大型空分设备精馏塔的研制_杨修玲

精馏塔用填料支撑格栅结构优化设计

尸．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｂｅａｉｎｒｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｍｍｏｎｅｍｐｉｉｃｒａｌｍｏｄｅｌｓｆｏｒｒｅｃｔｉｉｃｆａｔｉｏｎｔｏｗｅｒ－ｐｕｒｐｏｓｅｐａｃｋａｇｅｓｕｐｐｏｒｔｇｒｉｄｏｆｔｈｅａｉｒｓｅｐａｒａｔｉｏｎｐｌａｎｔｉｓａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈｌａｒｇｅｓｉｚｅｄｉｎｆｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅＡＮＳＹＳ，ｔｈｒｅｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｓｃｈｅｍｅｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｒｅａａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｐｏｉｎｔｏｆ
ＺｈｏｎｇｓｈａｎＲｏａｄ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１４，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ；２，３，４．ＤｅｓｉｇｎｉｎｇＩｓｔｎｉｔｕｔｅ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ
摘要：运用大型有限元分析软件ＡＮＳＹＳ，对空分设备精馏塔用填料支撑格栅常用的经验模

空分设备精馏塔的设计与研究

空分设备精馏塔的设计与研究空分设备精馏塔的设计与研究杨修玲(杭州杭氧股份有限公司设计院,浙江省杭州市东新路388号310004)摘要:介绍精馏塔的设计与工艺制造,着重分析了精馏塔塔盘结构形式的确定,筛板塔和规整填料塔的水力学计算,精馏塔的强度计算与稳定性校核.关键词:空分设备;精馏塔;筛板塔;规整填料塔;设计;安装中图分类号:TB657.6文献标识码:A DesignandresearchofdistillationcolumninairseparationunitY angXiuling(DesigningInstitute,HangzhouHangyangStockCo.,Ltd.,388DongxinRoad,Hangzhou 310004,Zhejiang,P.R.China)Abstract:Thedesignandmanufacturingprocessofthedistillationcolumnareintroduced.Th edeterminationofcolumntraystructure,thehydrauliccalculationofsieve—platecolumnandstructuredpackingcolumn,the strengthcalculationandstabilitycheckofdistillationcolumnareemphaticallyanalyzed. Keywords:Airseparationunit;Distillationcolumn;Sieve—platecolumn;Structuredpackingcolumn;Design;Installation随着现代化工业的发展,空分设备日趋大型化,精馏塔也日趋大型化.杭氧生产的大型空分设备,经历了20000m/h,30000m/h,40000m/h,50000m0/h,60000m3/h几个阶段,这些空分设备相继一次性开车成功的实例表明:杭氧空分设备精馏塔性能良好,运行稳定.现从设计的角度对空分设备精馏塔的设计与研究略作介绍,希望能对大家有所启发.1精馏塔塔盘结构形式的确定塔盘结构形式的确定是整个精馏塔设计的关键所在,它对整个精馏塔的设计起到前导性作用.采用不同塔盘结构形式的精馏塔所选用的设计方法不相同;而且,塔盘结构形式的确定还会影响精馏塔的生产成本和周期,影响整个空分设备的运行阻力等重要参数.