如何设计精馏塔?如何改进与优化?

化工707 2018-09-27

萍萍 关注 化工707 昨天

精馏技术是广泛应用在石油化工、化学工业、精细化学品等工业领域的共性技术,几乎每种工艺流程都存在精馏分离单元过程;如何在工艺源头改进精馏技术,实现提高分离过程的效率、降低高能耗、实现节能减排等目标,首先要从塔器的工艺设计来实现!那么,如何设计精馏塔?如何优化参数呢?



设计步骤




根据流程整体工艺路线,确定分离要求,进行工艺参数计算得到回流比、进料位置、塔顶温度、塔底温度、进料组成、测线采出位置(多组分)、塔板数(板式塔)或填料高度(填料塔)等。之后再进行流体力学计算,计算出板间距、压降、塔高、塔径等参数由此选出塔板类型或填料类型等塔内部件。之后进行强度计算及校核,选出塔体壁厚及材料,最后确定控制方案。


工艺计算






工艺计算是根据进料组成与分离要求计算工艺参数,分为手算与软件计算两种,目前工业上多用软件进行模拟,我们在Aspen教程中会重点进行讲解。这里我们举一个最简单二元物系板式精馏塔的手动计算流程方便大家理解计算原理。


1、物料衡算与物性估算



对于二元物性而言物料衡算很简单,但是对于多元物系就必须先规定轻重关键组分。根据热力学方程估算物性参数,多采用逸度法或活度系数法。同时计算出物系汽液相平衡方程


2、确定塔板数



根据物料衡算结果计算R(min)=L/D,实际回流比一般为最小回流比的1.2-2倍。然后分别计算出精馏段、提馏段操作线方程。采用操作线方程与汽液相平衡方程交替主板计算确定理论塔板数,或采用图解法原理相同。再将理论塔板数除以塔板效率,得到实际塔板数。


3、实际设计流程



工业上应用的精馏塔多是物系复杂,带侧线采出,实际实际中多采用FUG法计算。


流体力学计算与塔内部件设计


流体力学计算多采用软件计算,而塔内部件多为定型部件或专利部件。这里介绍几种常见的塔板。





强度计算与绘制装配图



在完成内部设计之后,我们将根据压力、温度、介质环境等对塔体进行选材并计算出壁厚,载荷等参数。并提出加工要求绘制装备图。


确定控制方案绘制PID图



根据工艺要求,进行配套的仪表、阀门选型,确定控制方案,并绘制出带夹点控制的工艺流程图PID。


精馏塔优化




在对精馏塔进行优化时,首先要从众多参数中确定出独立的设计变量与可调设计变量。下面介绍几种常见的优化方式。


1、操作压力的优化


常规精馏塔单塔的压力优化相对较简单,在满足塔顶冷凝器的温度可以在最炎热的夏季也能够用自来水冷却的前提下,可以参用相对较低的操作压力以减少再沸器的热负荷。在实际设计的时候,由于增加壁厚而增加的设备费用将随着压力的增加而增大,在满足分离要求的前提下,低压(正压)相对有利。


2、理论塔板数与回流比的优化


理论塔板数越多,分离效果越好,制造成本越大。


3、进料位置和进料状态的优化


相同分离要求及板数下,回流比最小或冷凝器、再沸器热负荷最小;相同板数及回流比下,塔顶和塔釜产品的分离纯度最高;相同分离要求和回流比下,所需塔板数最少。


还想学习更多塔器工程计算及设计的相关知识吗?在设计实践中,可有遇到一些头疼的难题?快来参加“2018精馏技术应用及工程计算、设计案例研讨会”吧!


