精馏塔工艺流程图

精馏塔工艺流程图（通用7篇）

1.精馏塔工艺流程图 篇一

3、设计心得

通过本次设计，让自己进一步对精馏塔的认识加深，体会到课程设计是我们所学专业课程知识的综合应用的实践训练，也深深感受到做一件事，要做好是那么的不容易。

在本次设计中，我结合书本与网上的一些知识来完成了自己的课程设计。其中的设计评述、塔板结构与选型参考课本上的模板。在此次设计中虽然自己做了近两周时间,深深体会到计算时的繁锁。首先是对塔的操作压强认识不足，在老师的帮助下自己很快的解决了。其次是再计算时有许多是根据老师指定数据来算的如：塔板间距、上液层高度、加热蒸汽压强，质量流量等，这些对于我们这些只学了一些简单的理论知识的学生来说简直是难上加难，以至于自己再算到这些时，算了一次又一次，才满足了工艺要求。再次，虽然，自己经过很长时间来完成自己的设计内容的计算，一遍又遍，但还是觉得不算苦，必定有一句“千里之行，始于足下”。再完成设计内容后那就是选择工艺流程图，然而自己对工艺流程图的绘制却不知无从下手。最后，工艺流程是自己在结合书本上和老师给的参考图形，根据我们的设计要求选择了这个工艺流程。在确定此次工艺流程图之后，自己也用CAD画一遍花了一天的时间把工艺流程图画完。也感觉到自己CAD的不行，以后要花时间来练习。

短短的几周课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，几年来的学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会灵活综合应用，在今后一定要不断加强。并庆幸自己能有此次的工程设计训练，虽然是有点苦，但让我学习到了很多知识，也进一步的强化了自己所学的专业知识。相信此次课程设计训练对自己的今后工作都会有一定的帮助。最后，也感谢老师给我们的帮助，给予我们这次锻炼的宝贵机会。

4.参考文献

1．夏清, 陈常贵.化工原理(上,下)[M], 天津大学出版社, 2005

2．申迎华, 郝晓刚.化工原理课程设计[M], 化学工业出版社, 2009

3．贾绍义, 柴诚敬.化工原理课程设计[M], 天津大学出版社, 2002

4．王红林, 陈砺.化工设计[M], 华南理工大学出版社, 2001

2.精馏塔工艺流程图 篇二

1 甲醇精馏工艺概述

1.1 甲醇概述

甲醇是比较基础的饱和脂肪醇, 也是重要的新型有机染料。目前, 我国三分之二的甲醇资源都被用于化工行业, 相关产品已达上百种。甲醇具有清洁、可再生、易输送等特质, 还可作为动力染料。因此, 甲醇在社会发展中的应用范围越来越广泛。甲醇可从煤炭中提取, 尤其是将质量较差的高硫煤进行回收获得, 也可从自然生物中提取, 例如林木等。我国的甲醇提取和生产技术目前已比较成熟, 加之其生产工艺比较简单, 因此甲醇的提取和生产所需的资金投入和时间投入都比较低, 在社会生产中, 充分利用甲醇, 能够有效提升经济效益。

1.2 甲醇精馏工艺流程

甲醇精馏的工艺较多, 典型的工艺流程包括单塔流程、双塔流程、三塔流程以及四塔流程。单塔精馏是指将纯度不高的甲醇只经过一个塔就可以采出。双塔精馏是指来自于合成环节的纯度不高的甲醇进入预精馏塔, 为长压操作。对甲醇精馏产生影响的因素较多, 包括进料的环境、回流的比率、进料的量和构成等, 因此在进行甲醇精馏的过程中, 不仅需注意保证甲醇的组成, 还需重视甲醇入塔时的状态等, 以保证甲醇精馏的效果和质量。简单来说, 在实现稳定塔压的基础上, 选择适当的回流比, 降低能耗。在进料状态比较稳定的时候, 对甲醇和重组分的采出量进行适当调整, 并尽量减少残渣中有机物的残留。

2 精馏过程模拟与优化

2.1 稳态过程系统优化

稳态模拟是比较基础的模拟。所谓稳态, 是指系统的数据输入能够保持一定程度的稳定状态, 同时输出的数据也是处于稳定的状态。稳态过程的模拟主要通过电脑辅助实现, 通过计算机, 对选取的化工环节进行稳态状态的运算, 包括其热量、规格以及经费等。通常情况下, 稳态模拟的主要内容有三个, 即系统建模、物性信息以及运算方法。稳态模拟主要依据是从化工环节中得到的数据, 例如物料温度、组成部分等。借助合适的流程模拟程序, 通过计算机实现化工过程的模拟, 以得出详细的模型的数据和信息, 包括原料、所需能量等。总的来说, 化工模拟能够通过计算机对不同的设计思路和工艺等进行研究。并且, 花费的时间成本和经费成本都比较低, 在科学研究中发挥着重要的作用。

2.2 动态过程系统优化

稳态过程的模拟只能针对短时期的状态, 而在实际生产中涉及到的因素较多, 受到的影响因素也较多。因此, 有许多问题和现象是通过稳态模拟不能实现的, 此时需要动态模拟解决这些问题。动态模拟主要有两个方面的内涵, 一是对动态状态下的输入模拟, 二是将实际化工的数据输入到模拟系统中, 同时将数字信号进行输出, 并利用输出的信号对化工过程进行掌控。动态模拟的过程相对比较复杂, 既要模拟系统的性能和运算速度能够跟上, 又要求模拟系统有一定的流程反映能力。动态模拟主要用于研究设备的负荷承载能力、通过模拟选择最优的方案, 以及利用模拟方法代替更为复杂的实验方式。

2.3 化工模拟技术优化

国内的化工模拟大致起源于二十世纪中期。在1970年之后, 我国开始大力推动模拟技术和应用程序的开发。甲醇化工模拟技术的优化, 能够在很大程度上提升甲醇精馏的技术, 并逐渐实现精馏能耗和资金的不断降低, 以提升甲醇的经济性和实用性。而甲醇精馏的模拟实现, 要求要确定进料的相关信息、出料的性质及出料的位置, 以及塔的性质。例如塔的压力环境、回流的比率等信息。而模拟技术的优化, 应包含两个方面的内容, 一是具有系统模拟的必要功能和延伸功能, 能够实现更科学、要求更高的流程模拟, 以使精馏过程中的甲醇能够保证适中处于正常的状态。二是具有成本预估和利润预估的能力。另外, 还要求操作环境尽量实现便捷和直观。