一般来说,精馏塔塔盘结构形式有筛板和规整填料两种,无论采用哪种结构形式,精馏塔性能都是一样可靠.筛板塔的造价低,运行阻力却很大;规整填料的自身特点决定了规整填料塔的运行条件越是接近真空环境其性能越好.综合考虑上述因素,并结合客户投资意愿,杭氧设计的精馏塔,一般下塔采用筛板塔,其余的塔采用规整填料塔.2精馏塔的水力学计算精馏塔的水力学计算很复杂,不同结构塔盘的水力学计算也有很大不同;在不同的计算资料里,计算的具体方法也不尽相同.下面分别介绍筛板塔和规整填料塔的水力学计算.2.1筛板下塔的水力学计算对流型筛板下塔的水力学计算方法最初来源于收稿日期:2008—11-11;修回日期:2008.12—02作者简介:杨修玲,女,1975年生,工程师,毕业于甘肃工业大学化工工艺专业,现在杭州杭氧股份有限公司设计院从事单元设备设计工作.32?德国林德公司10000m3/h空分设备的实习总结.空分设备发展到今天,塔器大型化使得塔的放大效应越来越明显,原来的计算方法已经不再适用.精馏塔设计人员经过不断的研究与探索,在总结实践经验的基础上针对大型空分设备摸索出了一套自己的计算方法.多次实践证明,这种计算方法可行而且可靠.2.1.1塔径的确定塔的设计工艺参数确定以后,塔径基本上就可以确定了.确定塔径Di,首先必须确定空塔速度Ⅳa.空塔速度的选取必须恰当,既不能使塔板在下限操作时发生不均匀鼓泡,又不能使其在上限操作时出现雾沫夹带和液泛现象,同时还要考虑合适的气液接触时间.空塔速度Wa确定以后,根据公式Fa=V÷Wa=nDi/4,可以计算出塔板的面积Fa和塔径Di(公式中代表气体流量).2.1.2塔板通道数的确定在塔板的水力学计算中,溢流强度是一个很重要的参数,它贯穿于整个水力学计算过程.合理的塔板结构,应该把溢流强度控制在一个合理的范围内,这样设计的整塔性价比才会高.在液体量一定,塔径确定的情况下,只能通过改变通道数来改变溢流强度.根据上述规则,对于常规流程30000m0/h等级以上的空分设备,杭氧的筛板下塔就开始采用四溢流塔板结构.2.1.3塔板各区域的比例分配塔板各区域的比例分配是筛板塔设计是否成功的关键.合理的比例分配,首先保证各区域的气液处理量和气液接触的停留时间与本区域的处理能力相一致;其次能够很好地控制气液平衡,使各区域上的物流经过传质后得到无组分差异的物流.要想得到合理的区域比例,必须先确定好溢流斗和接液槽的大小.溢流斗在塔板l中既是引导液体下流的降液管,又是实现气液分离的分离器.溢流斗的大小设置必须合理,既不能太大,也不能太小;既要考虑把尽可能多的面积让给气液传质区域(即孔板部分),又要考虑实现气液分离,避免气液返混.接液槽又称受液盘,当塔板溢流斗的大小确定后,接液槽只要不阻挡液体流向塔板进行传质就可以.2.1.4孔板开孔率的确定孔板是塔板上进行气液接触的传质区域,开孔率的大小直接影响精馏塔的传质效果.开孔率的大小要综合考虑,把下限操作时不漏液,上限操作时不产生雾沫夹带和液泛现象作为开孔率选择的依据同时考虑控制合适的阻力范围.2.1.5塔板间距的确定塔板间距是影响塔高度的主要参数,它关系到塔的制造成本和性能指标.利用尽量小的空间,选择尽量少的塔板实现尽可能充分的精馏目标,是塔板间距确定的主要原则.为了使整塔设计得具有较高的性价比,塔板间距必须控制在合理的范围内.凡塔板上影响塔板间距的设计参数(如各进出口的堰高,溢流斗的结构形式等),都应该尽可能做到优化设计.杭氧除了在四溢流塔板各区域的比例分配方面积累了一定的设计经验外,其自主开发的四溢流塔板溢流斗的结构形式也向着更有利于实现气液分离的方向不断优化.溢流斗结构形式的优化降低了塔板间距,提高了塔的性价比.2.2规整填料塔的水力学计算空分设备精馏塔除下塔外还包括上塔,粗氩塔和精氩塔,杭氧所设计的精馏塔中主要在上塔,粗氩塔和精氩塔采用规整填料塔.与采用筛板塔相比,规整填料塔的运行阻力更小,操作弹性更大(主要更利于下限操作).这也是近年来规整填料塔应用越来越广泛的原因之一.规整填料塔的水力学计算没有现成的经验可借鉴,国内外可利用的相关资料也是寥寥无几.经过多年的摸索,总结与实践,杭氧开发了自己的计算方法.多次使用证明,这种计算方法是安全,正确,可行和可靠的.