精馏技术培训

精馏技术培训——根底实际及操作实际目录精馏根底实际板式塔简介及开展趋势填料塔简介及开展趋势精馏塔操作战略及控制方案1.1.1蒸馏的运用液体产品的精制汽油煤油柴油其他油品石油苯甲苯二甲苯等煤焦油目的：对液体混合物的分别，提取或回收有用组分。根据：液体混合物中各组分挥发性的差别。1.1.2蒸馏分别的目的和根据乙醇水加热汽相:醇富集液相:水富集冷凝冷却乙醇产品废水乙醇水体系的蒸馏分别挥发性高〔乙醇〕，称为易挥发组分或轻组分〔A〕挥发性低〔水〕，称为难挥发组分或重组分〔B〕二元蒸馏液体混合物：(酒精水溶液)液体混合物加热部分汽化气相：yA,yB液相：xA,xB液相冷凝必有：yA>xA,yB<xB部分汽化：易挥发组分液相气相部分冷凝：难挥发组分气相液相按蒸馏方式简单蒸馏平衡蒸馏〔闪蒸〕精馏特殊精馏恒沸蒸馏萃取蒸馏水蒸汽蒸馏较易分别或对分别要求不高的物系难分别的物系很难分别的物系或用普通方法难以分别的物系1.1.3蒸馏过程的分类按操作压强常压加压减压普通情况常压下不能分别或达不到要求混合物中组分双组分多组分按操作方式间歇延续1.1.4蒸馏操作的费用主要费用：加热和冷却费用，即能耗大。组分(C)：A、B变量：t、p、xA、yA相数()：气相、液相一定压力下，液相〔气相〕组成xA(yA)与温度t存在一一对应关系，气液组成之间xA~yA存在一一对应关系。自在度：2、相律分析1.2.1双组分溶液的气液关系x~y图对角线y=x为辅助线；x~y曲线上各点具有不同的温度；对于大多数溶液，平衡时y>x，故平衡曲线在对角线的上方；平衡线离对角线越远，挥发性差别越大，物系越易分别。1.3.1简单蒸馏和平衡蒸馏简单蒸馏又称为微分蒸馏，瑞利〔Rayleigh)1902年提出了该过程数学描画方法，故该蒸馏又称之为瑞利蒸馏。1.安装2.特点：间歇非定态。一次进料。xD,xW不是一对平衡组成。适宜于大的组分。一、简单蒸馏二、平衡蒸馏(又叫闪蒸)1.流程2.特点:一次进料，粗分xi,yi是一对平衡组成W(液)、xD(气)、y1.3.2精馏原理1、多次部分汽化和多次部分冷凝1.3.2精馏原理经过多次部分气化和多次部分冷凝，最终可以获得几乎纯态的易挥发组分和难挥发组分，但得到的气相量和液相量却越来越少。2.有回流的多次部分汽化和多次部分冷凝缺陷：1.收率低；2.设备反复量大，设备投资大；3.能耗大，过程有相变。问题：工业上如何实现？进料板：原料液进入的那层塔板。精馏段：进料板以上的塔段。提馏段：进料板以下〔包括进料板〕的塔段。1.3.3延续精馏安装流程１.延续精馏安装目录精馏根底实际板式塔简介及开展趋势填料塔简介及开展趋势精馏塔操作战略及控制方案塔盘主要构造塔板流动形状降液管受液区溢流堰安定区开孔区俯视图边缘固定区二、气液两相接触形状鼓泡接触形状稳定的气泡外表泡沫接触形状更新的液膜外表放射接触形状更新的液滴外表消费上对塔器的要求消费上对塔器在工艺上及构造上提出的要求有以下几方面：

1．分别效率高------到达一定分别程度所需塔的高度低。2．消费才干大------单位塔截面积处置量大。3．操作弹性〔flexibility〕大------对一定的塔器，操作时气液流量〔亦称气液负荷〕的变化会影响分别效率。假设分别效率最高时的气液负荷作为最正确负荷点，可把分别效率比最高效率下降15%的最大负荷与最小负荷之比称为操作弹性。工程上常用的是液、气负荷比,作为气相与液相的操作弹性。操作弹性大的塔必然顺应性强，易于稳定操作。4．气体阻力小------气体阻力小可使气体保送的功率耗费小。对真空精馏来说，降低塔器对气流的阻力可减小塔顶，底间的压差，降低塔的操作压强，从而可降低塔底溶液泡点，降低对塔釜加热剂的要求，还可防止塔底物料的分解。5．构造简单，设备取材面广------便于加工制造与维修，价钱低廉，运用面广。对于一块塔板，气液间的相对流向有两种类型：①

