《生物工程设备精馏》课件.ppt

6. 影响塔板效率的因素 1）塔板间距：对一定的蒸汽速度而言，塔板间距太小，易产生雾沫夹带现象，使塔板效率降低。但塔板间距过大时，若适当提高上升蒸汽的速度，又会使整个塔板高度增加 2）板上液层深度：液层太低，汽液接触时间很短或者根本没有接触就离开，将产生跑气现象。而液层太深而蒸汽速度不够大，液体可从升气孔渗漏流下，使塔板效率降低 3）水力梯度（板上液面落差）的影响： 当水力梯度较大时，当塔板上靠近受液区侧和靠近溢流区侧的板上液面高度差较大时，气体分布不均匀，汽液间接触不好，使塔板效率降低 4）塔板安装不水平或塔板凹凸不平，或升气孔分布不均，使塔板效率降低 5）塔板上溢流装置形式：当液流量为110m3/h以下,采用单叶型直径，当液流量为110m3/h以上，塔径在2m以上时。采用双流型半径流 6）被精馏物易起泡时，塔板效率降低 7）若板液体不断更新，汽液接触充分，可使塔板效率提高 8）回流比对精馏塔理论板数存在影响 6. 影响塔板效率的因素 全回流：塔顶蒸汽全部冷凝回至塔内，此时产品量为0，回流比R=α，精馏段操作线斜率为R/（R+1）=1，操作线和对角线重合，所需理论板数最少 最小回流比是指操作线和平衡曲线相切的回流比。此时需无数多块理论塔板 在操作线超过平衡曲线时，精馏操作不可能 实际回流比在全回流和最小回流之间 要求：1）满足蒸馏理论。2）要求生产操作费用最小 3）使设备费用最小 6. 影响塔板效率的因素 6. 影响塔板效率的因素 回流比小，塔板层数就多，设备投资就大。回流比逐渐增大，塔板层数相应减少，但塔内上升蒸汽量将随回流比的增大而增大，塔径需增大，使操作费和维持费增加 最小回流比公式： 式中：xp-----成品酒精浓度,mol/L x0-----进料层液相中酒精浓度,mol/L y0-----与进料层液相相平衡的气相酒精浓度，mol/L 8.塔径计算 1）精馏塔上升蒸汽量Vs的计算： 精馏塔上升蒸汽量以塔顶状态下计算： 式中：V1---塔顶上升蒸汽量,kmol/s T----塔顶温度，K P----塔顶压力，Pa 塔的上升蒸汽量可用下式计算： 式中：R-----回流比 P-----成品量，kg/s P醛酒------醛酒提取量，kg/s p-------塔顶温度压力下蒸汽密度,kg/m3 HT 2.塔内蒸汽速度v的确定 塔内蒸汽速度受3个方面的控制： 1）最大允许速度必须小于能引起“液泛”的气速 2）蒸汽速度的增大不至于引起雾沫夹带超过10% 3）保证汽液有足够的接触时间 塔内上升的蒸汽速度与塔板间距，塔板结构，操作条件，被蒸馏物的物理化学性质以及分离程度等因素有关 浮阀塔上升蒸汽速度v的计算公式： 式中：Pl，pv----分别为液体气体的密度,kg/m3 c-----负荷系数。与板间距，液层深度和密度有关 适宜的空塔速度V是最大允许气速的0.75~0.85倍 3）塔径D： 8。塔板布置: 1）浮阀塔板 a）鼓泡区：汽液两相接触的有效区域 b）溢流区：装置溢流堰及上下降液管的范围 c）安定区：溢流区和鼓泡区之间的区域 d）无效区：最外一层浮阀与塔壁间的区域 2）浮阀数目N： 浮阀数目一般由塔板开孔率决定，是塔板面积的8%~15% 式中：Ao----浮孔总面积,m2 Do-----阀孔直径,m F-1型浮阀Do=0.39m AT-----塔板截面积,m2 8。塔板布置: 在确定开孔率时，须先确定阀孔速度： 式中 v----适宜的空塔速度,m/s vo----阀孔速度，常压vo=（vo）kp （vo）kp----阀孔临界速度，即阀孔刚刚全开时的阀孔气速 34gF-1型浮阀的阀孔临界速度为 或采用浮阀刚刚全开时的动能因素Fo来计算vo 浮阀刚刚全开时Fo=8~12，式中pv为气相密度,kg/m3 减压蒸馏时，vo=（0.8~0.85)(vo)kp,塔内上升蒸汽量的体积流量为Vo 每层塔板上阀孔数N为： 3）降液管和溢流区： 对弓形降液管，单液流型塔板堰长Lw=0.6~0.8D，对于双流型则为0.5~0.7倍 8。塔板布置: 式中： hw----堰高，m hL----塔板上液层深度，m 一般=115mm左右 how—堰上液层高度 式中 E----液体收缩系数，一般E=1