2.4 模拟结果与分析

模拟结果受到的影响因素较多, 不同状态、不同条件下的模拟结果也有所不同。模拟结果的分析主要包括预精馏塔的模拟结果分析、加压塔的模拟分析、常压塔的结果分析、回收塔的结果分析, 以及对甲醇精馏系统的整体环节的结果分析和研究。

3 结语

本文对甲醇精馏工艺流程的优化方式和内容进行了简要阐述和说明, 包括稳态过程的优化、动态过程的优化, 模拟结果的分析, 以及对模拟技术进行优化提出的几点建议。实际上, 只有从多个角度考虑甲醇精馏的消耗和成本等, 并结合精馏的实际情况, 包括社会生产的环节, 进行最佳的精馏方案的设计和选择, 才能寻求到最佳的精馏方式, 提升甲醇的经济性。

参考文献

[1]田旭等.甲醇精馏工艺流程分析[J].小氮肥, 2011, 11:1-5.

[2]彭涛等.基于机械蒸汽再压缩的甲醇精馏技术研究[J].化学工业与工程技术, 2014, 03:62-65.

3.精馏塔工艺流程图 篇三

知识目标：理解轻、重关键组分的概念，理解回流比的概念，理解严格精馏的操作条件的合理组合，理解灵敏度分析的概念，理解精馏从简捷设计到严格模拟，再到尺寸设计的过程。

技能目标：掌握简捷精馏设计中对轻、重关键组分的设定，掌握严格精馏的操作条件的设定，使用灵敏度分析来优化严格精馏的设计，能使用CHEMCAD进行精馏的简捷设计、严格模拟和尺寸设计。

一、采用ChemCAD进行精馏塔简捷设计计算

精馏设计采用芬斯克－恩特伍德－吉利兰－Kirkbride公式（Fenske-Underwood-Gillila-nd-Kirkbride），芬斯克公式求解精馏塔的最少理论塔板数；恩特伍德公式求解最小回流比；吉利兰计算实际回流比及其对应的塔板数；Kirkbride公式计算适宜的进料板位置，芬斯克公式也可以求解适宜的进料板位置。

例5-1-1 使用简捷法设计一个脱乙烷塔，从含有6个轻烃的混合物中回收乙烷，进料组成mol%：甲烷 5，乙烷 35，丙烯 15，丙烷 20，异丁烷 10，正丁烷 15；进料状态为饱和液相，压力为2.736MPa。对产物分离要求见设计条件表。①求该塔的最小回流比，所需最少理论板数；②当实际回流比为最小回流比的1.25倍即R/Rm=1.25时，该塔的实际塔板数和进料位置。

表5-1-1 脱乙烷塔的设计条件

设计的分离要求 馏出液中C2H6的回收率 馏出液中C3H6的回收率

0.915 0.063 解题步骤：

步骤1：新建文件名“简捷设计”； 步骤2：建立流程图，精馏塔用简捷精馏塔（shortcut column）的图标；流程如图5-1-1。步骤3：选择流程的单位：点击“格式及单位制”菜单按钮，在其下拉菜单中选择“工程单位…”命令，以国际单位制为主，选择符合题意的单位（mol，K，MPa）。

步骤4：点击菜单按纽“热力学及物化性质”，在其下拉菜单中点击“选择组分…”命令，然后依次将组分甲烷（Methane或CH4）选中加入，将组分乙烷（Ethane或C2H6）选中加入，将组分丙烯（propene 或C3H6）丙烷（Propane和C3H8）选中加入，将组分异丁烷（i-butane或i-C4H10）选中加入，将组分正丁烷（n-butane或n-C4H10）选中加入。“OK”，软件弹出建议的K值与H值的方法（K=SRK，H=SRK），就采用系统提示的K值方法；

步骤5：双击“物料 1”，在弹出的编辑物料信息窗口（如图5-1-2所示）的“压力 MPa”文本框中填入压力值2.736，在“气相分率”文本框填入数值0；各组分摩尔流量按题意填入即可，点击该窗口左上方的按钮“闪蒸”，软件算出温度和焓，点击“确定”；

121简捷精馏塔3

图5-1-1 简捷精馏塔流程图

图5-1-

2进料信息编辑窗口

步骤6：双击流程图中单元设备精馏塔的图标或设备号①，弹出简捷精馏塔输入信息框；根据题目要求填写和选择如图5-1-3所示。

图5-1-3 简捷精馏塔的信息编辑窗口

步骤7：点击“R”按钮，运行流程的模拟计算。

步骤8：查看设备1——简捷精馏塔的计算结果和相关信息。如图5-1-4所示，点击菜单命令“结果报表／单元设备／选择单元设备…”，弹出“选择单元设备”窗口，用鼠标点击设备1或在窗口中输入数字1，“OK”；

图5-1-4 设备结果信息查看的菜单命令

部分结果如下：

塔板数 最少塔板数 进料板位置

冷凝器换热量

MJ/h 再沸器换热量

MJ/h 最小回流比Rmin 回流比计算值

17.756 8.4369 9.8332-1.112 1.4334 1.4583 1.8229

二、精馏过程严格计算

精馏塔的简捷设计常用于精馏塔的初步设计和经验估算，适用于非极性和弱极性的物质体系。这样的的结果往往比较粗糙，还需要用精馏塔的严格模型进行校验，结合灵敏度分析工具，优化精馏的操作条件，如进料板的最佳位置，最佳回流比，塔板数等。

ChemCAD中精馏的严格模型按照塔板上的MESH方程联立，模型塔的示意如图5-1-5所示。

图5-1-5 精馏塔的模型结构

该模型塔有N块理论板，包括一个塔顶冷凝器和一个再沸器。理论板的顺序是从塔顶向塔釜数，冷凝器为第一块板，再沸器为第N块板，除冷凝器与再沸器外每一块板都有一个进料F；气相侧线出料G；液相侧线出料S和热量输入或输出，若计算的塔不包括其中的某些项目，则设该参数为零，并假定每块板为一块理论板。数学模型—MESH方程组

