糠醛精餾塔文獻(xiàn)綜述

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上年產(chǎn)1200噸糠醛精餾塔設(shè)計(jì)摘 要：本文主要介紹了糠醛，各種精餾設(shè)備及精餾塔工藝計(jì)算。通過(guò)介紹，對(duì)糠醛有了比較深入，理性的認(rèn)識(shí)，同時(shí)了解了一些精餾設(shè)備，掌握學(xué)習(xí)了一些必要的計(jì)算公式，為即將進(jìn)行的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：糠醛；精餾；精餾塔1 糠醛1.1 糠醛簡(jiǎn)介 糠醛又叫呋喃甲醛，分子式C6H4O2。分子量96.08（按1987年國(guó)際相對(duì)分子量）。呋喃甲醛為淺黃色至琥珀色透明油狀液體。有類(lèi)似杏仁的刺激性氣味，在空氣和光的作用下，有淺黃色變褐色并產(chǎn)生樹(shù)脂化。它能溶于很多有機(jī)溶劑，如酒精，乙醇，丙酮，乙醚，苯等。 純糠醛為無(wú)色、有芳香味、易燃的液體，放置后色澤逐漸由黃變深。

2、沸點(diǎn)161.7，熔點(diǎn)-36.5，閃點(diǎn)56.8，相對(duì)密度（20）1.1598，折光指數(shù)1.528，粘度（25）1.49mpa.s，能部分溶于水，與乙醚或酒精可互融。 糠醛易燃，易于蒸汽一同揮發(fā)，其蒸汽與空氣形成爆炸性混合物，爆炸下限2.1%，自燃溫度315.6。糠醛遇濃硫酸會(huì)爆炸。 糠醛是一種重要的有機(jī)化工產(chǎn)品，它在合成樹(shù)脂、石油煉制、染料、醫(yī)藥和輕化工等工業(yè)部門(mén)有著廣泛的用途?？啡┦且愿缓嗫s戊糖的植物纖維（如玉米芯、棉子殼、油茶殼和甘蔗渣等）為原料生產(chǎn)的。其生產(chǎn)方法比較簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)效益也比較顯著。目前我國(guó)已是世界上生產(chǎn)糠醛的主要國(guó)家之一，其產(chǎn)品質(zhì)量也已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。1.2 糠醛制備糠醛由多

3、縮戊糖經(jīng)水解、脫水而成。 許多農(nóng)作物的莖、皮、籽、殼都含有多縮戊糖，所以都能用作制造糠醛的原料，但出率各不相同。 糠醛的制備往往需要精制。目前國(guó)內(nèi)采用的有3種方法：(1)簡(jiǎn)單蒸餾流程這是國(guó)內(nèi)廣泛采用的流程。即先用蒸餾塔連續(xù)分離出粗醛，再用精制釜在真空下精餾成精醛。此種流程特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，上馬快，但收率較低，同時(shí)醛的純度低，損耗太，動(dòng)力熱損耗也大。(2)半連續(xù)精制流程針對(duì)一塔一釜”流程存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了兩塔流程(初餾塔，精制塔)，精制收率大于90以上。但存在著低沸點(diǎn)物未能回收的缺點(diǎn)。(3)連續(xù)精制流程為了在精制糠醛的同時(shí)，能進(jìn)一步回收低沸點(diǎn)物，國(guó)內(nèi)外不步工廠采用連續(xù)精餾流程，提高了糠醛回

4、收率，塔底廢水糠醛含量由原來(lái)的03降至003以下。降低了糠醛含水量及輕組分量，并降低了廢水對(duì)環(huán)境的污染。連續(xù)蒸餾宜用于年產(chǎn)糠醛1500t以上的工廠，半連續(xù)精餾則宜用于小廠。在蒸餾塔的塔板選型上，多數(shù)廠用的是傳統(tǒng)的泡罩塔，也有的廠改用了浮閥塔。過(guò)去人們對(duì)篩板塔抱有習(xí)慣偏見(jiàn)，一直認(rèn)為不好操作，但實(shí)踐證明，只要設(shè)計(jì)合理，篩板塔操作是很穩(wěn)定的，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、省材料、造價(jià)低。在糠醛的生產(chǎn)過(guò)程中，有許多廢熱、廢氣、廢液、廢渣大量產(chǎn)出，如何有效地利用是當(dāng)前的重要問(wèn)題。水解后的醛氣溫度還很高，這部分熱量可利用二次蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生低壓蒸汽供其它用汽裝置使用。1.3 廢物利用 醛氣中含的醋酸經(jīng)過(guò)中和后可生產(chǎn)有價(jià)值的

