精馏塔控制(作业)..
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V
FxF DxD BxB
D xF xB B xD xF 或 F xD xB F xD xB
D, xD
能耗与分离度S的关系：
xD (1 xB ) V ln S ln F xB (1 xD )
由上式计算的塔径按部 颁发塔盘标准圆整， 圆整后的塔径除了满 足板间距和塔径的关 系外，还须进行空塔 气速校核 塔截面积： A D 2 T
4
实际空塔气速：
u
qV ,V AT
精馏段实际板数： 提馏段实际板数： 精馏段有效高度： 提馏段有效高度
NT NP ET
NT NP ET
2. 精馏塔设备设计
(1)选择塔型和板型 采用板式塔，板型为筛板(浮阀)塔。 (2)塔板结构设计和流体力学计算 (3)绘制塔板负荷性能图 画出精馏段或提馏段某块的负荷性能图。 (4)有关具体机械结构和塔体附件的选定 *接管规格： 根据流量和流体的性质，选取经验流速，选择标准 管道。 *全塔高度： 包括上、下封头，裙座高度。
一.
流程和方案的确定
1、综述（塔设备的选择）
蒸馏装置包括：精馏塔、塔釜冷却器和产品冷却器等 设备，操作原料预热器、再沸器、冷凝器方式 2、蒸馏装置流程的确定 精馏原理及其在工业生产中的应用，精馏操作对塔设 备的要求，板式塔和填料塔的比较（例如：浮阀塔的 特点），本设计所选塔的特性 。 （1）操作压力的选择 （2）进料状态的选择
3、苯与甲苯的性质、用途等(放在综述中）
二．工艺计算
主要内容是(1)物料衡算 (2)确定回流比 (3)确定理论板 数和实际板数 (4)塔的气液负荷计算 (5)热量衡算 塔设备的生产能力一般以千克/小时或吨/年表示，但 在理论板计算时均须转换成kmol/h,在塔板设计时，气液 流量又须用体积流量m3/s表示。因此要注意不同的场合应 使用不同的流量单位。 （一）全塔物料衡算 1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 求出Xf、Xd 、 Xw 2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
②求精馏段、提馏段的操作线方程 ③作图求出理论板数 ④逐板计算求理论板数 （四）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 1、操作压力 塔顶操作压力=大气压+表压 每层塔板压力=0.4～0.7KPa（取最大值） 求出进料板、塔底压降、精馏段、提馏段平均压 降。
2、操作温度
依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，苯、 甲苯的饱和蒸气压由Antonie方程计算。
（1）选择工艺流程和工艺条件 a．加料方式 b. 加料状态 c. 塔顶蒸汽冷凝 方式 d. 塔釜加热方式 e. 塔顶塔底产品的出料状态 塔顶产品由塔顶产品冷却器冷却至常温。 （2）精馏工艺计算： a. 物料衡算确定各物料流量和组成。 b.经济核算确定适宜的回流比 根据生产经常费和设备投资费综合核算最经济原则， 尽量使用计算机进行最优化计算，确定适宜回流比。 c. 精馏塔实际塔板数 用近似后的适宜回流比在计算机上通过逐板计算得到 全塔理论塔板数以及精馏段和提馏段各自的理论塔板数。 然后根据全塔效率ET，求得全塔、精馏段、提馏段的 实际塔板数，确定加料板位置。
精馏塔设备的控制