在不同项目的氩塔工艺参数中除了产量和纯度的差别以外,其他操作参数(温度,压力等)都相差不大,所以常常采用对比经验的方法进行设计;加之其设计计算方法与上塔是相通的,所以现以规整填料上塔的水力学计算为例来介绍.2.2.1塔径的确定上塔一般有5或6个分离段,每个分离段都对应不同的工艺参数,设计起来比较复杂.为了简化制造与计算,提高塔的性价比,选择统一塔径进行设计.33?填料塔的各分离段中,氧的抽出口到氩馏分的抽出口之间所需要的理论塔板数最多,制造时花费的成本最大,所以选择以此段为基准进行设计.选择适合此段的填料型号,求取泛点气速(或泛点F 因子),再根据泛点气速(或泛点F因子)选取合理的空塔速度(或实际F因子),然后根据空塔速度(或实际F因子)确定最后的塔径.其他各分离段则根据不同的气,液负荷选取合适的填料,必要时缩放塔径.2.2.2填料高度的确定填料是填料塔设计的关键,直接关系到塔的分离效果.填料型号一旦确定,在空分设备操作条件与气液负荷一定的前提下,该填料的效率也就确定了.填料的效率一般用每米填料相当的理论塔板数来表示,相当的理论塔板数越多,填料的效率越高. 填料的效率与填料的结构形式,几何特性,操作负荷和介质的物性有关,理论上是可以计算出来的. 空分设备精馏塔的填料高度除了利用计算出来的填料效率进行选取以外,还必须结合实际经验, 根据具体项目所要求的侧重点来确定.2.2.3填料压降的计算杭氧进行填料压降的计算,常用关联式和冷模试验所得的压降曲线.在上塔的整塔设计中,使用两种方法计算得到的结果是一致的,与实际开车的结果也相吻合,一般都控制在6kPa左右.2.2.4液体分布器的设计为了充分发挥填料的传质效果,也为了实现塔内外物料的传承,填料塔内常常设置多只液体分布器.'液体分布器的设置必须注意做到以下四点:①保持足够的液位以保证物料的混合均匀和分布器的稳定分布;②分布器的分布点数必须足够多,分布效果才会好;③分布器分布点数的布置必须在整塔的圆截面上尽可能均匀分布,在塔的近筒壁处通常设置支承圈,由于结构的原因,支承圈位置处的分布点数往往比中心位置处还要多一些;④分布器上的液体小孔不能太小,以防止小孔堵塞,影响分布性能.2.2.5塔其余内件的设计塔的其余内件包括填料的支承装置,压紧装置和液体收集器等.填料的支承与压紧装置必须足够牢固,所占的面积尽量小,以便于尽可能增加塔的34?有效利用面积;液体收集器必须注意保持良好的收集效果,同时起到气体均布的作用.杭氧所设计的液体分布器,同时具有气液均布,填料支承和液体收集的综合作用,它结构简单,制造方便,所占空间小(每只分布器的高度仅有600mm左右),是经济,高效的分布器.3精馏塔的强度计算与稳定性校核3.1整塔的稳定性计算在国内标准中,《钢制塔式容器》(JB4710)是关于塔器稳定性设计的主要设计准则,是建立在地震反应谱理论基础上的;《铝制焊接容器》(JB/ T4734)则是铝制产品的设计规范,但它并没有涉及塔式容器的计算方法.杭氧所设计的精馏塔,多属铝制(而非钢制)产品,而它又是通过螺栓与钢制基础架连接在一起(远离地面的反应谱曲线与地面加速度的反应谱曲线肯定不能吻合在一起),所以整塔的稳定性计算既没有现成的经验可利用,也没有与之相适应的标准来参照.所以,杭氧精馏塔的设计,在稳定性计算方面综合依据《钢制塔式容器》和《铝制焊接容器》2 个标准,采用《钢制压力容器一分析设计》(JB 4732)的方法进行;对于一些地震烈度较大区域的精馏塔设计,还采用了PVELITE软件进行双重校核.3.2塔内件的强度设计与校核3.2.1塔内支承件的设计与校核塔内承重的内件常见结构有格栅式,圆板式,梁式和环式,一般采用应力分析的方法来进行这几种结构形式支承件的设计与校核.下面对这几种结构形式的支承件在同一承重(按承重50t计)和同一塔径(按内径~b5000mm)条件下进行分析对比.3.2.1.1格栅式支承格栅式支承件的应力最大处分布在近塔壁,各支承板的两端处,而最大挠度出现在塔中心,各支承板的中心位置处.当高度不变,各支承板的间距不变时,随着各支承板厚度的增加,应力减小,挠度减小;当厚度不变,各支承板的间距不变时,随着高度的增加,应力减小,挠度减小.总结得出:增加高度是减小应力和挠度的最有效方法.在承重50t,内径~5000mm精馏塔的条件下,选用高度为80mm,各支承板的间距为500mm的铝(5083)格栅做支承时,各支承板的厚度取22mm时,最大应力为406.177MPa;当厚度增加到33mm时,最大应力就降低为221.098MPa,但仍然不合格.