5、醋酸鈉。糠醛渣的利用除了可制取乙酰丙酸、二硫化碳、酵母、活性炭、飼料等外，還可代替煤做鍋爐燃料。目前每噸糠醛平均耗煤7t如果全部用糠醛渣代替煤，不僅節(jié)約能源，而且又可不污染環(huán)境。目前，我省生產(chǎn)的糠醛90用于出口，一旦出口量減小，糠醛的生產(chǎn)將會(huì)產(chǎn)生被動(dòng)局面。因此我們應(yīng)該把眼光放遠(yuǎn)一點(diǎn)，不但生產(chǎn)糠醛，而且要加強(qiáng)糠醛及其衍生物的應(yīng)用研究，立足于國(guó)內(nèi)消化，牢牢掌握生產(chǎn)的主動(dòng)權(quán)。如生產(chǎn)糠醇，糠醇的用途比糠醛的用途廣。在糠醛廠發(fā)展糠醇經(jīng)濟(jì)效益會(huì)更好。2 精餾設(shè)備精餾設(shè)備指的是精餾操作所用的設(shè)備，主要包括精餾塔（精餾機(jī)）及再沸器和冷凝器。 2.1 精餾塔 完成精餾操作的主體設(shè)備。塔體為圓筒形，塔內(nèi)設(shè)有供氣液

6、接觸傳質(zhì)用的塔板或填料。在簡(jiǎn)單精餾塔中，只有一股原料引入塔中，從塔頂和塔底分別引出一股產(chǎn)品。隨化工生產(chǎn)的發(fā)展，出現(xiàn)了多股進(jìn)料和多股出料或有中間換熱的復(fù)雜塔。在實(shí)際生產(chǎn)中，常有組分相同而組成不同的幾宗物料都需要分離。如果把這些物料以后進(jìn)行分離，則能耗較大。為此可在塔體適當(dāng)位置設(shè)置多個(gè)進(jìn)料口，將各宗物料分別加入塔內(nèi)。例如裂解氣深冷分離的脫甲烷前的冷流程，就是將四宗組成和溫度都不相同的液化裂解氣在不同位置送入脫甲烷塔進(jìn)行精餾的。在精餾塔內(nèi)，氣液兩相的組成沿塔高逐漸發(fā)生變化。因此，在塔體不同高度上設(shè)置出料口，可以得到組成不同的產(chǎn)品，這稱(chēng)為側(cè)線(xiàn)出料。石油煉制工業(yè)中的常壓塔和減壓塔，就是通過(guò)側(cè)線(xiàn)出料得到不

7、同產(chǎn)品的實(shí)例。 在精餾塔內(nèi)氣液兩相的溫度自上而下逐漸增加，塔頂最低,塔底最高。如果塔底和塔頂?shù)臏囟认嗖钶^大,可在精餾段設(shè)置中間冷凝器,在提餾段設(shè)置中間再沸器，以降低操作費(fèi)用。供熱費(fèi)用取決于傳熱量和所用的溫位。在塔內(nèi)設(shè)置的中間冷凝器，可用溫位較高、價(jià)格較便宜的冷卻劑，使上升氣體部分冷凝，以減少塔頂?shù)蜏乩鋮s劑的用量。同理，中間再沸器可用溫位較低的加熱劑，使下降液體部分汽化，以減少塔底再沸器中高溫加熱劑的用量。 2.2 再沸器 用以將塔底液體部分汽化后送回精餾塔，使塔內(nèi)氣液兩相間的接觸傳質(zhì)得以進(jìn)行。小型精餾塔的再沸器，傳熱面積較小，可直接設(shè)在塔的底部，通稱(chēng)蒸餾釜。大型精餾塔的再沸器，傳熱面積很大，與

8、塔體分開(kāi)安裝，以熱虹吸式和釜式再沸器最為常用。熱虹吸式再沸器是一垂直放置的管殼式換熱器。液體在自下而上通過(guò)換熱器管程時(shí)部分汽化，由在殼程內(nèi)的載熱體供熱。它的優(yōu)點(diǎn)是液體循環(huán)速度快,傳熱效果好,液體在加熱器中的停留時(shí)間短；但是，為產(chǎn)生液體循環(huán)所需的壓頭，這種精餾塔的底座較高。釜式再沸器通常水平放置在釜內(nèi)進(jìn)行氣液分離，可降低塔座高度；但加熱管外的液體是自然對(duì)流的，傳熱效果較差，液體在釜內(nèi)停留時(shí)間也長(zhǎng)，因而不適于較大或穩(wěn)定性較差的物料。 2.3 冷凝器 用以將塔頂蒸氣冷凝成液體，部分冷凝液作塔頂產(chǎn)品，其余作回流液返回塔頂，使塔內(nèi)氣液兩相間的接觸傳質(zhì)得以進(jìn)行。最常用的冷凝器是管殼式換熱器。小型精餾塔的冷