精馏塔控制思考题
1、掌握简单精馏塔的控制问题与分解方法； 2、掌握精馏塔的静态特性； 3、了解精馏塔对象中操作变量对主要被控变 量的动态影响程度与速度； 4、针对塔顶、塔底产品质量不同的要求，掌 握基本控制系统的分析与设计方法； 5、了解精馏塔的复杂控制与先进控制方法。
1. 工艺设计
PM m v RT M m : 上升气体的平均分子量 。
提馏段
V 'M m ' 3 Vs ' (m / s) V ' V (1 q) F 3600 v '
（五）精馏塔的塔体工艺计算 1、塔径的计算 （1）最大空塔气速和空塔气 速
L V uma百度文库 C L
u (0.6 0.8)umax
依次求出塔顶温度、进料板温度、塔底温度及精馏段、提馏 段平均温度 3、平均摩尔质量 塔顶气、液混合物平均摩尔质量
进料板气、液混合物平均摩尔质量 塔底气、液混合物平均摩尔质量 精馏段、提馏段气液混合物平均摩尔质量
3、气液相体积流量
精馏段
V Mm 3 Vs (m / s) V ( R 1) D 3600 v
（3）加料方式的选择（预加热）
（4）回流比的选择 （5）加热器的选择(确定加热剂和加热方式 ) （6）冷凝器的选择 塔顶产品（全凝器）和塔釜产品（冷却器）, 确定冷却剂及其进出、口温度. （7）加料方式的选择 高位槽或泵,高位槽以一次加满再加一定裕量 来确定其容积。 贮槽容积按加满一次可生产10天 计算确定。 （8）工艺流程
Z精 ( N精 1 ）HT
Z 提 ( N提 1 ）HT
在进料板上方开一人孔，高 度为0.8m
Z Z精 Z提 0.8
连续精馏装置的工艺流程
冷凝器
塔顶产品
原料 精 馏 塔
回流罐
操作目的： 通过反复的部分汽化 与部分冷凝，将混合 液中沸点不同的各组 分分离成产品。 操作代价： 消耗能量，塔底需要 加热使塔底液部分汽 化；塔底需要冷却使 塔顶组分冷凝；
3、物料衡算
Fxf DxD WxW
（二）常压下苯-甲苯混合汽液 相平衡关系
Antoine 方程：
F D W
列表：进料、塔顶、塔底产品流量和组成
B lg p A C t
R xD y x R 1 R 1
WxW L qF y x L qF W L qF W
回流泵
再 沸 器
塔底产品
精馏塔的控制目标
质量指标
对于仅有塔顶、塔底出料的简单精馏塔，其 质量指标可用塔顶与塔底料中关键组分的纯 度来表示。
产品产量和能量消耗
在保证产品质量的前提下，尽可能提高产品 的产品并设法降低装置的能耗。
精馏塔的静态特性
重与轻组分的物料平衡方程：
F DB
F, xF
FxF DxD BxB
D xF xB B xD xF 或 F xD xB F xD xB
D, xD
能耗与分离度S的关系：
xD (1 xB ) V ln S ln F xB (1 xD )
由上式计算的塔径按部 颁发塔盘标准圆整， 圆整后的塔径除了满 足板间距和塔径的关 系外，还须进行空塔 气速校核 塔截面积： A D 2 T
4
实际空塔气速：
u
qV ,V AT
精馏段实际板数： 提馏段实际板数： 精馏段有效高度： 提馏段有效高度
NT NP ET
NT NP ET
2. 精馏塔设备设计
(1)选择塔型和板型 采用板式塔，板型为筛板(浮阀)塔。 (2)塔板结构设计和流体力学计算 (3)绘制塔板负荷性能图 画出精馏段或提馏段某块的负荷性能图。 (4)有关具体机械结构和塔体附件的选定 *接管规格： 根据流量和流体的性质，选取经验流速，选择标准 管道。 *全塔高度： 包括上、下封头，裙座高度。
一.