在平衡级的严格计算中，必须同时满足MESH方程，它描述多级分离过程每一级达汽液平衡时的数学模型。

①物料平衡式（每一级有C个，共NC个，其中C为组分数），即M方程；

Lj1xi,j1(VjGj)yij(LjUj)xijVj1yi,j1Fjzij

②相平衡关系式（每一级有C个，共NC个），即E方程；

yijkijxij

（5-1-1）

③摩尔分率加和式（每一级有一个，共有N个），即S方程；

xij1或yij1

（5-1-2）

④热量平衡式（每一级有一个，共有N个），即H方程；

Lj1hj1(VjGj)Hj(LjUj)hjVj1Hj1FjHFjQj（5-1-3）除MESH模型方程组外，平衡常数和焓的关联式必须知道

kijkij(Tj,pj,xij,yij)

hjhj(Tj,pj,xij)

HjHj(Tj,pj,yij)

NC个 N个 N个

（5-1-4）（5-1-5）（5-1-6）

将上述N个平衡级按逆流方式串联起来，有Ncu=N(2C+3)个方程和Nvu=[N(3C+9)–1]个变量。

设计变量总数Niu=NC+6N–1个，固定N(C+3)，可调3N–1 如：1）各级Fij，zij，TFj，pFj，N(C+2)个

2）各级pj，N个

3）各级Gj(j=2,„,N)和Sj(j=1,„,N–1)，2(N–1)个 4）各级Qj，N个 5）各级N，1个

在N(2C3)个MESH方程中，未知数为xij,yij,Lj,Vj,Tj，其总数也是N(2C3)个,故联立方程组的解是唯一的。

精馏的MESH方程是一个庞大的方程组，求解方法比较复杂。根据求解方法，ChemCAD提供两类严格的精馏求解模型：内-外环法（inside-out）和联立校正法（simultaneous）。

本节介绍如何应用ChemCAD中精馏塔的严格模型SCDS，对精馏过程进行物料衡算和精馏塔温度分布计算。

例5-1-

2已知塔的进料条件和操作要求如图5-1-6所示，求塔的温度分布和物料的各组分分布。

图5-1-6 例5-1-2的进料条件和操作要求

本题思路：普通精馏塔的流程是一进两出，需要知道进料信息和塔的操作信息。塔的操作信息主要有：①塔板总数，在CHEMCAD中不把冷凝器和再沸器纳入塔板数，那么本题的塔板总数是11；②进料板的位置应为7－1＝6；③塔的操作压力或压力降，本题的塔压是2.76MPa；④如果精馏塔有一个冷凝器，就至少再需要一个有关馏出液（汽）的操作条件，本题给出了两个，只需要用其中一个即可；⑤如果精馏塔有一个再沸器，就至少再需要一个有关釜液的操作条件，本题给出了两个，只需要用其中一个即可；

解题步骤：

步骤1：建新文件名为“精馏”；

步骤2：建立流程图如图5-1-6所示，精馏塔使用SCDS图标； 步骤3：选择流程的单位：点击菜单“格式及单位制”“工程单位...”，选择符合题意的单位（mol，K，MPa）。

步骤4．点击菜单按纽“热力学及物化性质” “选择组分...”，依次将组分甲烷（Methane或CH4）选中加入，将组分乙烷（Ethane或C2H6）选中加入，丙烷（Propane和C3H8）选中加入，将组分正丁烷（n-butane或n-C4H10）选中加入，将组分正戊烷（n-pentane或n-C5H12）选中加入。“OK”，弹出软件建议的K值与H值的方法（K=SRK，H=SRK），就采用系统提示的K值方法；

步骤5．双击“物料1”，弹出“编辑物料信息”窗口，如图5-1-7所示，在“温度 K”文本框中键入温度值313.7； 在“压力 MPa”文本框中键入压力值2.76，各组分摩尔流量按题意填入即可，点击该窗口左上方的按钮“闪蒸”，点击“确定”；

步骤6．双击流程图中单元设备精馏塔的图标或设备号①，弹出精馏塔输入信息框；根据题目要求,“精馏概况”页面填写如图5-1-8。

图5-1-7 例5-1-2的进料信息编辑窗口

图5-1-8 CHEMCAD中精馏塔的设备信息

步骤7．点击精馏塔输入信息窗口的“Specifications”活页，选择和填写如图5-1-9所示：

图5-1-9 例5-1-2的精馏塔的分离要求组合1

根据题目要求也可以用C2、C3回收率来确定两个条件代替，如图5-1-10所示：

图5-1-10 例5-1-2的精馏塔的分离要求组合2

当然根据已知条件还有多种选择。

步骤8．点击菜单“运行”，如图5-1-11所示，点击其下拉菜单中的“收敛…”，在弹出的“－收敛参数－”窗口左下方选上“显示跟踪窗口”，表示显示计算收敛过程，“OK”如图5-1-12所示；

运行按钮

图5-1-11 流程的运行命令菜单

图5-1-12 流程的运行命令菜单

步骤9：点击工具栏中的运行按钮“R”，（在图5-1-11中已经标出），弹出消息窗口，显示CHEMCAD对程序的检查结果，“CHEMCAD Message Box”窗口中显示该题输入数据的错误为零，随后点击窗口下方的按钮“Yes”。

步骤10：点击“CHEMCAD Trace Window －”窗口中的 “Go”按钮，执行运算，计算完成后，“CHEMCAD Trace Window －”窗口显示收敛完成，运行结束。

步骤11：关闭上述窗口。然后我们再产生一个这次流程模拟的结果文件：点击“结果报表”命令菜单，在弹出的下拉菜单中选择最下方的“统一完整的报表…”菜单命令，弹出“统一完整的报表”命令按钮窗口，点击第二个按纽“计算并给出结果”，CHEMCAD弹出结果文件，包含了所有物料和设备的信息。

步骤12：绘制温度分布图：点击“绘图”菜单命令，选择“单元设备信息绘图” “精馏塔信息随塔板分布图”子命令；

图5-1-13 绘图的运行命令菜单

步骤13：弹出“选择单元设备”窗口，让用户用鼠标选择设备。

步骤14：弹出绘制塔内各种变量分布图的选择窗口，选择如图5-1-14所示：

图5-1-14 绘图信息选择窗口

步骤15．点击图5-1-14中窗口中 “OK”按纽，弹出塔板温度分布图如图5-1-15所示：

图5-1-15 塔板温度分布图

步骤16．同理绘制的塔板上汽相分布图和液相组分分布图如图5-1-16和图5-1-17所示：

图5-1-16 塔板上汽相分布图

图5-1-17 塔板上液相分布图

采用灵敏度分析对该塔的进料板位置进行确定。在不改变分离质量的情况下，合适的进料板位置对应的回流比最小，能耗也最低。因此进料板位置可以通过分析回流比随进料板位置的变化，找出最小点，确定进料板位置。