错流式

液体沿程度方向横过塔板，气体那么沿与塔板垂直方向由下而上穿过板上的孔经过塔板，气液呈错流。筛板塔、浮阀塔及泡罩塔等的操作均属此类型。这种类型塔的构造特点是具有降液管。降液管提供了液体从一块塔板流至其下一块塔板的通道。②

逆流式

气液皆沿与程度塔板相垂直的方向穿过板上的孔经过塔板。气体由下而上，液体由上而下，气液呈逆流。淋降筛板塔即属此类型。此类型塔板没有降液管。4.1.2板式塔的类型这两种类型的塔，就全塔而言，气液皆呈逆流。两种类型的塔在操作时板上都有积液，气体穿过板上小孔后在液层内生成气泡。板上泡沫层便是气液接触传质的区域。板式塔的塔板类型一、泡罩塔泡罩塔是Cellier于1813年提出的最早工业规模运用的板式塔型式。二、筛板塔〔筛板塔约于1832年开场用于工业消费〕筛板塔的主要构造及功能：筛孔——提供气体上升的通道；2.溢流堰——维持塔板上一定高度的液层，以保证在塔板上气液两相有足够的接触面积；3.降液管——作为液体从上层塔板流至下层塔板的通道。消费实际阐明：1、只需筛板塔设计合理，操作得当，筛板塔不仅可稳定操作，而且操作弹性可达2～3，能满足消费要求。2、筛板塔比起泡罩塔，消费才干可增大10%～15%，板效率约提高15%，单板压降可降低30%左右，造价可降低20%～50%。三、浮阀塔：浮阀塔是廿世纪五十年代初开发的一种新塔型。阀片上各部件的作用：阀脚：浮阀有三条带钩的腿。将浮阀放进筛孔后，将其腿上的钩扳转，可防止操作时气速过大将浮阀吹脱。定距片：浮阀边沿冲压出三块向下微弯的“脚〞。当筛孔气速降低浮阀降至塔板时，靠这三只“脚〞使阀片与塔板间坚持2.5mm左右的间隙；在浮阀再次升起时，浮阀不会被粘住，可平稳上升。

才干比较：浮阀塔的消费才干比泡罩塔约大20%～40%，操作弹性可达4～9，板效率比泡罩塔约高15%，制造费用为泡罩塔的60%～80%，为筛板塔的120%～130%。三种常用浮阀的主要尺寸阀型主要尺寸F1型〔重阀〕V-4型T型筛孔直径，mm阀片直径，mm阀片厚度，mm最大开度，mm静止开度，mm阀片质量，g394828.52.532～3439481.58.52.525～263950281.0～2.030～32三种塔板的比较:1.消费才干：筛板>浮阀>泡罩；2.压降：泡罩>浮阀>筛板；3.操作弹性：浮阀>泡罩>筛板；4.造价：泡罩>浮阀>筛板；5.板效率：浮阀、筛板相当>泡罩。四、其他类型塔板1.舌形塔板与浮动舌形塔板2.导向筛板3.ADV浮阀塔板ADV塔盘的鼓泡形状2〕负荷性能图的分析VC操作点操作线操作极限目录精馏根底实际板式塔简介及开展趋势填料塔简介及开展趋势精馏塔操作战略及控制方案填料vs塔板塔板持液量大压降大填料持液量小压降小填料适宜减压塔〔压降小〕散堆填料适宜小塔径散堆填料材质选择面宽散堆填料更适宜易发泡体系散堆填料vs规整填料对于运转于液体喷淋密度的低压力体系，规整填料表现优于散堆填料(<800lpm/m2,49m3/h-m2)但是，对于高压力和/或高喷淋密度的情况，不引荐运用规整填料