9、凝器可安裝在精餾塔頂部；大型的冷凝器則單獨(dú)安裝,并設(shè)有回流槽,回流液用泵送至塔頂。 2.4 精餾機(jī)（超重力精餾設(shè)備） 有機(jī)物的精餾分離多年來(lái)一直使用填料塔或板式塔，在塔設(shè)備中，液膜流動(dòng)較慢，氣液接觸比表面積較小，傳質(zhì)效率相對(duì)較低，所以設(shè)備體積龐大、空間利用率低、占地面積大。近年來(lái)出現(xiàn)的超重力精餾技術(shù)，利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的數(shù)百至千倍重力的超重力場(chǎng)代替常規(guī)的重力場(chǎng)，極大地強(qiáng)化氣液傳質(zhì)過(guò)程。 2.5 超重力精餾機(jī)將傳質(zhì)單元高度降低1個(gè)數(shù)量級(jí)。從而使巨大的塔設(shè)備變?yōu)楦叨炔坏?米的超重力精餾機(jī)，達(dá)到增加效率、縮小體積的目的。目前國(guó)內(nèi)由浙江工業(yè)大學(xué)發(fā)明、與杭州科力化工設(shè)備有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的折流式超重力床，已

10、成功地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的連續(xù)精餾過(guò)程，改變了傳統(tǒng)的塔設(shè)備精餾模式，只要在室內(nèi)廠房里就可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)精餾過(guò)程。用它代替?zhèn)鹘y(tǒng)的塔設(shè)備，對(duì)社會(huì)的發(fā)展而言可節(jié)省鋼材資源，延長(zhǎng)地球資源的使用年限；對(duì)企業(yè)的發(fā)展而言，可以節(jié)約場(chǎng)地與空間資源，減少污染排放，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善經(jīng)營(yíng)管理模式，降低生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度，增加生產(chǎn)的安全性。3 精餾塔工藝計(jì)算3.1 物料衡算 工程中習(xí)慣用質(zhì)量流量，而化工單元設(shè)計(jì)中使用摩爾流量較方便。最好兩者同時(shí)算出，便于化工計(jì)算。3.1.1產(chǎn)品流量 本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)1200噸純糠醛，考慮到檢修等原因，一年以300天計(jì)（24h/d），同時(shí)考慮到生產(chǎn)裕度和過(guò)程損失，使設(shè)計(jì)能力增加15%，于是以單位時(shí)間

11、計(jì)，計(jì)算理論產(chǎn)量I3.1.2分離罐衡算 分離罐出來(lái)的產(chǎn)品是粗糠醛，其組成與分離罐的溫度有關(guān)。設(shè)計(jì)規(guī)定分離罐的溫度為30，故分層后的組成可查出。分離罐出來(lái)的產(chǎn)品是粗糠醛，其質(zhì)量分率為94.2%，摩爾分率為75.28%。精餾車(chē)間總衡算，原料罐衡算精餾塔衡算（檢驗(yàn)），得到I、J、D、W、S、F等的質(zhì)量和摩爾組成、單位時(shí)間流量等數(shù)據(jù)。3.2 精餾塔的塔板數(shù)計(jì)算3.2.1 物性參數(shù)(注意單位換算）根據(jù)以質(zhì)量分率的相平衡數(shù)據(jù)，畫(huà)出以摩爾分率表示的氣液平衡數(shù)據(jù)；3.2.2 理論塔板數(shù)（圖算法） 恒摩爾流假定：各組分摩爾氣化潛熱相等；氣液接觸時(shí)因溫度不同而交換的顯熱可以忽略；塔設(shè)備保溫良好，可忽略熱損失?；亓?/p>