步骤1．点击“运行”菜单按钮，选择子菜单命令灵敏度分析 > 新建灵敏度分析，如图5-1-18所示，弹出“新的灵敏度分析”消息窗口，如图5-1-19所示；

图5-1-18 “运行”菜单按钮下的命令“新建灵敏度分析”

图5-1-19 为新建灵敏度分析命名的消息窗口

步骤2．在图5-1-19输入名称，如在文本框中输入“确定进料板位置”，表明本次灵敏度分析的作用，点击“OK”按钮，此时子菜单命令“编辑灵敏度分析”激活，如图5-1-20所示；

图5-1-20 “编辑灵敏度分析”的菜单命令

步骤3．点击“编辑灵敏度分析”命令，弹出变量编辑窗口，确定变量类型和变化范围，如图5-1-21A和图5-1-21B所示；

图5-21A 自变量编辑窗口

图5-1-21B 因变量编辑窗口

步骤4．点击“灵敏度分析”菜单下的运行 > 运行所有，如图5-1-22所示，运行灵敏度分析。

图5-1-22 灵敏度分析菜单下的“运行全部”命令

步骤5．点击灵敏度作图命令“绘制结果图”，如图5-1-23所示；

图5-1-23 灵敏度分析菜单下的绘图命令

步骤6．在弹出的“Sensitivity Plot”窗口，如图5-1-24所示，对作图的X轴和Y轴进行选择，输入Y轴的标题名。点击“OK”，弹出回流比随进料板位置的变化图，如图5-1-25所示；通过该图，合适的进料板位置是5。

图5-1-24 绘图选项窗口

图5-1-25 回流比与塔板数的灵敏度分析结果图

三、精馏设备的设计

精馏塔设备结构主要有两大类：填料塔和板式塔。本节主要介绍使用ChemCAD进行无规整填料（如拉西环，鲍尔环等）精馏塔的尺寸设计。

步骤1．对于任意一个已经完成的SCDS精馏模拟的题目，点击“尺寸设计”菜单按钮，选择子菜单“精馏” “填料…”命令，如图5-1-26所示。

图5-1-26 精馏塔设备尺寸设计命令

步骤2．弹出的“填料”窗口，输入段数“1”，选择“用于无规填料的Sherwood-Eckert法”，如图5-1-27所示。

图5-1-27 填料设计的相关选项

步骤3．弹出的填料参数窗口，如图5-1-28所示。大部分参数软件已经给好，主要做如下选择和输入：本题选择确定压力降；之后输入压力降的设计值，本题给出压力降的最大值是0.2MPa；最后给出理论板当量高度，本题给的值是0.3m；设计压力设定值是2.76MPa。

图5-1-28 无规填料塔的设计选项窗口

4.催化精馏塔的制造、安装 篇四

1 设备技术特性及结构特点

精馏塔的技术特性见表一。

2 制造控制节点

2.1 圆筒体下料

圆筒体展开是矩形, 其矩形的精确度越高, 卷制成型的正圆度越圆, 直线度越直, 采用高效精确的号矩形板—对角线法。

2.2 分段塔体的制造

该塔直线度≤20mm, 垂直度≤33mm, 任意4m内的直线度偏差≤3mm。对口错边量≤2mm, 间隙≤1.5mm, 棱角度≤3mm, 圆度偏差为±10mm, 筒节坡口均采用机械加工。每段筒体全部组焊检验合格后, 在筒体内、外划出0°、90°、180°、270°4条中心线。以筒体下端面为基准, 距端面100mm处的内表面划一条基准环线, 以中心线和基准环线为基准, 划塔内件的位置线。

2.3 裙座的制造

该裙座为正锥台, 展开采用精准的计算法, 根据材料规格, 经计算出每带板上下口展开料的弦长、弦高、及弦心距, 作等距离垂线量取计算的数据, 圆滑划出大小口的下料线。

2.4 塔内件组焊

该塔为塔盘、受液盘、降液板、支撑圈结构, 降液板与支承圈 (受液盘) 间均采用焊接形式, 在同塔壁连接处采用了两面连续焊接的形式来进行焊接, 保障了各部分与塔体之间连接牢靠。而塔的其他部分则采用了单面连续焊的方式进行焊接, 兼顾了其连接的牢靠以及性能的稳定。

⑴定位:按中心线及基准环线找好塔内件的方位及标高。

⑵划线:按方位和尺寸位置, 划出每一层的水平线、层高间距, 防止误差累积、避免超差。

⑶焊接:先焊两侧支承圈, 然后焊降液板, 中间支承圈、联接板, 此部分焊接验收合格后。再焊接两侧受液盘、支承板以及中间降液板。支承板同受液盘之间的焊接非常容易变形, 因此, 在焊接的过程中, 需要先进行固定, 然后再采用连续焊的方法进行焊接。在进行塔体焊接时, 可以采用分段焊接的方法, 将固定调校好的各层进行焊接, 以保障焊接的整体质量。

3 现场组装

3.1 现场组对

3段塔体运至现场经复检合格, 点焊定位工艺板。采用2道合拢环缝从下至上, 依次立式组焊方案。检验基础合格, 地脚螺栓两侧放好平、斜铁组合, 将裙座吊装到位 (按图纸开口方向) , 调水平、用经纬仪测垂直度, 检验合格后, 把紧地脚螺栓, 点焊端板、斜铁组合。再吊装塔体下段到裙座, 用同样的方法找正, 检验合格后点焊塔体下段与裙座。然后将预制好的空中组对平台吊装到安装位置, 约在筒体焊缝下侧1m位置, 距筒壁600mm-800mm, 平台满足4名焊工操作, 并搭设内部脚手架。起吊塔体上段与下段立式组装, 将塔体置于制定位置之后, 采用设备校正与人工校正相结合的方法来完整找正工作。在筒体外侧焊缝上1.5m范围内搭建防风、防雨设施, 以保证焊接工作环境良好。

