乙醇- 水精餾塔的設(shè)計

秦海博，閆紹峰，商長彬，郭 峰

（遼寧工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程與自動化學(xué)院，遼寧 錦州121001）

1 設(shè)計方案的選擇

1.1 主要技術(shù)參數(shù)

表1 主要技術(shù)參數(shù)

1.2 設(shè)計方案的選擇

浮閥塔具有下列優(yōu)點：生產(chǎn)能力大；操作彈性大；塔板效率高；氣體壓強(qiáng)降及液面落差較小；塔的造價低。本次設(shè)計乙醇組成30%，塔頂控制95%，塔底控制0.15%，處理量50000kg/h，壓強(qiáng)為4.5kPa，單板降壓0.7kPa，全塔效率52%。本次設(shè)計采用連續(xù)精餾流程，采用泡點進(jìn)料法，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點后送入精餾塔，乙醇—水物系屬于不易結(jié)焦、低粘度物系，因此選用此塔。

2 工藝設(shè)計計算

2.1 全塔物料衡算

乙醇和水的摩爾質(zhì)量分別為MA=46.07kg/kmolMB=18.01kg/kmol

2.2 塔板數(shù)的確定

實際塔板數(shù)Np

全塔板數(shù)Np=8/0.52=15.38 塊 取Np=16 塊

精餾段塔板數(shù)Np1=5/0.52=9.62 塊 取Np1=10 塊

提餾段塔板數(shù)Np2=Np-Np1=16-10=6 塊

2.3 塔的操作工藝條件及相關(guān)物性數(shù)據(jù)計算

3 塔的主要工藝結(jié)構(gòu)計算

3.1 塔徑設(shè)計計算

3.2 塔高度的設(shè)計計算

塔的立體高度

4 塔的管道設(shè)計

4.1 進(jìn)料管線

進(jìn)料液體積流量

取Uf=2．0m/s

取管子規(guī)格Ф32×3。

4.2 釜液流出管

進(jìn)料液體積流量

取Uw=1．5m/s

取管子規(guī)格Ф32×3。

5 計算結(jié)果匯總

名稱 提餾段最小回流比Rmin回流比R各段平均溫度t（℃） 93．61精餾段2．754．12582．79液相平均組成x 0．05250．49305氣相平均組成y 0．6514 0．2181液相平均分子量ML（kg/kmol） 31．8054 19．47氣相平均分子量MV（kg/kmol） 38．31 24．11理論塔板數(shù) 10 6實際塔板數(shù) 10 6塔內(nèi)徑D（m） 3．8 3．8板間距HT（m） 0．45 0．45液流型式 雙溢流型 雙溢流型弓形降液管寬度Wd（m） 0．24 0．24出口堰堰高h(yuǎn)w（mm） 4034降液管底隙ho（mm） 90 57

6 結(jié) 語

本設(shè)備設(shè)計按照國家目前最新標(biāo)準(zhǔn)GB150-2011《壓力容器》和GB151-2014《熱交換熱器》的規(guī)定，設(shè)計技術(shù)參數(shù)完全模擬錦州某公司的在役設(shè)備，設(shè)計計算結(jié)果與工程實際基本一致。通過本次設(shè)計，設(shè)備結(jié)構(gòu)有所改進(jìn)，精餾效果明顯提高，達(dá)到了高效的目的。

浮閥塔的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、造價低；塔板開孔率大，生產(chǎn)能力大；由于閥片可以隨氣量的變化自由升降，故操作彈性大；因上升氣流水平吹入液層，氣液接觸時間長，塔板效率高。其缺點是處理易結(jié)焦、高粘度的物性時，閥片易于塔板粘結(jié)，故操作過程中有時會發(fā)生閥片脫落和卡死等現(xiàn)象，導(dǎo)致塔板效率下降。