当高度为150mm,厚度仍按33mm计算时,最大应力仅为67.193MPa,选择的格栅尺寸就合格.3.2.1.2圆板式支承圆板式支承件结构简单,当承重和塔径固定时,它的应力分析结果只取决于板的材质和厚度. 在承重50t,内径~5000mm精馏塔的条件下,选用5083的铝圆板支承,当板厚为20mm时,最大应力为289.216MPa,不合格.当板厚为40mm 时,最大应力为119.868MPa,才刚刚合格.3.2.1.3梁式支承梁式支承的梁有的用型材(例如角铝或角钢,槽铝或槽钢,工字铝或工字钢等)制作,有的用支承板制作,还有的用板折弯成一定的形状来制作而成.支承板制作的梁相当于从格栅式支承中去除了一个方向的支承板,所以它的受力情况与格栅式支承的类似,在同等高度,承重相同,同一塔径,使用相同材质的情况下,所需要的支承板厚度更大. 型材结构的梁当中受力最好的为工字铝或工字钢结构,其承载能力大,不易变形.在承重50t,内径~4800mm精馏塔的条件下,工字铝的最大应力出现在下板与立板交接的拐角处,仅102.066MPa;挠度最大处仍然在中间梁的中间处, 为12.062mm.3.2.1.4环式支承环式支承的环有板做的也有型材做的,在同样厚度和同样材料的情况下,型材做的比板做的受力情况要好很多;就是对于板做的环,它所需要的厚度也远小于圆板结构的支承.环式支承结构最简单,材料最省,所以被广为使用.当然,不同的使用条件要选用不同结构的支承:梁式支承有一定的方向性,环式支承只能用于自支承良好的内件支承(或是与其他支承配合使用)等等,在设计选用时要谨慎考虑.3.2.2塔板挠度的计算在承重50t,内径~4800mm精馏塔的条件下,塔板选用lmm的5052铝板,并采用5052的铝螺栓来进行定位和支承(塔板上的铝螺栓有128个,按长400mm,宽350mm的矩形分布).用应力分析的方法核算结果如下:挠度和应力的最大处都位于螺栓的固定位置,最大挠度为0.003735mm,最大应力仅4.818MPa.塔板挠度和应力计算如图1,2所示.图1塔板挠度计算图35?图2塔板应力分析图可见,选取这种结构是合理的,各零部件的厚在大型规整填料塔安装和一些筛板塔的安装上,立度也已经足够.装工艺应用得越来越广泛.4制造工艺的确定5结束语精馏的实现,不仅依赖于可靠的设计,先进的工艺与制造技术更是精馏得以实现的保障.为了使设计思路得以实现,设计人员在设计时尽可能考虑详尽,给予足够的可能和保障;工艺与制造人员也尽可能考虑周密,忠于设计,发挥设计. 卧装是杭氧生产精馏塔的常见制造方式.这种制造方式用滚轮架做工具,用保证水平度和直线度的方法来保证塔的垂直度.它不仅简单,方便,而且塔内垃圾易于清除,塔内的清洁度和油含量容易控制.最重要的一点是,塔的制造与检验都在人力所触及的范围内,能够及时发现问题,并就地解决问题.这种制造方式被广泛应用在筛板塔和规整填料塔的生产组配安装上.立装也是杭氧生产精馏塔时经常采用的制造方式.它利用吊机做工具,把塔内件逐一进行安装.立装组配精馏塔的时候,生产人员往往站在塔外的安装平台上进行观察,用安装工艺模具把相应的塔内件安装在相应的位置上.当进行检验和修正等工序时,通常需要搭建平台,做好塔内件的保护工作.但是,立装的塔最接近于实际运行状况,立装状况的好坏最能反映现场的实际运行工况.所以,36?大型空分设备精馏塔在杭氧的发展总体来说是成功的,但也必须清醒地认识到,与国内外同行业的水平相比,还存在着差距和不足,如与林德,液化空气等公司相比,杭氧所设计的精馏塔有些偏高,制造略为粗糙,结构安排方面有些不够紧凑等等.这些都是有待优化和进步的地方.工业的现代化发展,迎来了空分设备的革新时代;精馏塔的大型化发展,对运输,制造,尤其是设计提出了更高的要求.为了节能降耗,消除塔的放大效应,利于运输和便于车间制造等,空分行业的设计水平有待更进一步的提高.近年来,杭氧采用筛板下塔,其余为规整填料塔的精馏塔设计结构,基本实现了高性价比,赢得了广大用户的好评.在此基础上,应该把主要精力投入到开发新结构形式的塔盘和研究现有结构形式塔盘的优化上.相信不久的将来,杭氧的精馏塔技术会站在世界的前列,杭氧会生产出高效率,多产出,低成本和低消耗的高档产品,为我国现代化工业的发展贡献更多的力量.。