流程和方案的确定
1、综述（塔设备的选择）
蒸馏装置包括：精馏塔、塔釜冷却器和产品冷却器等 设备，操作原料预热器、再沸器、冷凝器方式 2、蒸馏装置流程的确定 精馏原理及其在工业生产中的应用，精馏操作对塔设 备的要求，板式塔和填料塔的比较（例如：浮阀塔的 特点），本设计所选塔的特性 。 （1）操作压力的选择 （2）进料状态的选择
3、苯与甲苯的性质、用途等(放在综述中）
二．工艺计算
主要内容是(1)物料衡算 (2)确定回流比 (3)确定理论板 数和实际板数 (4)塔的气液负荷计算 (5)热量衡算 塔设备的生产能力一般以千克/小时或吨/年表示，但 在理论板计算时均须转换成kmol/h,在塔板设计时，气液 流量又须用体积流量m3/s表示。因此要注意不同的场合应 使用不同的流量单位。 （一）全塔物料衡算 1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 求出Xf、Xd 、 Xw 2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
②求精馏段、提馏段的操作线方程 ③作图求出理论板数 ④逐板计算求理论板数 （四）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 1、操作压力 塔顶操作压力=大气压+表压 每层塔板压力=0.4～0.7KPa（取最大值） 求出进料板、塔底压降、精馏段、提馏段平均压 降。
2、操作温度
依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，苯、 甲苯的饱和蒸气压由Antonie方程计算。
（1）选择工艺流程和工艺条件 a．加料方式 b. 加料状态 c. 塔顶蒸汽冷凝 方式 d. 塔釜加热方式 e. 塔顶塔底产品的出料状态 塔顶产品由塔顶产品冷却器冷却至常温。 （2）精馏工艺计算： a. 物料衡算确定各物料流量和组成。 b.经济核算确定适宜的回流比 根据生产经常费和设备投资费综合核算最经济原则， 尽量使用计算机进行最优化计算，确定适宜回流比。 c. 精馏塔实际塔板数 用近似后的适宜回流比在计算机上通过逐板计算得到 全塔理论塔板数以及精馏段和提馏段各自的理论塔板数。 然后根据全塔效率ET，求得全塔、精馏段、提馏段的 实际塔板数，确定加料板位置。
精馏塔设备的控制
精馏塔控制思考题
1、掌握简单精馏塔的控制问题与分解方法； 2、掌握精馏塔的静态特性； 3、了解精馏塔对象中操作变量对主要被控变 量的动态影响程度与速度； 4、针对塔顶、塔底产品质量不同的要求，掌 握基本控制系统的分析与设计方法； 5、了解精馏塔的复杂控制与先进控制方法。
1. 工艺设计
PM m v RT M m : 上升气体的平均分子量 。
提馏段
V 'M m ' 3 Vs ' (m / s) V ' V (1 q) F 3600 v '
（五）精馏塔的塔体工艺计算 1、塔径的计算 （1）最大空塔气速和空塔气 速
L V uma百度文库 C L
u (0.6 0.8)umax
依次求出塔顶温度、进料板温度、塔底温度及精馏段、提馏 段平均温度 3、平均摩尔质量 塔顶气、液混合物平均摩尔质量
进料板气、液混合物平均摩尔质量 塔底气、液混合物平均摩尔质量 精馏段、提馏段气液混合物平均摩尔质量
3、气液相体积流量
精馏段
V Mm 3 Vs (m / s) V ( R 1) D 3600 v
（3）加料方式的选择（预加热）
（4）回流比的选择 （5）加热器的选择(确定加热剂和加热方式 ) （6）冷凝器的选择 塔顶产品（全凝器）和塔釜产品（冷却器）, 确定冷却剂及其进出、口温度. （7）加料方式的选择 高位槽或泵,高位槽以一次加满再加一定裕量 来确定其容积。 贮槽容积按加满一次可生产10天 计算确定。 （8）工艺流程
Z精 ( N精 1 ）HT
Z 提 ( N提 1 ）HT
在进料板上方开一人孔，高 度为0.8m
Z Z精 Z提 0.8
连续精馏装置的工艺流程
冷凝器
塔顶产品
原料 精 馏 塔
回流罐
操作目的： 通过反复的部分汽化 与部分冷凝，将混合 液中沸点不同的各组 分分离成产品。 操作代价： 消耗能量，塔底需要 加热使塔底液部分汽 化；塔底需要冷却使 塔顶组分冷凝；
3、物料衡算
Fxf DxD WxW
（二）常压下苯-甲苯混合汽液 相平衡关系
Antoine 方程：
F D W
列表：进料、塔顶、塔底产品流量和组成
B lg p A C t
R xD y x R 1 R 1
WxW L qF y x L qF W L qF W
回流泵
再 沸 器
塔底产品
精馏塔的控制目标
质量指标
对于仅有塔顶、塔底出料的简单精馏塔，其 质量指标可用塔顶与塔底料中关键组分的纯 度来表示。
产品产量和能量消耗
在保证产品质量的前提下，尽可能提高产品 的产品并设法降低装置的能耗。
精馏塔的静态特性
重与轻组分的物料平衡方程：
F DB
F, xF