为了帮助广大企业工程技术人员了解最新精馏技术的应用,引用先进的适用技术;熟练掌握塔器工程计算及设计技术,解决设计及工程中遇到的热点和难点问题。2018年10月26日-28日“2018精馏技术应用及工程计算、设计案例研讨会”将在南京举办。届时邀请行业资深专家通过实例介绍最新精馏技术应用及各型塔器设计技术在工程实践上的经验,提炼和总结出塔器设计的原则和思路进行系统的交流研讨。请有关单位安排人员参加,现将研讨班相关事宜通知如下:


主办单位:中国化工企业管理协会

时间:2018年10月26日-28日(26日全天报到)

地点:南京市


会议主要研讨内容


  • 新型精馏塔填料、塔内件的开发应用;

  • 强度计算在塔内件设计中的重要性;

  • 工艺开发到工程技术转化中问题及解决方法

  • 高纯度多晶硅材料精密分离节能关键技术与设备

  • 间歇精馏塔设计、工艺动态控制模拟优化

  • 精馏技术的研究和开发、精馏塔的设计与制造;

  • 先进精馏技术工程设计及和设备;

  • ADV高性能塔盘技术和SP系列高性能填料技术工程实践;

  • 填料塔新技术;

  • 反应精馏及化工过程强化技术和工艺包开发、工程设计;

  • 分离小试、中试及模拟计算;

  • 新型垂直筛板塔盘(New-VST));

  • BZ系列超重力床新型高效精馏设备应用案例 ;

  • 制药过程中反应精馏技术的应用;

  • 连续精馏工艺流程、工艺原理、开工步骤及运行中出现的问题;

  • 超重力强化过程的技术在环保领域应用;

  • 共沸精馏技术过程优化研究及应用;

  • 萃取精馏系统的工艺流程及萃取精馏的aspen模拟案例;

  • 氯硅烷提纯节能工艺和塔内件选型案例;

  • 制药过程溶媒回收工艺技术及填料精馏塔设计案例;


出席专家及交流研讨内容


本次会议将邀请高等科研院所及优秀企业等单位具有丰富理论造诣和实践经验的专家做主旨技术报告。


嘉宾: 浙江工业大学之江学院院长、教授  计建炳

演讲题目:《待定》


嘉宾:浙江工业大学化学工程学院教授  姚克俭

演讲题目:《大通量高效DJ系列塔板的研究开发和工业应用》


嘉宾:北京化工大学化学工程学院教授  李群生

演讲题目:《现代精馏计算与塔器技术》


嘉宾:青岛科技大学石油加工和化工工艺研究所长、教授  仇汝臣

演讲题目:《化工精馏模型建立与工业应用》


嘉宾:天津大学化工学院教授  李士雨

演讲题目:《精馏过程的操作优化》


嘉宾:华中科技大学化学与化工学院化学工程研究所教授  王华军

演讲题目: 《反应分离耦合技术用于醚酯醇类物质制备的应用研究》


嘉宾:天津大学化学工程研究所副总工程师、研究员  孙津生

演讲题目:《待定》


嘉宾:上海交通大学化学化工学院副教授  阎建民

演讲题目:《精馏分离过程工艺方案设计的几点思考》


嘉宾:上海宏煜化工科技有限公司总工程师  善宏

演讲题目:《精馏分离过程工艺和设备选择的案例探讨》


嘉宾:天津奥展兴达化工技术有限公司总工程师  张兵

演讲题目:《待定》


嘉宾:河北工业大学工程流动与过程强化研究中心主任  陈文义

演讲题目:《待定》


嘉宾:天津大学化学工程联合国家重点实验室主任、教授  袁希钢

主讲题目:《待定》


(其他相关专家报告正在预约中,敬请关注……)


论文征集:


本次会议将面向全国征集与主题相关的学术报告、论文、调研成果,印刷会刊(论文集)作为会议资料,请提交论文的人员于10月20日前将论文363265693@qq.com。要求论文字数不超过5000字,文件格式为word文档。


报名参加


参会对象:


高校化工分离方向的硕博研究生;设计院、研究院、塔内件塔填料设计企业中从事精馏分离工艺设计的技术人员、研究人员,分离过程生产及设备内件研发、制造人员;从事分离工程及塔器新技术开发、操作应用、新产品制造等的工艺技术人员和项目负责人、工程师、经理、厂长等。


培训费用:


2500元/人(含会务费、资料费),每单位参会两人以上2200元/人。食宿统一安排,费用自理。


联系方式:


组委会秘书处:

电话:13121666780     

传真:010-63811996

电子邮箱:hghy2012@126.com

联 系 人:裴小明

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