糠醛精餾裝置設(shè)計(jì)課件

1、糠醛精餾裝置設(shè)計(jì)精餾塔部分第一章 糠醛生產(chǎn)流程介紹一、糠醛特性糠醛又叫呋喃甲醛，分子式C6H4O2。分子量96.08（按1987年國(guó)際相對(duì)分子量）。呋喃甲醛為淺黃色至琥珀色透明油狀液體。有類(lèi)似杏仁的刺激性氣味，在空氣和光的作用下，有淺黃色變褐色并產(chǎn)生樹(shù)脂化。它能溶于很多有機(jī)溶劑，如酒精，乙醇，丙酮，乙醚，苯等。 純糠醛為無(wú)色、有芳香味、易燃的液體，放置后色澤逐漸由黃變深。沸點(diǎn)161.7，熔點(diǎn)-36.5，閃點(diǎn)56.8，相對(duì)密度（20）1.1598，折光指數(shù)1.528，粘度（25）1.49mpa.s，能部分溶于水，與乙醚或酒精可互融?？啡┮兹迹子谡羝煌瑩]發(fā)，其蒸汽與空氣形成爆炸性混合物，爆炸下

2、限2.1%，自燃溫度315.6?？啡┯鰸饬蛩釙?huì)爆炸?？啡┦且环N重要的有機(jī)化工產(chǎn)品，它在合成樹(shù)脂、石油煉制、染料、醫(yī)藥和輕化工等工業(yè)部門(mén)有著廣泛的用途?？啡┦且愿缓嗫s戊糖的植物纖維（如玉米芯、棉子殼、油茶殼和甘蔗渣等）為原料生產(chǎn)的。其生產(chǎn)方法比較簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)效益也比較顯著。目前我國(guó)已是世界上生產(chǎn)糠醛的主要國(guó)家之一，其產(chǎn)品質(zhì)量也已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平?？啡┯啥嗫s戊糖經(jīng)水解、脫水而成。許多農(nóng)作物的莖、皮、籽、殼都含有多縮戊糖，所以都能用作制造糠醛的原料，但出醛率各不相同。二、糠醛生產(chǎn)流程工業(yè)上制糠醛的方法是將原料與稀硫酸在加壓下蒸煮，用高壓或過(guò)熱蒸汽帶出反應(yīng)產(chǎn)物，經(jīng)分餾后得到糠醛成品，其流程圖如下。三、

3、本設(shè)計(jì)的工藝流程精餾工段工藝流程1第二章 精餾塔工藝計(jì)算一、物料衡算二、精餾塔的塔板數(shù)計(jì)算四、水力學(xué)性能以下分析以篩板塔為例。三、塔徑與塔板布置一、物料衡算工程中習(xí)慣用質(zhì)量流量，而化工單元設(shè)計(jì)中使用摩爾流量較方便。最好兩者同時(shí)算出，便于化工計(jì)算。1.產(chǎn)品流量本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)18002200噸純糠醛，考慮到檢修等原因，一年以300天計(jì)（24h/d），同時(shí)考慮到生產(chǎn)裕度和過(guò)程損失，使設(shè)計(jì)能力增加15%，于是以單位時(shí)間計(jì)，計(jì)算理論產(chǎn)量I2.分離罐衡算分離罐出來(lái)的產(chǎn)品是粗糠醛，其組成與分離罐的溫度有關(guān)。設(shè)計(jì)規(guī)定分離罐的溫度為30，故分層后的組成可查出。分離罐出來(lái)的產(chǎn)品是粗糠醛，其質(zhì)量分率為94.2%，摩爾