3.2 现场焊接

现场组对后, 合拢缝为横焊缝, 接头坡口如图所示。

焊前预热150℃, 应距焊缝中心线50mm对称测量, 测温度点不少于6对。施焊时必须采用多层、多道、不摆动快速焊接的方法, 确保较小的焊接线能量 (≤25k J/cm) , 接头内外交错, 以控制焊接变形和应力。焊后立即进行300℃-350℃/2h的消氢处理, 预热及消氢均采用电加热, 合拢缝100%无损检测合格。

4 结语

4.1 塔的直线度及椭圆度取决于单节筒节的椭圆度, 必须从开始控制好每个筒节的下料尺寸及卷板后的椭圆度、纵缝间隙、两端面的平行度。

4.2 塔内件的组装, 必须考虑焊接变形, 调整好各零件的间隙 (塔盘的水平度不能超差) 。

4.3 塔内件焊接严格按焊接规范, 防变形很重要。

摘要：以制造安装的催化精馏塔为例, 对大型塔的制造及现场立式组装工艺加以论述, 以作为同类产品制造安装的参考。

关键词：催化精馏塔,制造,现场组装

参考文献

[1]翟洪绪编著《实用铆工手册》, 北京, 化学工业出版社, 1998.4.

5.精馏塔的简捷模拟设计与优化 篇五

反应精馏 (RD) 是反应物在一个塔内进行不仅反应率提高而且能量消耗也降低的反应分离的一个物理化学反应。

对反应精馏的研究其实就是模拟、控制和设计的一个过程。其中, 对于反应精馏的设计研究, 目前我国正在使用的设计方法可分为3种, 即图解法、启发式/进化式设计法、优化设计法。

第一种图解法, 顾名思义就是我们通过图形信息即物理性质或某种模型绘制残余曲线或塔板组成线, 来解决复杂的数学问题, 使问题简单化。

第二种优化法就是根据一定的设计要求, 而选择进行的优化计算方法, 例如以设计的经济费用为要求, 以进料条件、回流比、理论板数、持液量等为决策变量, 而选择如何进行反应的方法。优化方法就是将人们考虑到的所有变量, 进行复杂的模型或者优化计算的方式, 进而获得局部或全局所需设计变量。

2 精馏塔的设计

2.1 操作压力的设计

对于大多数精馏塔设计存在的问题, 对塔进行独立操作 (意思就是在操作过程中与其余部分无能量集成的塔) 的压力操作是一个相对简单的任务, 我们主要考虑塔顶馏出物的冷凝温度, 即使在炎热的夏季也能用自来水将蒸汽冷凝下来就可以。

2.2 塔板数与回流比的计算

由于在多组分精馏中, 我们不能对产品浓度进行确定分析, 所以适用于二元精馏的逐板计算法在多元精馏中却不能使用。因此为了计算多元精馏的塔板数, 就只能利用需多次方案试算比较的核算型算法, 得到较准确的设计结果。

在有恒定α的多组分系统分精馏中, 回流比的确定可以通过Underwood法求得, 其方程式为:

根据以上方程式Glinos和Malone总结出来了用来代替Underwood法的对于三元混合物的最小回流比方程的表达式:

在有恒定α的多组分系统精馏中, Fenske总结并导出了全回流条件下的最小塔板数的表达式:

所以, 我们可以通过查吉利兰图, 或者通过吉利兰关联得到理论塔板数的计算公式为:

对于多组分精馏分析设计中还存在着许多的数学计算方法来确定理论塔板数和回流比, 但由于上述计算方式相对简单、精确度较高而被广泛的使用。

在规定分离要求的情况下使用流程模拟软件时, 还可以选用依次减少塔板数, 直至所需的回流比变得非常大为止 (期间假定进料级数与总级数的增加保持在一个固定的比值上) 来确定最小塔板数;对于最小回流比的确定, 我们可以不断增加塔的级数, 直到回流比不再下降。

3 精馏塔的节能优化措施

3.1 节能优化措施

精馏过程耗能大主要是由两方面原因引起的:一方面是因为此项技术我们已经掌握得非常熟悉, 所以对于工厂而言, 不需要较大投资就可以聘用到这方面人才等;而另一方面, 就是因为本身精馏过程所需的热力学效率就低, 即比能耗相当高。

精馏过程就是将物理有效能转化为有效能, 而转化过程中根据能量守恒定律我们知道必然会伴随着物理有效能的不断降低。精馏过程有效能的流失是由于以下几个原因引起的:一是流体流动的压降;二是不平衡的相浓度;三是不同温度。所以, 为了使精馏塔更好的节能, 我们提出了几下几种方法:

(1) 对于塔顶塔釜温差相差较大的精馏塔, 我们可以设冷凝器或再沸器在精馏塔中间;或者采用热泵系统, 即使塔顶低温处的热量上传给塔釜高温处, 从而起到再利用的作用, 进而达到很好的节能效果。

(2) 通过降低压力的操作方式, 即通过增大相对挥发度的方式, 增加了分子的热运动, 从而来减小塔底再沸器的热负荷, 起到降低压力的作用。

(3) 通过使上升蒸汽量的降低, 从而降低加热负荷。回流比R与G有着直接的关系, 即R降低G自然也会发生改变。所以我们要适当的增加理论板塔数NT, 这样不仅减少了能量消耗, 而且又达了到同样的分离程度。或者, 我们还可以直接降低回流比, 即通过改进自动控制操作, 将回流比准确地控制在设定点上, 从而可以直接降低回流比。

(4) 采用热集成技术或其他分离复合系统, 使得回收塔顶冷凝器的热量得到充分的回收与再利用。

3.2 操作压力的优化

压力优化对于常规的单塔精馏塔而言是非常简单的, 即只要满足塔顶冷凝器的温度就可以, 这样即使在最炎热的夏季, 我们用自来水冷却就可以减少再沸器的热负荷。

而在实际设计的情况下, 虽然增加壁厚不仅增加了压力, 而且设备的费用也随着增加, 因此在满足分离要求的前提下, 低压 (正压) 无论是在能量还是经济方面都是相对有利的。

3.3 理论塔数与回流比的优化

塔器以及两台换热器作为精馏塔最主要的设备, 其他较小的设备而言很少会在概念设计阶段对其进行考虑。但是我们经常考虑的塔盘成本比起塔器和换热器来说显得非常得微不足道, 因此我们经常是忽略不计的。所以对于精馏塔设计经济优化, 我们就会采用经常使用的比较简单的目标函数即可。而对于回流比与塔板数的优化, 我们都是固定其他变量不变的情况下, 只变化塔板数或者回流比, 从而计算出对应的年度总费用, 进而分析出使得年度总费用最小的塔板数或回流比。

塔设计是塔优化的前提。在给定分离要求的前提下, 塔的设计就是要找到合适的塔板数、回流比、进料位置、操作压力等以满足分离的要求。塔优化设计就是在提供各个塔设计参数值作为初值的基础上, 然后利用某个目标函数已达到完成设备费用与操作费用的最小化, 从而促使利润的最大化, 降低消耗资金

参考文献

[1]谭天恩, 刘子金.反应精馏的近况及展望[J].浙江化工, 1980年03期.

