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你真的会设计精馏塔吗?设计方法与优化措施都在这啦!

2018-10-18 16:26| 发布者: 奈何花落| 评论: 0

摘要: 精馏技术是广泛应用在石油化工、化学工业、精细化学品等工业领域的共性技术,几乎每种工艺流程都存在精馏分离单元过程;如何在工艺源头改进精馏技术,实现提高分离过程的效率、降低高能耗、实现节能减排等目标,首先 ...

精馏技术是广泛应用在石油化工、化学工业、精细化学品等工业领域的共性技术,几乎每种工艺流程都存在精馏分离单元过程;如何在工艺源头改进精馏技术,实现提高分离过程的效率、降低高能耗、实现节能减排等目标,首先要从塔器的工艺设计来实现!那么,如何设计精馏塔?如何优化参数呢?

                            


设计步骤

                           

根据流程整体工艺路线,确定分离要求,进行工艺参数计算得到回流比、进料位置、塔顶温度、塔底温度、进料组成、测线采出位置(多组分)、塔板数(板式塔)或填料高度(填料塔)等。之后再进行流体力学计算,计算出板间距、压降、塔高、塔径等参数由此选出塔板类型或填料类型等塔内部件。之后进行强度计算及校核,选出塔体壁厚及材料,最后确定控制方案。



工艺计算


                                     


工艺计算是根据进料组成与分离要求计算工艺参数,分为手算与软件计算两种,目前工业上多用软件进行模拟,我们在Aspen教程中会重点进行讲解。这里我们举一个最简单二元物系板式精馏塔的手动计算流程方便大家理解计算原理。




1、物料衡算与物性估算



对于二元物性而言物料衡算很简单,但是对于多元物系就必须先规定轻重关键组分。根据热力学方程估算物性参数,多采用逸度法或活度系数法。同时计算出物系汽液相平衡方程。


2、确定塔板数



根据物料衡算结果计算R(min)=L/D,实际回流比一般为最小回流比的1.2-2倍。然后分别计算出精馏段、提馏段操作线方程。采用操作线方程与汽液相平衡方程交替主板计算确定理论塔板数,或采用图解法原理相同。再将理论塔板数除以塔板效率,得到实际塔板数。


3、实际设计流程


工业上应用的精馏塔多是物系复杂,带侧线采出,实际实际中多采用FUG法计算。



流体力学计算和塔内部件设计


流体力学计算多采用软件计算,而塔内部件多为定型部件或专利部件。这里介绍几种常见的塔板。


强度计算和绘制装配图



在完成内部设计之后,我们将根据压力、温度、介质环境等对塔体进行选材并计算出壁厚,载荷等参数。并提出加工要求绘制装备图。


确定工作方案绘制PID


根据工艺要求,进行配套的仪表、阀门选型,确定控制方案,并绘制出带夹点控制的工艺流程图PID。


精馏塔优化




在对精馏塔进行优化时,首先要从众多参数中确定出独立的设计变量与可调设计变量。下面介绍几种常见的优化方式。


1、操作压力的优化


常规精馏塔单塔的压力优化相对较简单,在满足塔顶冷凝器的温度可以在最炎热的夏季也能够用自来水冷却的前提下,可以参用相对较低的操作压力以减少再沸器的热负荷。在实际设计的时候,由于增加壁厚而增加的设备费用将随着压力的增加而增大,在满足分离要求的前提下,低压(正压)相对有利。


2、理论塔板数与回流比的优化


理论塔板数越多,分离效果越好,制造成本越大。


3、进料位置和进料状态的优化


相同分离要求及板数下,回流比最小或冷凝器、再沸器热负荷最小;相同板数及回流比下,塔顶和塔釜产品的分离纯度最高;相同分离要求和回流比下,所需塔板数最少。



对于以上工艺包设计工艺施工图研究还有精馏技术的知识有很多很多,单从一篇干货文章几张PPT通常都是一些碎片的知识。


想要精通化工工艺包开发、PFD、PID图的设计及编制布置图,关于PFD、PID图通用设计规定及设计要点到底有哪些?化工设计的体制、程序、工艺专业向其他专业提供的条件要点,这些知识现在有更加专业老师为大家讲解啦!