精馏塔液悬处理技巧

流斗内液面越涨越高，直小，或结合产品氧，氮产量以及膨胀空气量改变主要以减少的方式，
至与塔板上的液面相平，这样可保证产品纯度情况下（5%~8%的量 FRQC- 2/3 膨胀空气量）
液体无法下流时，就形成对原周期进行破坏，观察衰减幅度，10~15 次调整后即可恢复正常
液悬[1]。如图 2。
平稳的精馏工况。
定，波动很大。
调整后我看到了趋势曲线逐渐平稳。
1.2.3 下塔 C1 或上塔 C2 阻力明显增加，PDI- 1/2 正常是 12- 16/
本次液悬处理历时 3.5 小时成功完成。
液空或液氧液面逐渐下降到一定程度时，当阻力增大到一定时，突
3 结论
然下降，此时液空或液氧液面剧增，随后下塔或上塔阻力开始上升，此次液悬处理，在不减产品取出量，不停车静塔的前提下，通过
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科技论坛
精馏塔液悬处理技巧
马志敏（大庆石化公司水气厂空分车间，黑龙江大庆 163714）
摘要：本文通过对精馏原理的认真研究结合实际操作，摸索出了液悬工况的规律，从而总结出了一种不减产品取出量，不停车静塔的快速处理液悬工况的途径和技巧，彻底解决了液悬处理的难题，从而为确保空分装置安全平稳长周期运行做出了贡献。
离成氧和氮。空气的初次精馏是在下塔进行的，在下塔获得富氧液悬。相关参数如 FRQC- 1，FRQC- 2，FRQC- 3，膨胀空气量等；PDI- 1/2
空和液氮，富氧液空依靠下塔压力经节流阀送入上塔中部，从下塔波动过大。
上部引出一部分液氮，仍然依靠下塔压力经过节流阀送入上塔上
2 液悬处理
部，这些液体在通过节流阀之前，往往先在过冷器中被过冷。再次分
关键词：空分塔；液悬；溢流斗阻力；塔板阻力

大型空分设备空压机控制系统的设计和研究

Ｄｅｉｎａｄｓｕｙｏｉｏｒｓｏｏｔｏｙｔｍｆｌｒｅｓｚｄｓｇｎｔｄｆａｒｃｍｐｅｓｒｃｎｒｌｓｓｅｏａｇ－ｉｅａｒｓｐｒｔｏｌｎｉｅａａｉｎｐａｔ
Ｃｕｈｓａｉｕｈｎ，Ｇａｎｎ，ＸｉｎｅＳｏＹａｊｕｏｇＷｉ
对空压机的控制系统进行设计、研究，提出了控制系统具体的测控内容和目标，对不同的控制内容进行了理论设计，开发了适合空压机ＤＣＳ控制系统的监测、控制软件。
ห้องสมุดไป่ตู้
关键词：大型空分设备；离心压缩机；ＤＣＳ控制系统中图分类号：ＴＢ６３６文献标识码：Ｂ
前言
空压机是空分设备中不可或缺的关键设备，由
１空压机控制系统介绍
为保护离心压缩机操作及运行的安全，防止意外事故的发生，工艺流程设有各种安全、保护和联
机械、润滑、冷却、电气和控制等系统组成，其稳
（ｓｇｉｇＩｓｉｕｅＫａｆｎｒｅａａｉｎＤｅｉｎｎｎｔｔｔ，ｉｅｇＡｉＳｐｒｔＰｌｎＧｒｕＣ，Ｌｄ．２ＧｏｇｕｎＲｏｄ，ｏａｔｏｐｏ．ｔ，８ｎｙａａ
Ｋａｆｎ７０２，Ｈｅａｉｅｇ４５０ｎｎ，Ｐ．Ｒ．Ｃｉａ）ｈｎ

