蒸馏塔

更新时间:2022-07-06

蒸馏塔是稀有金属钛等材料及其合金材料制造的化工设备具有强度高、韧性大、耐高温、耐腐蚀、比重轻等特性;因此被广泛应用与化工、石油化工、冶金、轻工、纺织、制碱、制药、农药、电镀、电子等领域。

基本信息

中文名蒸馏塔
外文名Distillation tower
性质化工设备
具有强度高、韧性大
应用化工、石油化工、冶金

原理及分类

塔设备种类繁多,蒸馏塔是进行蒸馏的一种塔式气液接触装置。有板式塔与填料塔两种主要类型。板式塔与填料塔的比较是个复杂的问题,涉及的因素很多,选型时应考虑物料性质、操作条件、塔设备的性能,以及塔

设备的制造、安装、运转和维修等。蒸馏塔蒸馏原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组分挥发度不同的特性,实现分离。塔釜为液体,塔顶馏出气体。

蒸馏塔的工作原理并非只局限于提纯酒精。蒸馏塔的功能主要是为了分离混合液体,利用不同液体在不同条件下,如温度不同,挥发性(沸点)不同的原理进行液体分离,从而达到提纯效果。蒸馏塔主要分为板式塔与薄膜式塔。板式塔比较常见,其构造可分为板、重沸器冷凝器三个部分。

板式设计

一、塔高

板式塔的塔高由主体高度、顶部空间高度、底部空间高度以及裙座高度等部分组成。

1、主体高度

板式塔主体高度为从塔顶第一层塔盘至塔底最后一层塔盘之间的垂直距离。蒸馏操作常用理论塔板数的多少来表述塔的高低。确定塔板效率,从理论塔板数求得实际塔板数,再乘以塔板间距,即可求得板式塔的主体高度。

2、顶部空间高度

板式塔顶部空间高度是指塔顶第一层塔盘至塔顶封头切线的距离。为了减少塔顶出口气体中夹带的液体量,顶部空间一般取1.2—1.5m。有时为了提高产品质量,必须更多地除去气体中夹带的雾沫,则可在塔顶设置除

沫器。如用金属除沫器,则网底到塔盘的距离一般不小于塔板间距。

3、底部空间高度

板式塔的底部空间高度是指塔底最末一层塔盘到塔底下封头切线处的距离。当进料系统有15min的缓冲余量时,釜液的停留时间可取3~5min,否则须取15min。但对釜液流量大的塔,停留时间一般也取3~5min;对于易结焦的物料,在塔底的停留时间应缩短,一般取1~1.5min。据此,根据釜液流量、塔径即可求出底部空间高度。塔釜底部空间提供气液分离和缓冲的空间。

4、裙座高度

塔体常由裙座支承,有时也放在框架上用支耳支承。裙座高度是指从塔底封头切线到基础环之间的高度,由工艺条件确定。

(1)泵需要的净正吸入压头按塔釜的低液面进行计算。立式热虹吸式再沸器真空操作,需要塔裙座的高度较高。

(2)再沸器安装高度、长度等。

二、立式热虹吸再沸器入塔口

1、管口方位

(1)再沸器入塔口最好与最下一层塔盘的降液板平行安装。若因塔的布置及配管等原因不能平行安装时,必须考虑安装挡板。

(2)再沸器入塔口要注意人塔物流不得妨碍底部受液盘内的液体流出。

(3)如果是过热蒸汽入塔,为防止降液管内的液体受热而部分汽化,过热蒸汽入口管不宜放在降液管的旁边。

2、管口高度

管口高度应考虑:

(1)热虹吸再沸器入塔口连接在塔底部最下一层塔板下一定的距离。这个距离应能提供热虹吸再沸器气液相混合物(一般其气相质量分率占百分之五到百分之而是)气液相分离、气相在最下一层塔板再分布的气相空间即可。根据经验,通常热虹吸再沸器入塔口距离上部塔盘的距离是一个多板间距,500mm左右,一般不超过800mm。

(2)高于塔釜液位上限。热虹吸再沸器的推动力是密度差,通常热虹吸再沸器入口与热虹吸再沸器人塔口的密度差并不很大,推动力较小,如果返回口在液相区,就会加大阻力,使再沸器的流动性变差,影响到换热效果。另外,也造成液位不稳定,并且再沸器出口气液混合物冲破液层,有时会产生很大力量,损坏塔板和内件。

(3)立式热虹吸再沸器的布置及配管要求。立式热虹吸再沸器安装时其列管束上端管板位置与塔釜正常液面相

平,立式热虹吸再沸器至塔釜的连接管道应尽量短,不允许有袋形,一般不设阀门。

三、液位计

(1)液位计上方接管挡板

为了监视、调整釜内液量,塔釜上一定要设置一对液位计接口。其中上方接管口直接接在塔壁时,由于再沸器返回物料及沿塔壁下降液体等流入液面计的影响,会造成读数不准。须在上方接管处设置挡板,以使液面显示

准确、稳定。

(2)操作液位

塔操作时塔釜液位通常有正常液位、最低液位和最高液位。在有联锁控制时,还设有高高液位和低低液位。液位需要根据底部空间高度确定原则来确定。正常液位一般在最高液位的百分之五十到百分之六十。

