Detailliertes Design der Destillationsanlage
1. Kernprinzipien der destillierten Ausrüstung
Destillation wird durch Siedepunktunterschiede in den einzelnen Komponenten der Mischung getrennt, indem mehrere gemeinsame Operationen der teilweisen Verdampfung und Kondensation verwendet werden, so dass die leichte Komponente (niedriges Siedel) in der Gasphase angereichert und die Neukomponente (hohes Siedel) in der flüssigen Phase angereichert wird. Zu den Kernmechanismen gehören:
Rückflussmechanismus: Der Flüssigkeits-Phasen-Rückfluss auf der Spitze des Turms und der Dampf-Phasen-Rückfluss unter dem Turm bieten die Kontaktbedingungen für Gas und Flüssigkeit, um die Massentransfer zu erreichen.
Massentransportkraft: schlechte Gas-Flüssigkeitskonzentration (Δy, Δx) treibt die Komponententransfer an, leicht flüchtige Komponenten von der Flüssigkeitsphase in die Gasphase verbreiten, schwer flüchtige Komponenten umgekehrt übertragen.
Wärmeübertragung: Flüssigkeitsverdampfung Wärmeabsorption wird durch Dampfkondensation zur Verfügung gestellt und bildet einen thermischen Gleichgewichtszyklus.
Hauptzusammensetzung und Funktion von Destillationsgeräten
Distillierter Turmkörper
Struktur: Aufrechter Zylinder, Material nach Materialeigenschaften (z. B. Edelstahl, Keramik, Glas) ausgewählt, Höhe von mehreren Metern (Labor) bis zu Dutzenden Metern (Industrie).
Funktion: Bereitstellung von Gas-Flüssigkeit-Übertragungsraum für die Trennung durch die Komponenten im Turm.
Schlüsselkomponenten:
Eingangsöffnung: Je nach Trennungsbedarf in unterschiedlichen Höhen geöffnet.
Temperatur- und Drucküberwachungsanschlüsse: Überwachung des Zustands im Turm in Echtzeit.
Menschenlöcher: für Reparatur und Wartung.
Trennbauteile im Turm
Füllturm:
Füllstofftyp: Bauer-Ring, Sieb-Wellenfüllstoff usw., bietet eine Flüssigkeits-Gaskontaktfläche.
Unterstützungsstruktur: Die Grillplatte und der Hump stützen das Füllgewicht und erlauben den gleichmäßigen Durchgang des Gases.
Flüssigkeitsverteiler und Umverteiler: Gewährleisten Sie eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit und reduzieren Sie den „Wandstromeffekt“.
Plattenturm:
Türmplatte Typ: Sieb-Platte, Schwimmventil-Turm-Platte, Blasen-Turm-Platte usw., durch Sieb-Loch oder Schwimmventil, um das Gas durch die Flüssigkeitsschicht zu Blasen Kontakt zu bilden.
Flüssigkeitsrohre und Flussbehälter: Verbinden Sie benachbarte Platten, um die Flüssigkeitshöhe und den Flüssigkeitsstrom zu steuern.
Zusatzgeräte
Wiederkocher: Die beheizte Flüssigkeit unter dem Turm erzeugt steigenden Dampf, der destillierte Kraft liefert.
Kondensator: Kühlt den Dampf auf dem Turm in eine Flüssigkeit für den Rückfluss oder die Entnahme des Produkts.
Rückflussbank und Rückflusspumpe: Speichern von Kondensat und Steuern des Rückflusses, um den Kreislauf im Turm aufrechtzuerhalten.
Zufuhrpumpen und Durchflussmesser: Zufuhr von Rohstoffen und Überwachung des Durchflusses, um eine stabile Zufuhr sicherzustellen.
Schritte zur Konstruktion von Destillationsgeräten
Berechnung der Prozessparameter
Bestimmung der Trennungsanforderungen: Berechnen Sie das Rückflussverhältnis, die Zufuhrstellung, die Temperatur auf der Spitze des Turms und unter dem Turm basierend auf der Zufuhrzusammensetzung und den Anforderungen an die Reinheit des Produktes.
Berechnung der theoretischen Anzahl:
Verwenden Sie die Betriebsliniengleichung und die Gas-Flüssigkeits-Phasengleichung abwechselnd, um die Anzahl der theoretischen Türmplatten durch Diagramm zu bestimmen.
Die tatsächliche Anzahl der Platten = die theoretische Anzahl der Platten / die Effizienz der Platten (in der Regel 0,6-0,8).
Optimierung des Zufuhrzustands: Anpassung der Zufuhrposition an den thermischen Zustand des Materials (kalte Zufuhr, Schaumstoffzufuhr usw.), um den Trenneffekt zu optimieren.