大型空分设备精馏塔的研制

气液分布器、支承梁的开发和应用问题；③ 大型四溢流塔板水平度、开孔、漏液等问题。下面介绍
空分设备精馏塔器坚实的一步。
近几年来，杭氧在精馏塔的研发和设计中应用
了多项辅助手段，如计算机辅助设计以及在建的热
关键词：大型空分设备；精馏塔；筛板塔；规整填料塔
中图分类号：ＴＢ６７．５６文献标识码：Ａ
Ｄｅｅｏｍｅｔｏｅｔｆｃｔｏｏｒｏａｇ－ｉｅｉｅａａｉｎｐａｔｖｌｐｎｆｒｃｉｉａｉｎｔｗｅｆｌｒｅｓｚｄａｒｓｐｒｔｏｌｎ
ＹａｇＸｉｌｇ，ＭａＪｎｈｎｎｕｉｎｃｅｇｉ
（ｓｇｉｇＩｓｉｕｅＤｅｉｎｎｎｔｔ，ＨａｇｈｕＨａｇａｇＣ，Ｌｔ，３８ＤｏｇｎＲｏｄ，Ｈａｇｈｕ３００ｔｎｚｏｎｙｎｏ．ｄ．８ｎｘｉａｎｚｏ１０４，
Ｚｅｉｎｈｊａｇ，Ｐ．Ｒ．Ｃｉａ）ｈｎ
ＡｂｔａｔＨａｇａｇｇｔｇｅｔａｈｉｖｍｅｓｉｓｇｎａｄｍａｕａｔｒｅｈｏｏｙｏｅｔｆｃｔｎｔｗｅａｇ — ｓｒｃ：ｎｙｎｏｒａｃｅｅｎｔｎｄｅｉｎｎｆｃｕｅｔｃｎｌｇｆｒｃｉｉａｉｏｒｏｆｌｒｅｏｓｚｄａｒｓｐａａｉｎｐａｎｓｔｅｔｃｉａｏｉｉｎｎｏｃｓｎｃｓａｙｔｅｅｏｕｈｌｒｅｒｃｉｉａｉｎｉｅｉｅｒｔｏｌｎｔａｄｈａｈｅｈｎｃｌｃｎｄｔｏｓａｄｆｒｅｅｅｓｒｏｄｖｌｐｍｃａｇｅｔｆｃｔｏｔｗｅｆａｇ — ｉｅａｒｅａａｉｎｌｎｔＨｅｅｔｅｔｔｓｆｅｅｏｍｅｔｎｄｅｅｒｈｆｏｒｏｌｒｅｓｚｄｉｓｐｒｔｐａ．ｏｒ，ｈｓａｕｏｄｖｌｐｎａｒｓａｃｏＨａｇａｇｎｎｙｎｉ