填料设计对于填料性能的影响等板高度等板高度〔HETP〕-填料相当于一块实际版或平衡级的高度例如,等板高度=305mm,那么305mm的填料可以到达与一块实际版一样的分别才干等板高度与每米实际级数(NTSM)互成倒数HETP=1/NTSM填料参数比外表积:m2/m3空隙率:m3/m3对于规整填料:波纹倾角顶角填料参数与性能较小的外表积:较高负荷较低效率较低压降较大的倾角(程度方向):较高负荷较低效率较低压降散堆填料历史经FRI测试的散堆填料2ndGenerationFourPall-RingsizesGenerationsofFRITestedRandomPackingFourthGenerationRandomPackings3rd&4thGenerationRandomPacking散堆填料尺寸散堆填料性能金属规整填料历史SecondGenerationHighCapacitySheetMetal(Late1990's)Montz-PakM®Mellapakplus®Flexipac®HC™Intalox®FirstGenerationCorrugatedSheetMetal(Late1970's)Ralu-Pak®Mellapak®Flexipac®Montz-PakMN®Mellapakplus®经FRI测试的金属规整填料PackingName SpecificArea VoidFraction CrimpIncl.Angles Yearof 1/ft(1/m) (deg.fromvertical) ReportRaschigSuper-Pak250 77.7(255) 0.98 45 2021TR 2021TRSulzerMellapakplus452.Y 106(348) 0.983 47.5 2005TRKochFlexipakHC1.6Y 88.4(290) 0.98 45 2004TRSulzerMellapakplus752.Y 150(499) 0.978 40 2003TRSulzerMellapakplus252.Y 76(250) 0.987 45 2001TR

