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[论文]精馏塔课程设计文献综述.doc

[论文]精馏塔课程设计文献综述

想知道我算什么_
2017-10-06 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《[论文]精馏塔课程设计文献综述doc》,可适用于考试题库领域

论文精馏塔课程设计文献综述二文献综述关键词:填料塔聚丙烯吸收摘要:填料塔洗涤吸收净化工艺不单应用在化工领域,在低浓度工业废气净化方面也能很好地发挥作用。工程实践表明,合理的系统工艺和塔体设计,是保证净化效果的前提。本文简述聚丙烯阶梯填料应用于水吸收氨过程的工艺设计以及工程问题。(一)引言填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。从塔填料、塔内件以及工艺流程,特别是塔填料三方面对填料塔技术的现状与发展趋势作了介绍,说明了塔填料及塔内件在填料塔技术中的重要性。与板式塔相比新型的填料塔性能具有如下特点:()生产能力大()分离效率高()压降小()操作弹性大()持液量小。在化工上应用较为广泛与其他材质的聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类填料相比聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点但其明显的缺点是表面润湿性能差。研究表明聚丙烯填料的有效润湿面积仅为同类规格陶瓷填料的由于聚丙烯填料表面润湿性能差故传质效率较低使应用受到一定的限制为此对聚丙烯填料表面进行处理以提高其润湿及传质性能的研究日益受到人们的重视近年来国内外一些学者做了该方面的研究工作研究结果表明聚丙烯填料经表面处理后润湿及传质性能得到了较大的提高。聚丙烯阶梯环填料为外径是高度的两倍的圆环,在侧壁上开出两排长方形的窗孔,并在一端增加了一个锥形翻边被切开的环壁的一侧仍与壁面相连,另一侧向环内弯曲,形成内伸的舌叶,各舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环由于环壁开孔,大大提高了环内空间及环内表面的利用率,气流阻力小,液体分布均匀。阶梯环与鲍尔环相比,其高度减少了一半,并在一端增加了一个锥形翻边。(二)填料塔技术填料塔的塔身是一直立式圆筒底部装有填料支承板填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上并沿填料表面流下。气体从塔底送入经气体分布装置(小直径塔一般不设气体分布装置)分布后与液体呈逆流连续通过填料层的空隙在填料表面上气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备两相组成沿塔高连续变化在正常操作状态下气相为连续相液相为分散相。当液体沿填料层向下流动时有逐渐向塔壁集中的趋势使得塔壁附近的液流量逐渐增大这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均从而使传质效率下降。因此当填料层较高时需要进行分段中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分上层填料流下的液体经液体收集器收集后送到液体再分布器经重新分布后喷淋到下层填料上。填料塔具有生产能力大分离效率高压降小持液量小操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处如填料造价高当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面使传质效率降低不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等填料的类型填料的种类很多根据装填方式的不同可分为散装填料和规整填料。()散装填料散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体一般以随机的方式堆积在塔内又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结构特点不同又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。