6.精馏塔工艺流程图 篇六

1 旧精馏塔拆除的原则

(1) 对旧E-DA101塔进行拆除需要将所有接管全部拆除, 包括电气管、甲醇管道及PP管道等, 方便进行旧塔吊装; (2) 依照要求对旧塔实施整体吊装, 不能将旧塔里面的内件拆除; (3) 旧塔拆除现场需要配置完善的消防设备, 保证消防通道畅通, 一旦出现意外现象能及时进行抢救; (4) 实施工艺配管拆除过程中, 需要做好防护喷淋设施保护工作, 以防因低聚物发生火灾、爆炸现象; (5) 将拆除的保温层、管段进行分类后集中堆放保管; (6) 找准管线TP点, 依照要求对管线进行拆除; (7) 对于重复利用的材料, 在拆除之后应进行防护处理; (8) 拆除之后需要对阀门、管线等进行复位; (9) 管线拆除需要依据安装原则, 从上到下, 由外到内, 这样的拆除顺利便于施工; (10) 如果是废旧且不再重复利用的旧管道, 可实施整体拆除, 能够有效减少工作量, 缩短施工时间; (11) 在处理拆除物的过程中, 需要考虑管线里易爆介质、防腐介质等, 以免发生爆炸、腐蚀现象, 引发不良危害; (12) 施工过程中应充分考虑现场环境和其他设备、管线的布置情况。

2 旧精馏塔拆除时主要防护措施、提前预防措施分析

2.1 塔接管的拆除保护措施

由于扬子石化乙烯旧E-DA101塔的主要物料为急冷油和裂解气, 经过长年生产应用, 塔内和管线中都会形成焦结现象, 即便在拆除之前先对各管线进行物料排出倒空, 不过塔内以及管线内依然存在了少量焦结物和余料。余料均是易燃易爆物, 在常温条件下也极易发生自燃现象, 所以在拆除过程中需做好完善的保护性措施, 这是及其重要的。

精馏塔和一次阀后接管有以下连接形式:利用法兰连接工艺管线, 采用焊接形式将工艺管线和精馏塔相连接。因此在拆除过程中有两类保护措施[1]: (1) 法兰连接。如果容器上接管是通过法兰连接工艺管线的, 需要先在两片法兰中间加设盲板, 将法兰口进行封堵;如果是管径相对较大的管道, 需要在法兰之后50～100 mm处将管口切割, 使其分离, 并配合冷却液、冷却水进行降温, 避免发生残余物自燃现象。在拆除裂解气的过程中, 需要先将老塔边大法兰先打开, 加装3 mm厚的隔离盲板, 待管道拆除之后加装标准盲板; (2) 焊接连接。采用焊接形式将工艺管线和精馏塔相连接的精馏塔拆除时, 需要现在靠近塔的接管出口处焊接8～12个螺母, 采用爬管机切除工艺管线、接管连接部分, 需要注意的是在切割时应做好降温工作, 切除之后把预先做好的胶皮垫子放在管口, 胶皮垫子应与接管口径大小相同, 先采用临时法兰将管口封堵, 避免塔内余物料外泄, 造成自燃现象。

保护措施:将接管连接拆除之前, 需要先把导淋打开冲水, 确保塔内温度湿润;或是充入氮气, 将氧浓度降低, 当测定合格之后才能施工。拆除过程中需一直喷淋或充入氮气。

(1) 喷淋保护措施。

拆除旧塔和接管是需要实施喷淋保护措施, 先设置消防水带, 利用塔内原有的喷淋头或是新建一个喷淋头向塔内喷淋, 确保塔内在拆除过程中维持湿润状态;在施工时, 将消防水带垂直悬挂在塔身, 确保其备用状态良好, 以便出现紧急事故时可以及时进行抢救。

(2) 充氮保护措施。

在吊装之前需要先将塔内喷淋的冷却水释放出来, 这时可能会发生低聚物自燃现象, 为避免此种现象的产生, 需要及时向塔内输送氮气, 一定要将关口进行密实封堵。充氮管选用2”钢管, 在塔底24”管口忙班上设置充气口, 加装一只切断阀, 方便进行现场调整;在塔顶60”盲板上设置2个排放口, 加装切断阀门, 设置2块观测压力表进行充氮观测。采用液氮车进行充氮, 并利用电加热蒸发器输送常温氮气。充氮过程中塔内一直是未增压状态, 为更加充分氮气置换, 在冲淡时可以先将塔顶切断阀 (2个) 暂时关闭, 观察压力表, 确保塔内的压力<0.3 kgf[2];打开切断阀, 反复操作几次即可。

在进行精馏塔拆除过程中, 需要注意提前安排好消防车随时在外待命, 以防发生意外事故。

2.2 裙座拆除保护措施

依据要求将就他拆除之后需要将其完整调离原位, 安置在临时基础上, 这就要求了裙座完整性必须很高。因旧塔在安装是塔裙座底部底板下有30～50 mm C30细石硂灌浆料, 拆除时停车时间较短, 所以在拆除之前需要先将底座、硂间二次灌浆料拆除, 水泥浆已经和垫铁融于一体, 产生了粘贴力和较强的吸附力, 会造成吊离困难。所以吊装之前需要先将底座吸附力消除, 确保吊装可以平稳、安全。

2.3 运输过程保护及预防措施

将所有接管口采用盲板封堵, 将充氮切断阀封死, 以免特内氮气泄露。在吊装运输过程中, 需要间歇性的为塔内补充氮气, 降低塔内含氧量, 间歇性充氮可采用氮气瓶充装的方式。