SulzerMellapak250.X 76(250) 0.987 30 2003TRSulzerMellapak250.Y‘New’ 75.9(249) 0.98 47.5 2002PRSulzerOptiflow 64(211) 0.99 45 2001TRNortonIntalox®4T 41(133) 0.973 44 1997PRKochFlexipak4Y 17(56) 0.993 45 1994PRJaegerMAX-PAK 73(240) 0.982 45 1993TRMontzB1-200 67(220) 0.984 45 1990TRMontzBSH-250 73(240) 0.98 45 1990TRNortonIntalox®2T 65(213) 0.98 43.5 1989TRSulzerMellapak250.Y‘Old’ 78.9(259) 0.98 48.5 1987TR 1988TR 1991TRGlitschGempak2AT 68(223) 0.986 40.5 1987TRSulzerMellapakplus352.Y,MontzB1-250MN Tobeissued规整填料外表积影响01234567800.10.20.30.40.50.6CAPACITYFACTOR,ft/sHETP,ft0.00.30.60.91.21.51.82.12.400.020.040.060.080.10.120.140.160.18CAPACITYFACTOR,m/sHETP,m15/5030/10060/20090/300182/600SpecificAreaft2/ft3/m2/m3在低压力情况下填料面积对等板高度影响散堆填料VS规整填料MELLAPAKPLUS规范‘X’‘Y’‘HC’规整填料性能填料塔设计填料塔能到达预期性能的关键是理想的液相分布不理想的液相分布是导致填料塔达不到预期分别才干的最常见缘由填料床高度阅历上的典型值为每床层10-15实际板最大20块实际板最常用为每床层12块实际板很多公司运用7.6m的床层高度指点规范填料塔的附属构造填料支承板〔Packingsupportplate〕主要包括：填料支承安装、液体分布及再分布安装、气体进口分布安装及出口除沫安装等。附属构造的选型、设计、安装能否正确合理，对填料塔的操作和传质分别效果都会有直接影响，应给予足够的注重。用以支承填料的部件。它应具有：(1)足够的机械强度以接受设计载荷量，支承板的设计载荷主要包括填料的分量和液泛形状下持液的分量。(2)足够的自在面积以确保气、液两相顺利经过。总开孔面积应尽能够不小于填料层的自在截面积。开孔率过小可导致液泛提早发生。普通开孔率在40%以上。常用的支承板有栅板、升气管式和气体放射式等类型。填料支承板〔Packingsupportplate〕栅板(supportgrid)：优点是构造简单，造价低；缺陷是栅板间的开孔容易被散装填料挡住，使有效开孔面积减小。填料支承板〔Packingsupportplate〕升气管式：具有气、液两相分流而行和开孔面积大的特点。气体由升气管侧面的狭缝进入填料层。填料支承板〔Packingsupportplate〕气体放射式(multibeampackingsupportplate)：具有气、液两相分流而行和开孔面积大的特点。气体由波形的侧面开孔射入填料层。床层限位圈和填料压板(Bedlimiterandholddownplate)填料压紧和限位安装安装在填料层顶部，用于阻止填料的流化和松动，前者为直接压在填料之上的填料压圈或压板，后者为固定于塔壁的填料限位圈。规整填料普通不会发生流化，但在大塔中，分块组装的填料会挪动，因此也必需安装由平行扁钢构造的填料限制圈。液体分布器〔Liquiddistributor〕作用：将液体均匀分布于填料层顶部。液体初始分布质量将直接影响到液体在整个填料层的分布，从而影响填料塔的分别效率和操作弹性，因此液体分布器是填料塔的一个极为重要的内部构件。莲蓬头分布器：喷头的下部为半球形多孔板，喷头直径为塔径的1/3~1/5，普通用于直径在0.6m以下的塔中。它的主要缺陷是喷洒孔易堵塞，且气量较大时液沫夹带量大。液体分布器〔Liquiddistributor〕压力型多孔管式分布器：有环形和梯形两种。优点：构造简单、造价低、易于支承。自在面积较大(普通在40%以上)，气体阻力小，适用于气体流量很大的场所。其操作弹性在2:1~2.5:1之间。缺陷：也存在小孔易堵塞的问题，故被喷淋的液体不能有固体颗粒或悬浮物。液体分布器〔Liquiddistributor〕梯形二级槽式液体分布器液体分布器〔Liquiddistributor〕优点：具有较多的喷淋点数，分布质量比较高，且操作弹性可高达4:1。缺陷：构造较复杂，造价较高，对安装程度度要求高。气体经过阻力较大，普通适用于气体负荷不太大的场所。孔流分布器：有盘式和槽式两种。盘式孔流分布器：气、液流道分别，液体自盘底的喷淋孔流下，盘中维持有一定高度的液位，气体那么从盘中设置的圆管中上升。液体分布器〔Liquiddistributor〕优点：抗堵、抗腐蚀才干强，操作可靠，可处置含固体的物料，操作弹性和处置量较大，操作弹性可到达4:1。