4、分率為75.28%。精餾塔工藝計(jì)算分離罐D(zhuǎn)JI3.精餾車(chē)間總衡算4.原料罐衡算5.精餾塔衡算（檢驗(yàn)）6.得到I、J、D、W、S、F等的質(zhì)量和摩爾組成、單位時(shí)間流量等數(shù)據(jù)。二、精餾塔的塔板數(shù)計(jì)算1. 物性參數(shù)(注意單位換算）根據(jù)以質(zhì)量分率的相平衡數(shù)據(jù)，畫(huà)出以摩爾分率表示的氣液平衡數(shù)據(jù)；2理論塔板數(shù)（圖算法）恒摩爾流假定：各組分摩爾氣化潛熱相等；氣液接觸時(shí)因溫度不同而交換的顯熱可以忽略；塔設(shè)備保溫良好，可忽略熱損失?；亓鞅热?、塔徑與塔板布置1.確定工藝參數(shù)操作溫度、壓力；氣、液相負(fù)荷（精餾段、提餾段分別算）；物性參數(shù)計(jì)算：比熱和潛熱；氣、液相密度；液體表面張力；粘度2.塔徑計(jì)算確定塔板流型，初定板

5、間距HT，初算塔徑D；核算塔徑。選取塔板間距 HT ：HT ，則塔高，液沫夾帶量，液泛氣速 HT ，則塔內(nèi)氣速，塔徑，但塔高考慮經(jīng)濟(jì)性 、經(jīng)驗(yàn)選取HT塔板間距和塔徑的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系工業(yè)塔中，板間距范圍200900 mm塔徑確定原則： 防止過(guò)量液沫夾帶液泛 步驟：先確定液泛氣速 uf (m/s)； 然后選設(shè)計(jì)氣速 u； 最后計(jì)算塔徑 D。 液泛氣速C：氣體負(fù)荷因子，與 HT、 液體表面張力和兩相接觸狀況有關(guān)。圖中，兩相流動(dòng)參數(shù) FLV：式中，qVVs、qVLs：氣、液相體積流率 m3 /s； qmL、qmV ：氣、液相質(zhì)量流率 kg /s。C20 ： =20mN/m 時(shí)的氣 體負(fù)荷因子，查圖 選取設(shè)計(jì)

6、氣速 u 選取泛點(diǎn)率： u / uf 一般液體， 0.6 0.8；易起泡液體，0.5 0.6設(shè)計(jì)氣速 u = 泛點(diǎn)率 uf所需氣體流通截面積塔截面積 AT = 氣體流通截面積 A +降液管面積 Ad 即： A = AT - Ad塔截面積：選取 Ad / AT ，計(jì)算塔徑 D： 說(shuō)明：計(jì)算塔徑需圓整。 系列化標(biāo)準(zhǔn)： 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0m 等選取 Ad / AT原則 單流型弓形降液管： 0.06 0.12 多流型：可適當(dāng)增大； U 形流型：可適當(dāng)減小。注意： 1）必須用圓整后的D重新計(jì)算確定實(shí)際的氣體

7、流通截面積、實(shí)際氣速及泛點(diǎn)率。 2）校核HT與D的范圍。3.塔盤(pán)結(jié)構(gòu)尺寸塔盤(pán)結(jié)構(gòu)（直徑大小，塔盤(pán)形式，整塊 定距管，分塊 ，等）；降液管及堰結(jié)構(gòu)尺寸；確定堰高h(yuǎn)w，計(jì)算how，必要時(shí)調(diào)整堰型式；選擇合理孔徑和孔間距，確定開(kāi)孔區(qū)面積及開(kāi)孔數(shù)。溢流裝置設(shè)計(jì) 溢流型式的選擇 依據(jù)：塔徑 、流量； 型式：?jiǎn)瘟餍?、U 形流型、雙流型、階梯流型等 塔徑m液 體 流 量 m3/hU型流型單流型雙流型階梯流型1.07451.49702.0119090-1603.011110110-200200-3004.011110110-230230-3505.011110110-250250-4006.011110110

8、-250250-450液流型式選取參考表 降液管形式和底隙 降液管：弓形、圓形。 降液管截面積：由Ad/AT = 0.06 0.12 確定； 底隙 hb ：通常在 30 40 mm。 溢流堰（出口堰） 作用：維持塔板上一定液層，使液體均勻橫向流過(guò)。 型式：平直堰、溢流輔堰、三角形齒堰及柵欄堰。堰高 hW：直接影響塔板上液層厚度。 過(guò)小，相際傳質(zhì)面積過(guò)??；過(guò)大，塔板阻力大，效率低。 常、加壓塔：40 80 mm ； 減壓塔：25 mm 左右。 堰長(zhǎng) lW ：影響液層高度。單流型： 雙流型: 堰上方液頭高度 hOW ： 其中， E：液流收縮系數(shù)，一般可近似取 E =1。要求： 否則改用齒形堰。 塔