现介绍几种较为典型的散装填料。其中有拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍环、矩鞍环、金属环矩鞍环、球形填料等。()规整填料规整填料是按一定的几何构形排列整齐堆砌的填料。规整填料种类很多根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等。在散装填料发展的同时出现了规整填料。年代以后生产规模大型化要求具有大通量能改善液体均匀分布以提高分离效率及克服放大效应降低填料层阻力及持液量以起到节能效果。规整填料在这方面有独特的优点因此各种规整填料运应而生。规整填料在整个塔截面上集合形状规则、对称、均匀。它规定了气液流量改善了沟流和壁流现象压降可以很小。在相同的能量和压降下与散装填料相比可以安排更大的表面积因此效率高。由于起结构的规整性合理的设计可以做到几乎无放大效应。经过短短的二十几年已经形成了比较完整的规整填料系列。填料的几何特性填料的几何特性数据主要包括比表面积、空隙率、填料因子等是评价填料性能的基本参数。()比表面积单位体积填料的填料表面积称为比表面积以a表示其单位为mm。填料的比表面积愈大所提供的气液传质面积愈大。因此比表面积是评价填料性能优劣的一个重要指标。()空隙率单位体积填料中的空隙体积称为空隙率以e表示其单位为mm或以表示。填料的空隙率越大气体通过的能力越大且压降低。因此空隙率是评价填料性能优劣的又一重要指标。()填料因子填料的比表面积与空隙率三次方的比值即ae称为填料因子以f表示其单位为m。填料因子分为干填料因子与湿填料因子填料未被液体润湿时的ae称为干填料因子它反映填料的几何特性填料被液体润湿后填料表面覆盖了一层液膜a和e均发生相应的变化此时的ae称为湿填料因子它表示填料的流体力学性能f值越小表明流动阻力越小。填料的性能评价填料性能的优劣通常根据效率、通量及压降三要素衡量。在相同的操作条件下填料的比表面积越大气液分布越均匀表面的润湿性能越好则传质效率越高填料的空隙率越大结构越开敞则通量越大压降亦越低。采用模糊数学方法对九种常用填料的性能进行了评价得出如表所示的结论。可看出丝网波纹填料综合性能最好拉西环最差。(三)填料塔的流体力学性能填料塔的流体力学性能主要包括填料层的持液量、填料层的压降、液泛、填料表面的润湿及返混等。(填料层的持液量填料层的持液量是指在一定操作条件下在单位体积填料层内所积存的液体体积以(m液体)(m填料)表示。总持液量为静持液量和动持液量之和即。填料层的持液量可由实验测出也可由经验公式计算。一般来说适当的持液量对填料塔操作的稳定性和传质是有益的但持液量过大将减少填料层的空隙和气相流通截面使压降增大处理能力下降。(填料层的压降在逆流操作的填料塔中从塔顶喷淋下来的液体依靠重力在填料表面成膜状向下流动上升气体与下降液膜的摩擦阻力形成了填料层的压降。填料层压降与液体喷淋量及气速有关在一定的气速下液体喷淋量越大压降越大在一定的液体喷淋量下气速越大压降也越大。将不同液体喷淋量下的单位填料层的压降DPZ与空塔气速u的关系标绘在对数坐标纸。(液泛在泛点气速下持液量的增多使液相由分散相变为连续相而气相则由连续相变为分散相此时气体呈气泡形式通过液层气流出现脉动液体被大量带出塔顶塔的操作极不稳定甚至会被破坏此种情况称为淹塔或液泛。影响液泛的因素很多如填料的特性、流体的物性及操作的液气比等。(液体喷淋密度和填料表面的润湿填料塔中气液两相间的传质主要是在填料表面流动的液膜上进行的。要形成液膜填料表面必须被液体充分润湿而填料表面的润湿状况取决于塔内的液体喷淋密度及填料材质的表面润湿性能。(返混在填料塔内气液两相的逆流并不呈理想的活塞流状态而是存在着不同程度的返混。造成返混现象的原因很多如:填料层内的气液分布不均气体和液体在填料层内的沟流液体喷淋密度过大时所造成的气体局部向下运动塔内气液的湍流脉动使气液微团停留时间不一致等。(四)填料的选择填料的选择包括填料种类的选择、填料规格的选择(散装填料规格的选择、规整填料规格的选择)、填料材质的选择等所选填料既要满足生产工艺的要求又要使设备投资和操作费用最低。