12、比 3.3 塔徑與塔板布置3.3.1 確定工藝參數(shù) 操作溫度、壓力；氣、液相負(fù)荷（精餾段、提餾段分別算）；物性參數(shù)計(jì)算：比熱和潛熱；氣、液相密度；液體表面張力；粘度3.3.2 塔徑計(jì)算 確定塔板流型，初定板間距HT，初算塔徑D；核算塔徑。選取塔板間距 HT ：HT ，則塔高，液沫夾帶量，液泛氣速 HT ，則塔內(nèi)氣速，塔徑，但塔高考慮經(jīng)濟(jì)性 、經(jīng)驗(yàn)選取HT工業(yè)塔中，板間距范圍200900 mm塔徑確定原則：防止過(guò)量液沫夾帶液泛 步驟：先確定液泛氣速 uf (m/s)； 然后選設(shè)計(jì)氣速 u； 最后計(jì)算塔徑 D。 液泛氣速C：氣體負(fù)荷因子，與 HT、 液體表面張力和兩相接觸狀況有關(guān)。 選取設(shè)計(jì)氣速

13、u 選取泛點(diǎn)率： u / uf一般液體， 0.6 0.8；易起泡液體，0.5 0.6設(shè)計(jì)氣速 u = 泛點(diǎn)率 ×uf塔截面積 AT = 氣體流通截面積 A +降液管面積 Ad即： A = AT - Ad選取 Ad / AT ，計(jì)算塔徑 D： 說(shuō)明：計(jì)算塔徑需圓整。系列化標(biāo)準(zhǔn)：0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0m 等選取 Ad / AT原則單流型弓形降液管：0.06 0.12多流型：可適當(dāng)增大；U 形流型：可適當(dāng)減小。3.3.3 塔盤(pán)結(jié)構(gòu)尺寸塔盤(pán)結(jié)構(gòu)（直徑大小，塔盤(pán)形式，整塊定距管，分塊 等）；降液管及堰

14、結(jié)構(gòu)尺寸；確定堰高h(yuǎn)w，計(jì)算how，必要時(shí)調(diào)整堰型式；選擇合理孔徑和孔間距，確定開(kāi)孔區(qū)面積及開(kāi)孔數(shù)。溢流裝置設(shè)計(jì) 溢流型式的選擇依據(jù)：塔徑 、流量；型式：?jiǎn)瘟餍?、U 形流型、雙流型、階梯流型等 降液管形式和底隙降液管：弓形、圓形。降液管截面積：由Ad/AT = 0.06 0.12 確定；底隙 hb ：通常在 30 40 mm。 溢流堰（出口堰）作用：維持塔板上一定液層，使液體均勻橫向流過(guò)。型式：平直堰、溢流輔堰、三角形齒堰及柵欄堰。堰高 hw：直接影響塔板上液層厚度。 過(guò)小，相際傳質(zhì)面積過(guò)小；過(guò)大，塔板阻力大，效率低。常、加壓塔：40 80 mm ；減壓塔：25 mm 左右。 堰長(zhǎng) lw ：影

15、響液層高度。單流型： 雙流型: 堰上方液頭高度 how ： 塔板及其布置（1）受液區(qū)和降液區(qū)，一般兩區(qū)面積相等。（2）入口安定區(qū)和出口安定區(qū) （3）邊緣區(qū)：（4）有效傳質(zhì)區(qū)： 單流型弓形降液管塔板：篩孔的尺寸和排列篩孔：有效傳質(zhì)區(qū)內(nèi)，常按正三角形排列。篩板開(kāi)孔率 ： 篩孔直徑 d0 : 3 8 mm (一般)。 12 25 mm (大篩孔)孔中心距 t : (2.55) d0，取整。開(kāi)孔率: 通常為 0.08 0.12。板厚：碳鋼（3 4mm）、不銹鋼。 篩孔氣速： 參考文獻(xiàn)：1 化學(xué)工業(yè)部科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所壤化工產(chǎn)品手冊(cè)。有機(jī)化工原料，下冊(cè)北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19852 南京林產(chǎn)工業(yè)學(xué)院主

16、壤林產(chǎn)品化工手冊(cè)，上冊(cè)北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1981黃灝;鄭軍;劉毅 3 期刊論文 -潤(rùn)滑油2010(02)4 楊軍朝;王萬(wàn)真;劉強(qiáng) 2008(01)5 化工容器及設(shè)備余國(guó)綜，天津大學(xué)出版社.6 王志奎.化工原理（第三版）M，化學(xué)工業(yè)出版社，20097 陸秀林.王者相塔設(shè)備M，化學(xué)工業(yè)出版社，2004 An annual output of 1200 tons of furfural design of the columnAbstract：This article mainly introduced the furfural, all kinds of distillation equipment and process calculation of the column. Thro