精馏塔工程工艺解决方案

精馏塔工程工艺解决方案一、研究背景精馏塔是化工行业中常见的一种分离设备，主要用于对液体混合物进行精馏分离，从而得到不同纯度和组分的产品。

精馏塔的工艺设计和操作对产品的纯度、产量和能耗都有着重要的影响，因此如何优化精馏塔的工艺设计和操作成为了化工行业中的一个重要课题。

在传统的精馏塔工艺中，由于操作条件的不确定性、冗余度不足等问题，导致塔底产品纯度低、能耗高等现象普遍存在。

为此，需要进行深入的研究和技术改进，以提高精馏塔的分离效率和经济效益。

二、工艺优化方案1. 采用先进的填料填料是影响精馏塔分离效率的重要因素之一。

传统的塔板填料由于传质效率低、阻力大等缺点，已逐渐被先进的高效填料所取代。

目前，市场上已广泛应用的高效填料主要有：波纹板填料、丝网填料、隔板填料等。

这些高效填料具有传质效率高、阻力小、耐腐蚀性强等优点，能够显著提高精馏塔的分离效率。

2. 优化操作参数精馏塔的操作参数包括温度、压力、进料量、回流比等，对于塔内的混合物分离效果有着重要的影响。

因此，通过优化这些操作参数，可以有效提高精馏塔的分离效率。

例如，通过减小进料温度、增加塔内的回流比等手段，可以减小混合物的汽液平衡差，从而提高产品纯度和产量。

3. 改进分离技术在有些情况下，传统的精馏技术已经无法满足产品品质的要求，这就需要采用更加先进的分离技术来提高分离效率。

例如，除了传统的精馏技术外，还可以采用膜分离、离子交换等新型的分离技术，以实现更高效的产品分离。

4. 引入智能控制系统传统的精馏塔操作主要依靠操作人员的经验和手动调节，因此容易受到外部环境变化和操作人员水平的影响。

为了提高精馏塔的自动化程度和稳定性，可以引入先进的智能控制系统。

通过采用各种传感器对塔内的温度、压力、流量等参数进行实时监测，并由控制系统自动调节进料量、回流比等操作参数，可以有效提高精馏塔的操作稳定性和分离效率。

三、工艺改进效果通过对精馏塔工艺的优化和改进，可以获得以下效果：1.提高产品纯度通过采用先进的填料，优化操作参数和改进分离技术等手段，可以显著提高产品的纯度，满足不同的产品品质要求。

宝钢六万空分设备的研制

宝钢“六万”空分设备的研制毛绍融朱朔元周智勇卢杰孙石桥吕挺锋（杭州杭氧股份有限公司杭州市东新路388号 310004）摘要:文章主要介绍了国内首套六万等级空分-宝钢6万空分设备的研制和主要技术特点，并阐述了其成功实现国产化的意义。

关键词：六万空分设备研制主要技术特点国产化意义2008年9月25日，举国欢庆神舟七号飞天的日子，也是杭州制氧机集团公司(以下简称：杭氧)，乃至中国空分行业圆梦的日子。

由杭氧采用自主技术、自主集成的国内首套六万等级空分设备在上海宝钢成功出氧，各项技术指标达到设计要求。

该套空分设备采用分子筛净化空气、液氧自增压、带增压膨胀机、先进的规整填料上塔、全精馏制氩等多项新技术，主要设计指标达到了国际先进水平。

“六万”空分设备的成功开发，标志着杭氧已掌握并具备特大型空分设备的设计制造及成套能力，是我国空分行业的一个新的、重要的里程碑。

1 “六万”空分设备研发背景随着国民经济的迅速发展，推动了国内工业装置朝着大型化方向发展，为之配套的空分设备的规模也日趋大型化。

近几年来，随着大型冶金、煤化工、大化肥装置的改扩建，使得国内空分制造厂家面临前所未有的挑战，也蕴藏着巨大的发展机遇。

继2002年“三万”空分设备国产化的实现，国内空分设备制造厂以此为契机，加大了大型空分设备研究开发力度，取得了长足的进展，空分设备的成套设计、制造能力日趋成熟。

相继实现了“四万”、 “五万”等级空分设备的国产化并投入运行。

国产化特大型空分设备以其实际运行稳定、安全可靠、运行能耗低，大大提高了国产化“五万”、“六万”及以上等级空分设备的性价比，凸显了国产化特大型空分设备与国外知名企业竞争的优势。

上海宝山钢铁股份有限公司(以下简称：宝钢)作为我国钢铁行业的巨头，拥有多套国外进口的大型空分设备及国产化“三万”空分设备，利用其近30年的空分运行实践，积累了丰富的建设、运行、维护经验。

宝钢一直以来对民族工业的支持有着较高的热情，敢于在成功实践、科学调研的基础上首选国产化空分设备，为企业自身减小了设备投资，为国家节省了外汇，为振兴民族工业做出了重要的贡献。

年产6万吨甲醇双塔精馏装置设计

设计内容
（1）单元操作流程设计 ①单元操作方案选择及论证。根据指定的设计任务，查阅相关的资料，对可用
的生产工艺进行比较，筛选出技术先进、经济合理、安全可靠的操作流程。绘制出工艺流程简图，并对之进行详细说明。 ②物料及热量衡算计算。要求对过程中涉及到的物料平衡和能量平衡全部采用手工计算，不得使用各种模拟软件（如Aspen等）； ③编制物料及热量平衡计算书； ④绘制物料流程图（PFD）。（2）设备的工艺设计计算 ①过程中所出现的各种设备（包括管线）均采用手工进行工艺设计计算，不得使用各种模拟软件（如Aspen等）获得结果，并编制详细的计算说明书； ②过程中的机、泵可作为标准设备出现，但要根据计算结果，进行选型说明； ③编制设备一览表。（3）绘制工程图样 ①工艺流程简图一张； ②物料流程图（PFD）一张，要求对管道进行标注； ③主体设备装配图一张，其他附属设备使用条件图，不绘制3D效果图。
塔板数的确定
图解法求理论塔板层数可求得结果为总理论塔板数NT为14块(包括再沸器) 进料板位置NF为自塔顶数起第5块
理论板层数NT的求取精馏段实际塔板数 7块提馏段实际塔板数 17块
理论塔板数块 14
精馏段实际塔板数块
7
实际塔板数块 24
提馏段实际塔板数块
17
m3 / S
塔塔，径塔，板效率的计算
设计任务书
一、设计题目
拟建立一座板式精馏塔将生产过程中粗甲醇提浓精制，要求：塔顶的甲醇含量不小于95%(质量分数)，塔底的甲醇含量不大于 0.5 %(质量分数) 。
原料液含甲醇质量分数为50%，原料液温度：常温，料液的处理量为60000 吨/年，每年实际生产天数：300天。
二、操作条件