Flüssigkeitsmechanische Berechnung
Plattenabstand und Druckabfall: Berechnung durch Softwaresimulation oder empirische Formeln, um einen reibungslosen Fluss von Gas und Flüssigkeit sicherzustellen.
Turmhöhe und Turmdurchmesser: Abhängig von der Verarbeitung und der Trennungsanforderungen müssen große Turme segmentiert hergestellt und transportiert werden.
Wahl der Plattentyp: Wählen Sie eine Siebplatte, eine Schwebende Ventilplatte oder einen Füllturm nach den Materialeigenschaften (z. B. Korrosion, Viskosität).
Festigkeitsberechnung und Materialauswahl
Berechnung der Wanddicke des Turms: Bestimmung basierend auf Druck, Temperatur und Mediumsumstand, um die Sicherheit der Geräte zu gewährleisten.
Materialauswahl: Berücksichtigung der Korrosionsbeständigkeit (z. B. Edelstahl für sauere Materialien), der Kosten und der Bearbeitungseigenschaften.
Montageplan: Bearbeitungsanforderungen stellen, um die Verbindungsart und die Größe der einzelnen Komponenten zu bestimmen.
Kontrollprogramm festgelegt
Instrumentauswahl: Konfigurieren Sie Drucksensoren, Temperaturregler usw. für Echtzeitüberwachung.
Ventilsteuerung: Regelt die Zufuhrmenge, den Rückfluss und die Wärmelast des Wiederkochers durch Regulierung des Ventils.
PID-Diagramm: Zeichnen Sie einen Prozessablauf mit Klemmensteuerung, um den Betrieb und die Wartung zu begleiten.
Strategie zur Optimierung von Destillationsanlagen
Optimierung des Betriebsdrucks
Unter der Voraussetzung, dass die Kühlbedingungen des Kondensators erfüllt werden, reduziert der niedrigere Betriebsdruck die Wärmelast des Wiederkochers und reduziert den Energieverbrauch.
Gleichgewicht zwischen Rückflussverhältnis und Anzahl der Platten
Eine Erhöhung des Rückflussverhältnisses verringert die Anzahl der theoretischen Platten, erhöht jedoch die Belastung des Kondensators und des Wiederkochers. Das geeignete Rückflussverhältnis ist der Wert, wenn die Summe der Betriebskosten und der Ausrüstungskosten minimal ist (in der Regel 1,2-2 Mal das minimale Rückflussverhältnis).
Stellung und Zustandsanpassung
Anpassung der Zufuhrposition an die Zufuhrwärme (q-Wert), um die Verteilung der Distillationssegmente und der Anzahl der Distillationssegmentplatten zu optimieren. Wenn z.B. der q-Wert verringert wird, erhöht sich die Anzahl der Platten, die für die Destillation benötigt werden, und die Zuführposition sollte nach unten verschoben werden.
Integrierte Wärmenutzung
Verringern Sie den externen Energieverbrauch durch Vorwärmung von Rohstoffen oder Heizung mit Dampfüberwärme auf dem Turm. Beispielsweise kann der Dampf auf der Spitze des Turms bei der Benz-Tyrolein-Trennung als Wärmequelle für Tieftemperatursysteme verwendet werden.
Typische Anwendungsfälle: Benzen-Tyrolein-Trennturm
Entwurfsanforderungen
System: Benz-Tyrol-Mischung (40% Tyrol).
Verarbeitung: 5600 Tonnen / Monat (Rohflüssigkeitsstrom 8000 kg / h).
Betriebsdruck: Normaldruck (vermeiden Sie erhöhte Drucke, die zu erhöhten Gerätekosten und zu erhöhten Trennungsschwieren führen).
Rückflussverhältnis: Nehmen Sie das doppelte Mindestrückflussverhältnis, um die Betriebskosten und die Gerätekosten auszugleichen.
Geräteauswahl
Türmplattentyp: Siebturm (einfache Struktur, niedrige Kosten, Druckreduzierung, große Produktionskapazität).
Erwärmungsmethode: indirekte Dampferwärmung des Wiederkochers.
Kühlmittel: Konstruktionswasser (Ausgangstemperatur 40 ° C), um die Kühlwirkung und den Wasserverbrauch auszugleichen.
Optimierungsmaßnahmen
Wärmenutzung: Dampfrestwarme auf dem Turm wird für die Vorwärme von Rohstoffen oder Heizung verwendet.
Betriebsbelastbarkeit: Bei der Konstruktion werden Rohstoffkonzentrationen und Temperaturänderungen berücksichtigt, um sicherzustellen, dass sich die Geräte an unterschiedliche Arbeitsbedingungen anpassen.