预防措施:应用消防车进行护送的方式进行运输, 确保可以安全运送到指定地点。旧塔需派专人看护, 还应在现场设置消防装置, 以防发生意外。

2.4 其他拆除安全措施

动火作业时需依照规定配置消防器材, 现场动火遵循“三不动火”要求, 高处动火需避免火花四处飞溅;高处作业需采取安全防护措施;施工区域设置安全警戒线, 悬挂警戒标志, 严禁非工作人员入内;发生中毒窒息事故需立刻离开现场, 将人员抢救之空气新鲜场所并立刻报警;触电现象应即刻切断电源撤离现场。

3 结语

在进行旧精馏塔拆除过程中, 应严格依照规范操作执行, 并采取完善的预防、保护措施, 以免发生不必要的危险、伤害事故, 出现问题应立刻采取有效救助措施, 撤离现场。

参考文献

[1]董强.浅谈精馏塔控制系统及优化[J].中国石油和化工标准与质量, 2012 (10) :29.

7.精馏塔工艺流程图 篇七

茂名乙烯53.25万t/a芳烃装置,采用了石科究院开发的环丁砜抽提蒸馏与液-液抽提组合工艺专利技术。液-液抽提于1996年9月建成投产,扩能装置抽提蒸馏于2013年4月建成投产,装置主要产品为苯、甲苯、混二甲苯,并副产抽余油与重芳烃。芳烃组合工艺可分为:预分馏、抽提蒸馏、液-液抽提与精馏等四个系统,芳烃装置主要工艺流程见图1。

芳烃组合工艺共有13座塔,均为萃取或精馏形式的物理分离过程,而且以精馏塔为主。精馏塔能耗除受自身所采用设备、工艺技术影响外,还与进料负荷、组成,操作温度、压力及外界因素等条件有关。在保证生产稳定及产品合格的前提下,通过优化操作,探索装置各塔最小回流比,一直是装置实现降耗增效的最主要操作手段之一。

2 课题来源

为响应国家“十一五”节能降耗号召,化工分部号召各装置探索所有塔最小回流比操作,以达到降能增效的目的。芳烃装置共有8座常减压精馏塔,设计有回流,均以高、中压蒸汽为热载体,而高、中压蒸汽能耗占装置总能耗的89.4%,探索精馏塔系最小回流比操作,对节约成本,降低装置能耗费用贡献巨大。

3 分析精馏塔系回流比及能耗情况,确定可调对象

3.1 精馏塔系设计形式

精馏塔系的操作控制设计形式多种多样,如常见的常减压、汽提减压蒸馏以及抽提蒸馏、温差控制的芳烃等特殊精馏等。最常见的精馏塔流程如图2所示。

3.2 装置精馏塔系回流比及能耗情况分析

芳烃装置共有8座精馏塔设计有回流,其中1#回收塔T-105、2#回收塔T-403为减压蒸馏,其余塔为微正压精馏,芳烃精馏塔系设计回流比、蒸汽耗量与调整前生产情况见表1。

注:表1中调整前数据为装置标定及2014年3月6—10日调整回流比前数据。

表1中,塔T-105为汽提减压蒸馏,塔T-402为抽提蒸馏,塔T-403为减压蒸馏,介质均有溶剂或助剂。生产中,若回流比继续下降,难以确保溶剂或助剂从塔顶挥发跑损。塔T-403回流比有微量下调空间,操作上易调整。

4 优化操作,探索精馏塔系最小回流比调整过程

4.1 探索预分馏塔T-401最小回流比操作

4.1.1 塔T-401作用及操作特点

T-401塔底重沸器采用中压蒸汽为热源,MS耗量设计值为15.8t/h,占全装置MS耗量的45.1%。该塔为馏分切割塔,将上游装置来的混合芳烃原料切割成C6馏分、C7馏分与C8+馏,分别作为抽提蒸馏、液液抽提、精馏系统的原料,工艺流程简图如图3。

生产中必须保证塔顶C6馏分及塔底C8+馏分合格,也即两者含侧线C7馏分均不允超标,塔顶压力PICA4001控制指标为40~70MPa(表),底温TI4008为162~175℃,回流比R/D为1.2~1.4。

4.1.2 压力与温度控制及两者关系

塔顶压力控制指标为40~70MPa(表2),压力低,物料的挥发度高,塔底温度可控制低些,对减少热载体耗量有利。压力波动影响塔操作稳定,调整回流比过程,应先将压力稳定在某一定值。

温度的控制必须保证塔顶C6馏分及塔底C8+馏分同时合格,一般以塔顶温TI4061及塔底温TI4008来控制。探索最小回流比的目的在于降低塔底加热蒸汽量,故必须寻找塔底TI4008最低温点及塔顶TI4061最高温点的最佳控制点,塔顶TI4061最高温点。温度不但与塔底加热蒸汽量有直接关系,还与操作压力及进料组成等有关。预分馏塔操作压力与温度控制关系如表2所示:

表2中,操作温度应随着原料组成的变化而变化,如当原料中重质组成含量较高时,塔底温TI4008可以比原来高3~10℃。

4.1.3 回流比及蒸汽用量调整

在一定的操作压力、进料负荷、组成条件下,缓慢降低回流量,降量原则:回流比越低,降量速度宜越慢越细,一般控制≤0.2t/h,每降一次回流量,塔顶温度有上升趋势时,相应降低塔底加热蒸汽量,再根据分析结果,反复调整。降低回流量过程,若发生塔顶温飞溅,应尽快提回流,在操作参数和分析结果都正常的情况下,继续进行下一步的调整。生产在满负荷66.5t/h,压力控制在60k Pa条件下,T-401回流比与塔底蒸汽用量如表3所示:

注:表3中数据为装置标定阶段及2014年3月6日—4月12日数据,(1)为90%生产负荷。

表3中当原料轻质组份含量较高时,则塔顶拔出量增大,即使相同的回流量,R/D也会低些,相反则R/D高些。

4.2 探索苯塔T-201最小回流比操作

4.2.1 塔T-201作用及操作特点

苯塔采用中压蒸汽为热源,MS耗量设计值为5.5t/h,是将液-液抽提系统来的混芳分离出高纯度的苯产品,塔底物料送往1#、2#再进行分离,工艺流程简图见图4。

苯塔生产中必须保证侧线苯产品不含塔底组份,塔底物料不含苯组分,采用灵敏塔盘温度TIC231与回流串级调节的方法,TIC231控制指标为107~118℃,底温TI226控制指标为140~152℃,而塔操作压力等其它参数对生产影响不大,但调整回流比过程,应先将压力稳定在某一定值。