(五)填料塔的内件填料塔的内件主要有填料支承装置、填料压紧装置、液体分布装置、液体收集再分布装置等。合理地选择和设计塔内件对保证填料塔的正常操作及优良的传质性能十分重要。(填料支承装置填料支承装置的作用是支承塔内的填料常用的填料支承装置有如图片所示的栅板型、孔管型、驼峰型等。支承装置的选择主要的依据是塔径、填料种类及型号、塔体及填料的材质、气液流率等。(填料压紧装置填料上方安装压紧装置可防止在气流的作用下填料床层发生松动和跳动。填料压紧装置分为填料压板和床层限制板两大类。(液体分布装置液体分布装置的种类多样有喷头式、盘式、管式、槽式及槽盘式等。(液体收集及再分布装置液体沿填料层向下流动时有偏向塔壁流动的现象这种现象称为壁流。壁流将导致填料层内气液分布不均使传质效率下降。为减小壁流现象可间隔一定高度在填料层内设置液体再分布装置。最简单的液体再分布装置为截锥式再分布器。截锥式再分布器结构简单安装方便但它只起到将壁流向中心汇集的作用无液体再分布的功能一般用于直径小于m的塔中。在通常情况下一般将液体收集器及液体分布器同时使用构成液体收集及再分布装置。液体收集器的作用是将上层填料流下的液体收集然后送至液体分布器进行液体再分布。常用的液体收集器为斜板式液体收集器。前已述及槽盘式液体分布器兼有集液和分液的功能故槽盘式液体分布器是优良的液体收集及再分布装置。(六)工艺流程的现状和发展趋势填料塔技术用于各类工业物系的分离,虽然设计的重点在塔体及塔内件等核心部分,但与之相配套的外部工艺和换热系统应视具体的工程特殊性作相应的改进。例如在DMF回收装置的扩产改造项目中,要求利用原常压塔塔顶蒸汽,工艺上可以在常压塔及新增减压塔之间采用双效蒸馏技术,达到降低能耗、提高产量的双重效果在硝基氯苯分离项目中改原多塔精馏、两端结晶工艺为单塔精馏、端结晶流程,并对富间硝基氯苯母液进行精馏分离,获得以上的间硝基氯苯,既提高产品质量,又取得了降低能耗的技术效果。综合考察各分离过程的优缺点:分离技术就是指在没有化学反应的情况下分离出混合物中特定组分的操作。这种操作包括蒸馏吸收解吸萃取结晶吸附过滤蒸发干燥离子交换和膜分离等。利用分离技术可为社会提供大量的能源化工产品和环保设备对国民经济起着重要的作用。为了使填料塔的设计获得满足分离要求的最佳设计参数(如理论板数、热负荷等)和最优操作工况(如进料位置!回流比等),准确地计算出全塔各处的组分浓度分布(尤其是腐蚀性组分)、温度分布、汽液流率分布等,常采用高效填料塔成套分离技术。而且,世纪年代以来,以高效填料及塔内件为主要技术代表的新型填料塔成套分离工程技术在国内受到普遍重视。由于其具有高效、低阻、大通量等优点,广泛应用于化工、石化、炼油及其它工业部门的各类物系分离。(一)设计方案简介一(方案的确定在化学工业中经常需要将气体混合物中的各个组分加以分离其主要目的是回收气体混合物中的有用物质以制取产品或除去工艺气体中的有害成分使气体净化以便进一步加工处理或除去工业放空尾气中的有害成分以免污染空气。吸收操作是气体混合物分离方法之一它是根据混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的。氨是化工生产中极为重要的生产原料但是其强烈的刺激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染因此为了避免化学工业产生的大量的含有氨气的工业尾气直接排入大气而造成空气污染需要采用一定方法对于工业尾气中的氨气进行吸收本次化工原理课程设计的目的是根据设计要求采用填料吸收塔吸收的方法来净化含有氨气的工业尾气使其达到排放标准。设计采用填料塔进行吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况从而使吸收过程易于进行而且填料塔还具有结构简单、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点从而可以使吸收操作过程节省大量人力和物力。本方案选用聚丙烯阶梯环作为填料设计填料塔规格为mm×mm×mm其主要参数如下:填料类公称直外径×高×比表面积空隙率个数堆积密度干填料型径厚nm(kgm)因子at(mm)Dmmd×h×mN塑料阶××梯环

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