(3)液位计长度

塔釜液位计长度应涵盖操作过程中各种工况的液位范围(正常液位、最低液位和最高液位),以对液位进行监视、调整。

四、塔釜系统整合设计

塔釜管口有时由塔内件厂家进行设计,设计单位审查图纸时,需要结合塔及再沸器的布置进行审核,关注各管口的高度设置是否合理;底部空间高度是否合理。

系统

一、蒸馏塔系统组成及布置

蒸馏塔系统由简单蒸馏塔、再沸器、冷凝器、回流罐等设备组成,一般按流程顺序,在符合规范的要求下,尽可能靠近布置,形成独立的操作系统。同类设备集中布置,如冷凝器一般布置在三层楼面上,回流罐布置在二

层楼面上,再沸器安装在蒸馏塔底部,泵布置在一层楼面上。这样不但整齐,美观,而且操作也方便。由于再沸器的特殊性,与其相关的设备及管路需精心设计。

二、蒸馏塔系统操作

通过再沸器加热塔底的液体,使其部分气化,由塔底再沸器入塔口进入塔,与下降液进行逆流两相接触,下降液中易挥发(低沸点)组分不断向蒸气中转移,蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移,蒸气愈接

近塔顶,其易挥发组分浓度愈高,而下降液愈接近塔底,其难挥发组分则愈富集,达到组分分离的目的。塔顶上升的蒸气进入冷凝器,冷凝液体的一部分作为回流液返回塔顶,其余部分则作为馏出液送出。塔底流出的液体,其中一部分送入再沸器加热返回塔中,另一部分液体作为釜残液采出。

三、热虹吸再沸器

1、热虹吸再沸器原理

热虹吸再沸器利用蒸馏塔的液面和再沸器液面的压头差作为动力驱动液体重力循环流动,使蒸馏塔底部的液体流向再沸器。液体一部分在再沸器内被气化,回到塔内,达到蒸气和液体分离。为了保证再沸器的正常工作,必须保证有一定的压差来克服管道、再沸器内压降和两相的静压

2、热虹吸再沸器安装高度要求

蒸馏塔底部的液体流入管道,越往上压力就越低。如果液体上升的管子很高,压力会降低到使管内产生气泡(由空气或其他成分的气体构成)。虹吸作用高度就是由气泡的生成而决定的。因为气泡会使液体断开,气泡两

端的气体分子之间的作用力减至0,从而破坏了虹吸作用。热虹吸再沸器安装位置不是越低越好。

3、立式热虹吸再沸器特殊要求

立式热虹吸式再沸器如为真空操作,则不适宜黏性较大的液体和带固体的物料,同时还要求塔裙的高度较高。卧式热虹吸式再沸器则对塔釜液位和压降要求不高,比较适用于真空精馏。蒸馏塔是一个高效的、节能的蒸馏塔型,根据所设计参数可设计多种规格,满足不同生产能力的要求。

石油化工应用

流程

第一,确定方案。确定具体的装置流程时需注意整个流程均使用的三段汽化方式,实现初馏塔以及常压塔、减压塔的合理化设置。

第二,确定汽化段数。综合参考该企业原油所具备的相应特征,建议选择使用初馏塔设备,旨在能够更好地适应各类型条件情况变化。在原油材料中,温度在三百五十摄氏度馏分之上高沸点馏分能够被看作是催化裂化、馏分润滑油以及加氢裂化等对应设备装置所需运用的主要原料。经过对上述原因的分析,有必要实施减压塔设备的有效设置。

第三,择取换热策略。结合该企业炼油实际情况以及相关经验,综合各方面因素,大致可得出相应流程内容。将四十至五十摄氏度的原油采取脱水以及脱盐措施,而后分两路完成换热;常顶塔顶汽油组分冷凝冷却,其中一部分会进入到塔顶并起到良好的回流作用,另一部分继续实施冷却后由装置输出。在此需要注意的是,常压蒸馏是否要采用两段汽化流程应根据具体条件对有关因素进行综合分析,如果原油所含的轻馏分多,则原油经过一系列热交换后温度升高,轻馏分汽化,会造成管路压力下降,其结果是原油泵的出口压力升高,换热器的耐压能力也应增加。

节能措施

一般来说,炼油厂可谓是拥有着巨大能耗的生产实体,常减压蒸馏装置是其中最为突出运用的一种设备。所以说,充分实现能源的优化运用,将装置能耗尽可能降至最低已然成为生产设计进程当中关键要点问题,为此需采用较为合理的节能措施。第一,优化改进工艺进程,常减压蒸馏设备建议使用初馏塔流程,旨在实现加热炉负荷的有效减少;为充分减少冷却负荷,要求常压塔顶运用二段冷凝回流流程;增加常压塔的循环回流可实现热流换热温度的优化提高,尽可能将塔顶的冷凝冷却负荷减少,进而提升设备对应的热回收率。第二,优化操作加热炉设备,尽可能提高使用效率;针对所产生的低温余热实施回收利用;选用新型的换热设备,充分提升实际的换热效率;尽可能实现用汽状况的优化改善,降低整体性消耗。


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