4.2.2 回流比及蒸汽用量调整

苯塔回流比R/F原控制指标为0.75~1.0,因装置改扩建后,其原料中苯含量由原料的50%降至10%以下,调整回流比前R/F值控制在1.1~1.4,塔底蒸汽用量为6.0t/h,调整后可降至5.2t/h以下。

在保持所有参数不变的情况下,先将灵敏塔盘温度TIC231调至稍高限110~114℃,再将塔底蒸汽用量以50kg/h速度下降,因灵敏塔盘温度最先随蒸汽下降而下降,因回流与灵敏塔盘温度串级调节,回流比也就随之降低了,待回流量稳定后,再进行下一步调整。调整蒸汽过程,始终将压力稳定在某一定值,塔底温不能低于下限140℃,若塔底温低于下限值,应待指标变更后再行试验。

4.3 探索1#、2#甲苯塔T-202、T203最小回流比操作

4.3.1 甲苯塔作用及操作特点

1#、2#甲苯塔均以高压蒸汽为热源,此两塔为并联操作,分离出苯塔底物料中的甲苯产品,塔底物料作为二甲苯塔的原料,甲苯塔不设侧线抽出,工艺流程简图见图5。

1#、2#甲苯塔均采用灵敏塔盘温度与回流串级调节的方法,生产中只要进料含非芳不超标,控制好灵敏板与塔底温度,就能保证甲苯产品合格。

4.3.2 回流比及蒸汽用量调整

1#、2#甲苯塔调整过程与苯塔T-201相似,因两塔回流与灵敏塔盘温度均设计为串级调节,在降低塔底蒸汽用量前,先将灵敏塔盘温度稍提高,在缓慢降低蒸汽用量时,因自动串级调节,回流比自动降低,当釜温接近下限值时,根据对甲塔底物料分析结果,验证是否接近最低回流比。注意在调整过程中,始终将压力稳定在某一定值,若塔底温低于下限值,应待指标变更后再行试验。1#、2#甲苯塔工艺控制指标情况见表4,调整回流比前后各参数情况表,见表5。

表5中1#甲苯塔回流比仍偏高,因塔底加热蒸汽降低后,釜温已接近指标下限值,再无下调空间。

4.3.3 平衡1#、2#甲苯塔进料量

实际生产中,当精馏系统进料泵P311达到满载时,此两塔仍无法达到设计负荷生产,相同的进料量1#甲苯塔蒸汽耗量比2#甲苯塔高,若物料以约1︰2比例作为1#、2#甲苯塔进料,则两塔蒸汽耗量达到最低,故日常生产中,应平衡好1#、2#甲苯塔进料量。装置在生产负荷低于90%时间较长时,也可以采用间歇停开甲苯塔的方法,以更大降低能耗。

4.4 探索二甲苯塔T-204最小回流比操作

4.4.1 二甲苯塔作用及操作特点

生产中只要求塔顶二甲苯产品质量符合国标,塔底副产品重芳无质量要求,但必须保证二甲苯产品的收率。T-204工艺流程简图见图6。

塔T-204是2013年3月建成投用的,为微正压生产,设计压力控制为120~160k Pa(表6),回流比R/D控制为1.7~2.3,塔底蒸汽高压用量为6.0t/h,釜温控制为170~194℃。

4.4.2 根据混二甲苯产品质量要求优化生产

芳烃车间混二甲苯产品执行国家优等品标准,即:馏程137~142.9℃,密度(20℃)860~870kg/m3,酸洗比色、外观均合格等。但二甲苯产品质量标准中没有纯度指标要求,而据“珠三角”二甲苯用户反映,茂名乙烯二甲苯纯度达不到生产高瑞油漆的要求,客户要求二甲苯纯度≥97%。但目前纯度只能保持在≥95%,若要求≥97%,则二甲苯塔T-204生产按设计指标执行,基本可以达到客户要求,但回流比无下调空间,能耗较大,二甲苯收率低。

4.4.3 低回流及低压操作调整

因塔底副产品重芳无质量要求,降低回流量时,控制好塔顶温TICA2004不超标,并保证塔项产品合格前提下,即可达到降低塔底加热蒸汽量的目的。

T-204设计上为微正压生产,靠不间断补入氮气来维持正压生产,否则塔顶会形成负压。因塔顶挥发气体流入空冷器时,由于急冷,液相以较高流速下流,使塔顶形成一定的负压,最低为-50k Pa。压力低,物料的挥发度高,操作温度可控制低些,对减少热载体耗量有利,回流比可由原来1.7~2.3降至0.4~1.0,高压蒸汽用量由6.0t/h降至3.5t/h以下,釜温指标保证重芳含二甲苯≤5%即可。二甲苯塔调整前后工艺控制指标情况,见表6:

表6中调整压力后数据为试验值,因压力、温度指标未经变更。

5 效益计算

通过对芳烃装置区内精馏塔系最小回流比的探索,装置高、中压蒸汽耗量下降,节能降耗效果显著,芳烃精馏塔系调整最小回流比前后蒸汽耗量情况见表7。

注:表7中调整前数据为装置标定阶段及2014年3月10日调整回流比前数据。

由表7可看出,调整最小回流比后,在装置在满或超负荷生产条件下,可节省高、中压蒸汽总量为9.3t/h,以生产8 000h/a计算,则全年可节约高、中压蒸汽量为:

而高、中压蒸气均价为300元/t,全年可节约能耗费用为:

6存在问题

1)装置在探索最小回流比阶段,因混炼重整油时有间断,致使负荷及原料组成无法维持稳定,造成回流比及各塔加热蒸汽量不稳定,在高负荷及停止混炼重整油条件下生产,能耗会更优化。

2)虽然停止混炼重整油对降低装置能耗有利,但却造成装置原料不足,若装置长期处于低负荷下生产,能耗也将增大。

3)探索最小回流比后,因部分压力、温度等参数低于工艺指标,未经变更,目前未完全实施,经济效益未显著。

参考文献