馏塔开、停车步骤5 5、不正常现象及处理方法、不正常现象及处理方法思考题：思考题：1 1、如何解释漏液、气泡夹带、液沫夹带、液、如何解释漏液、气泡夹带、液沫夹带、液泛现象？对精馏操作有何影响？泛现象？对精馏操作有何影响？2 2、化工生产中，常用的板式塔类型？为什么？、化工生产中，常用的板式塔类型？为什么？3 3、塔顶温度发生变化时，说明什么问题，如、塔顶温度发生变化时，说明什么问题，如何处理？何处理？4 4、精馏操作出现压力、温度过高时，可能有、精馏操作出现压力、温度过高时，可能有哪些原因引起，应如何调节？哪些原因引起，应如何调节？练习题练习题
19、1在常压连续精馏塔中，分离两组分理想溶液。在常压连续精馏塔中，分离两组分理想溶液。原料液组成为原料液组成为0.5（摩尔分率，下同），饱（摩尔分率，下同），饱和液体进料。馏出液组成为和液体进料。馏出液组成为0.9，釜液组成，釜液组成为为0.05。操作回流比为最小回流比的。操作回流比为最小回流比的2倍。倍。操作条件下平均相对挥发度为操作条件下平均相对挥发度为3。试求：。试求：（1）提馏段操作线方程；（）提馏段操作线方程；（2）离开第）离开第2层理论板（从塔顶往下计）的气相层理论板（从塔顶往下计）的气相 y2.练习题练习题2v用常压连续精馏塔分离含苯用常压连续精馏塔分离含苯44%（摩尔百（摩尔百分率
20、，下同）的苯分率，下同）的苯-甲苯的混合液。要求塔甲苯的混合液。要求塔顶产品含苯顶产品含苯97%，塔底产品含苯不超过，塔底产品含苯不超过2%，泡点回流，泡点进料，回流比为，泡点回流，泡点进料，回流比为3，操作条件下全塔的平均相对挥发度为操作条件下全塔的平均相对挥发度为2.47。试用图解法求所需的理论板数和最佳加料试用图解法求所需的理论板数和最佳加料位置。位置。练习题练习题3v 在精馏塔中分离相对挥发度为在精馏塔中分离相对挥发度为2.0的的AB液体混合物，原料液中液体混合物，原料液中A的摩尔组成为的摩尔组成为0.48,馏出液是馏出液是0.95，残液中是，残液中是0.03，回流比是最小回流比的回流
21、比是最小回流比的2倍，沸点进料。倍，沸点进料。（1）用图解法求理论塔板数和加料板位）用图解法求理论塔板数和加料板位置。（置。（2）若总板效率为）若总板效率为70%，求精馏，求精馏塔实际板数并说明精馏段和提馏段的实际塔实际板数并说明精馏段和提馏段的实际板数。板数。练习题练习题4v每小时将每小时将15000kg含苯含苯40%和甲苯和甲苯60%的溶液，在连续精馏塔中进行分离，的溶液，在连续精馏塔中进行分离，要求釜底残液中含苯不高于要求釜底残液中含苯不高于2%，（以上，（以上均为摩尔分率），塔顶轻组分的回收率为均为摩尔分率），塔顶轻组分的回收率为71.1%，操作压力为，操作压力为101.3kPa。试求
22、试求流出液和釜底残液的流量和组成，以摩尔流出液和釜底残液的流量和组成，以摩尔流量和摩尔分率表示。流量和摩尔分率表示。练习题练习题5用常压精馏塔分离双组分理想溶液用常压精馏塔分离双组分理想溶液,泡点进料泡点进料,进料量进料量100kmol/h,加料组成为加料组成为0.5(摩摩尔分率尔分率,下同下同)塔顶产品组成塔顶产品组成XD=0.95,产产量量D=50kmol/h,回流比回流比R=2Rmin,相相对挥发度为对挥发度为3,求求:(1)最小回流比最小回流比Rmin;(2)精馏段和提馏段上升蒸汽量精馏段和提馏段上升蒸汽量;(3)求出精馏求出精馏段和提馏段操作线方程段和提馏段操作线方程.习题习题6某精
23、馏塔用于分离苯某精馏塔用于分离苯-甲苯混合液甲苯混合液,泡点进料泡点进料,进进料量料量30kmol/h,进料中苯的摩尔分率为进料中苯的摩尔分率为0.5,塔顶、塔底产品中苯的摩尔分率分别为塔顶、塔底产品中苯的摩尔分率分别为0.95和和0.10，采用回流比为最小回流比的，采用回流比为最小回流比的1.5倍，操作条件下的平均挥发度为倍，操作条件下的平均挥发度为2. 40.(1)(1)求塔顶、塔底的产品量。求塔顶、塔底的产品量。（2 2）最小回流比）最小回流比R Rminmin（3 3）列出精馏段操作线方程。）列出精馏段操作线方程。（4 4）若泡点回流，求离开第二块板的液体组）若泡点回流，求离开第二块板的液体组成。成。