9、板及其布置（1）受液區(qū)和降液區(qū) 一般兩區(qū)面積相等。（2）入口安定區(qū)和出口安定區(qū) （3）邊緣區(qū)：（4）有效傳質(zhì)區(qū)： 單流型弓形降液管塔板：bcbdbslWrx篩孔的尺寸和排列 篩孔： 有效傳質(zhì)區(qū)內(nèi)，常按正三角形排列。 篩板開(kāi)孔率 ： 篩孔直徑 d0 : 3 8 mm (一般)。 12 25 mm (大篩孔) 孔中心距 t : (2.55) d0 取整。 開(kāi)孔率: 通常為 0.08 0.12。 板厚：碳鋼（3 4mm）、不銹鋼。 篩孔數(shù)：篩孔氣速：四、水力學(xué)性能1.漏液計(jì)算漏液點(diǎn)，驗(yàn)算其穩(wěn)定性，必要時(shí)調(diào)整孔數(shù)及開(kāi)孔面積。漏液點(diǎn)氣速 u0 ：發(fā)生嚴(yán)重漏液時(shí)篩孔氣速。 穩(wěn)定系數(shù)：（a）計(jì)算嚴(yán)重漏液時(shí)干

10、板阻力 h0 （b）計(jì)算漏液點(diǎn)氣速 u0 要求：說(shuō)明：如果穩(wěn)定系數(shù)k過(guò)小，可 減小開(kāi)孔率 或 降低堰高。2.塔板壓降計(jì)算干板壓降、氣體通過(guò)泡沫層壓降。塔板阻力：清液柱高度表示：塔板阻力 hf包括 以下幾部分: （a）干板阻力 h0氣體通過(guò)板上孔的阻力（設(shè)無(wú)液體時(shí)）； （b）液層阻力 hl 氣體通過(guò)液層阻力； （c）克服液體表面張力阻力 h孔口處表面張力。（a）干板阻力h0（b）液層阻力 hl（c）克服液體表面張力阻力（一般可不計(jì)） 故塔板阻力：說(shuō)明：若塔板阻力過(guò)大，可 增加開(kāi)孔率或 降低堰高。3.液泛計(jì)算降液管液面高度；校核板間距；校核液相在降液管 的停留時(shí)間。降液管中清液柱高度 (m)液面落

11、差一般較小，可不計(jì)。液體通過(guò)降液管阻力 hd：包括底隙阻力 hd1和進(jìn)口堰阻力hd2。無(wú)進(jìn)口堰時(shí)：泡沫層高度泡沫層相對(duì)密度：對(duì)不易起泡物系，要求：說(shuō)明：若泡沫高度過(guò)大，可 減小塔板阻力或 增大塔板間距。液體在降液管中停留時(shí)間校核 目的：避免嚴(yán)重的氣泡夾帶。 停留時(shí)間：要求：說(shuō)明：停留時(shí)間過(guò)小，可 增加降液管面積 或 增大塔板 間距。4.液沫夾帶單位質(zhì)量（或摩爾）氣體所夾帶的液體質(zhì)量（或摩爾） ev ： kg 液體 / kg氣體，或 kmol液體 / kmol氣體單位時(shí)間夾帶到上層塔板的液體質(zhì)量（或摩爾） e：kg 液體 / h 或 kmol液體 / h 液沫夾帶分率：夾帶的液體流量占橫過(guò)塔板液體流量的分?jǐn)?shù)。ev的計(jì)算方法：方法1：利用Fair關(guān)聯(lián)圖求，進(jìn)而求出ev。方法2：用Hunt經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算ev。式中Hf 為板上泡沫層高度：要求： ev 0.1 kg 液體 / kg氣體。說(shuō)明：超過(guò)允許值，可調(diào)整 塔板間距 或 塔徑。