精馏塔的优化及仿真问题

编号：____________审定成绩：____________毕业设计（论文）设计（论文）题目:______________________________单位（系别）：______________________学生姓名：______________________专业：______________________班级：______________________学号：______________________指导教师：______________________答辩组负责人：______________________填表时间：20 年月重庆邮电大学移通学院教务处制摘要精馏塔广泛应用于化工行业中的传质传热过程中，精馏塔动态特性复杂，具有多变量、强耦合等特点，所以建立精馏塔的动态数学模型，对精馏塔的动态特性研究以及优化控制研究等具有重要的指导意义。

本文首先研究了建模过程中需要使用的基础物性数据的计算方法，然后针对双组分连续筛板塔建立动态机理模型，包括塔板、进料板、冷凝器、再沸器、塔釜五个模块，各模块相对独立又有明确的输入输出关系。

对各个模块单独使用MESH方程组得到各自以非线性微分方程形式表示的机理数学模型，再通过输入输出顺序获得整塔模型计算方法。

本文将精馏塔数学模型实例化，通过观察不同输入条件和扰动下模型的动态响应和稳态响应，并与实际过程进行比较，表明本模型能较好地模拟精馏过程的动态特性，对精馏塔的控制研究具有较高的实际价值。

根据本文建立的模型，利用离散控制系统设计并实施了多变量预测函数控制系统，以塔顶温度和塔底温度作为间接质量指标控制塔顶和塔底产品浓度，以塔顶回流量和塔底再沸器过热蒸汽流量作为操作变量，构成两输入两输出系统，采用多变量最小二乘法获得预测模型。

通过PCS7结构化控制语言SCL，编写两输入两输出预测函数控制器；通过PCS7连续功能图语言CFC，实现针对精馏塔塔顶温度和塔底温度的多变量预测函数控制系统，并将控制效果与常规单输入单输出PID控制的控制效果进行比较，结果表明，本文提出的控制方案具有更好的鲁棒性和稳定性。

空分装置的模拟与调优计算

空分装置的模拟与调优计算
李文波;毛鹏生;张述伟;王长英;俞裕国;杨善春;丁卫东;孙韬
【期刊名称】《大氮肥》
【年(卷),期】1998(21)6
【摘要】利用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ软件作平台，建立了空分精馏系统的计算模型，以齐鲁二化空分装置的设计值及５种有代表性的实际操作工况进行模拟计算，计算结果分别与设计值及实际工况值吻合较好。

并以提高氧气产量为目标，对５种工况进行模拟调优研究，找出提高氧气产量的途径，在不增加空气量的情况下，可提高氧气产量１５％左右。

【总页数】4页(P412-415)
【关键词】空气分离;数学模型;模拟;调优计算
【作者】李文波;毛鹏生;张述伟;王长英;俞裕国;杨善春;丁卫东;孙韬
【作者单位】齐鲁石化公司研究院;大连理工大学化工学院;齐鲁石化公司第二化肥厂
【正文语种】中文
【中图分类】TQ116.11
【相关文献】
1.深分装置的模拟与调优计算 [J], 李文波;张述伟
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3.开封空分首套53000m~3/h特大型空分装置投运——国产首套53000m~3/h 特大型双泵内压缩空分装置于2007年11月28日在永城龙宇煤化工顺利投产[J], ;
4.空气分离装置工况模拟与操作调优 [J], 于成烈;王艳积
5.空分装置的模拟计算与调优 [J], 陈红;张述伟;等
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