缺陷：分布质量极易受液面的动摇和分布器程度度的影响，故通常必需装有程度调理安装。槽式溢流分布器：液体从通常为V字形的溢流口中溢出。普通适用于直径大于1.0m的填料塔中。液体再分布器〔Liquidredistributor〕随液体流经的填料层厚度的添加，偏流程度添加，液体的大尺度不良分布就越严重。处理方法：每隔一定高度设置一液体再分布器。偏流效应越严重，设置液体再分布器的填料间隔应越小，如拉西环每段填料高度普通约为塔径的3倍，而鲍尔环和鞍形填料可分为塔径的5~10倍。再分布器的方式：有盘式、槽式及截锥式等。盘式液体再分布器截锥式再分布器气体分布器〔Gasdistributor〕对于直径小于3000塔，可采用单管底部双排孔分布器。不仅气体分布均匀、阻力小，而且构造简单、造价低。超越3000塔可采用多排管式或升气管式气体分布器。还可以采用双效气体分布器，既提供良好的气体分布，又具有较高的传质效率。液体搜集器〔Liquidcollector〕气液流率的偏向会呵斥部分气液比不同，使塔截面出现径向浓度差，如不及时重新混合，就会越来越坏。普通15～20个实际级需进展一次气液再分布。在各床层间用液体搜集器将流下的液体完全搜集并混合，再进入液体分布器，以消除塔径向质与量的偏向。斜板式液体搜集器盘式液体搜集器除沫器〔Demister〕当塔内气速较高，液沫夹带较严重时，在塔顶气体出口处需设置除沫安装。折板除沫器(AngleVane-typeDemisters)：阻力较小(50~100Pa)，但只能除去50m以上的液滴。HorizontalflowVerticalflow除沫器〔Demister〕丝网除沫器(Wiregauzedemister)：造价较高，可除去5m的液滴，但压降较大(约250Pa)。除沫器〔Demister〕TJCW型除雾器〔TJCWDemister〕：构造简单、造价低、易安装、除雾效率高、操作弹性大。对于>5m的液滴除雾率到达99.8%以上，对>8~40m的液滴，除雾效率可达100%。TJCW型除雾器除雾机理各种方式TJCW型除雾器5400TJCW型除雾器防壁流圈在填料安装过程中，填料与塔壁之间存在一定的缝隙，为防止产生气液因壁流而短路，需在此间隙加防壁流圈。防壁流圈可与填料做成一体，也可分开到塔内组装。小直径整圆盘填料的防壁流圈常与填料做成一体，有时身兼两职，既做防壁流圈，又起捆绑填料的作用；Ø300板波纹填料防壁流圈分块式防壁流圈对于大直径的塔，可采用分块的防壁流圈。催化蒸馏技术将催化反响过程和蒸馏分别过程合为一体反响工程方法，在同一个催化蒸馏塔反响器中同时进展反响和分别的操作。该过程可以不断地将反响活性中心上生成的反响产物及时转移分开反响区，使反响平衡向生成目的产物的方向挪动，反响热也可以同时用来作为蒸馏过程所需的气化热。优点：转化率高、选择性好、产品纯度高、能耗低、投资省板式催化蒸馏塔1-升气孔2-塔板3-底隙4-催化剂筐5-集液板6-催化剂4-提液管8-填料9-填料筐10-塔板液层(1)在塔板的进口堰、出口堰附近规那么陈列装有催化剂包的多孔盒，利用塔板上液体的自然流动，在催化剂外表进展反响，再利用塔板进展分别；(2)将催化剂置于降液管底部，利用塔板的自然降液，在催化剂外表进展反响，再利用塔板进展分别。(3)采用活性资料载体与催化剂制成一体化塔板。这种塔板的造价较高，塔板强度较差，较难大规模运用。填料催化蒸馏塔1-波纹规整填2-催化剂单元由于催化剂位于支承件的波纹或缝隙中，外外表完全暴露于气液相中，气液两相在催化剂外表高速湍动更新，很好地处理了催化精馏反响中的外分散问题，可减少催化剂用量。普通是采用丝网或多孔资料将催化剂包裹起来卷成一定外形的单元，再堆积成催化反响精馏床层。检验全电脑控制的国内最大的Φ12m液体分布器水力学实验平台。水力学实验平台检验研发精馏实验室，其中冷模：Φ600mm。热模：Φ400mm可以测试填料和塔盘的压降、通量、泛点、载点、效率等数值。为研发和设计提供了有效地保证。塔内件塔内件高性能分布器塔内件塔内件分布器塔内件槽盘式气液搜集分布器槽桶式气液搜集分布器升气管式液体搜集分布器槽式液体分布器分布器塔内件管式液体分布器放射式液体分布器塑料管式液体分布器箱式分布器塔内件塔内件填料压圈/支承遮板式液体搜集器驼峰支承双切环流式进气初始分布器塔内件除沫器抽屉式丝网除沫器丝网除沫器塔内件塔盘泡罩塔盘垂直塔盘梯形浮阀F1型浮阀塔内件导向梯型浮阀塔盘塔内件C276材质固阀塔盘目录精馏根底实际板式塔简介及开展趋势填料塔简介及开展趋势精馏塔操作战略及控制方案与传统的方法相比较PCACFCdPCFCACTCTC动态矩阵控制方法有约束多目的多自在度多变量PCAIFCdPIAITCTCDMCFC工程案例：加氢裂化炼油过程单元进料–重瓦斯油1段反响器转化:氮-NH3硫-H2S2段反响器将60%的重油裂解为汽油和其他轻组分精馏预闪蒸:移出C4、s和一些轻馏分主分馏器:分别汽油、石脑油、循环油加氢裂化流程图HydrotreaterReactorFreshFeedHydrocrackerReactorRecycleGasHeaterFuelGasMainFractionatorRecycleOilNaphthaPreflashToGasPlantGasolineSep