“2018化工工艺包开发设计及工艺施工图高级精馏技术专题培训班培训班”


在这个专业课堂里,我们不仅能学习到上述内容,还能一站式了解施工图通用设计规定及设计要点,比如:化工工艺施工图设计及委托条件、化工工艺施工图管道设计。还有精馏塔模型及精馏技术工业案例分析及应用、精馏过程优化、热力学与物性方法、收敛性等。(详细课程表见下图)


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会议组织结构:


主办单位:中国化学工业技术交流中心

支持单位:青岛科技大学  青岛金科石化技术有限公司 天津大学

支持媒体:中国化工仪器网   中国化学工业网



培训时间及地点:


地点: 四川省*成都市

课程一:10月29-31日(29日报到)工艺包开发设计及施工图培训

课程二:10月31日-11月2日(31日报到)高级精馏技术培训


培训主要内容:


一、化工工艺包开发、PFD、PID图的设计及编制布置图


1、化工工艺包开发方法及计算


(1)化工工艺包包含内容和深度要求

(2)化工工艺包开发主要方法、过程及核心

(3)工艺包中的物性数据和工艺模拟计算

(4)工艺技术方案的制定、方案设计和工艺模拟计算

(5)公用工程条件的确定、设备计算和设备选型


2、PFD、PID图通用设计规定及设计要点


(1)PFD、PID图的通用设计规定及包含内容

(2)PFD、PID图的设计深度要求和设计审查要点

(3)PID开停车管线和附助管线设计


3、化工设计的体制、程序、工艺专业向其他专业提供的条件要点


(1)化工设计的特点、化工设计各阶段的主要内容及相关规范

(2)化工设计、配管设计、三维绘图软件和流场模拟软件的使用技巧

(3)装置平面布置设计和全厂总平面图设计方法

(4)如何指导化工毕业设计及化工设计大赛及参赛经验交流



主讲专家:仇教授、青岛科技大学石油加工和化工工艺研究所所长,长期从事Aspen Plus、Pro/II、Hysys、ChemCAD、VMGSim模拟方面的研究工作,有丰富的模拟应用经验,具有资深的技术底蕴和专业背景。


仇教授有多年的甲级石油设计院的工作经验、多年工艺包开发经验、多年高校科研开发经验,其主要研究方向是石油加工和化工工艺工艺开发(包括:过程模拟、优化与节能,精馏、吸收和萃取,反应器等),参与三井化学杯全国大学生化工设计竞赛多次指导, 可以协助各高校组队, 我们指导化工设计大赛有丰富的经验, 指导六年,得到全国特等奖一次,全国一等奖四次,全国二等奖以下奖励多次。


二、施工图通用设计规定及设计要点


1、化工工艺施工图设计及委托条件


(1)施工图设计的文件、主要任务及施工图设计程序

(2)施工图设计(开工报告前)的技术准备工作


2、化工工艺施工图管道设计


(1)管道布置图的目的、设计范围、参考文件

(2)管道布置图的定义、主要内容和方法与过程

(3)管道布置图的绘制技巧与方法、修改

(4)管道布置图的校对、审核、图例符号

(5)管道选材和等级分界、管道及阀门的布置

(6)机泵周围的管线设计、泵的管道设计

(7)塔及容器的管线设计、冷换设备的管线设计

(8)加热炉的管线设计、蒸汽管道的布置

(9)支架设置、仪表元件的布置


主讲专家:金总经理高级工程师,在吉化设计院、青岛伊科思技术有限公司(全国甲级设计院)等设计院从事三十多年设计工作,具有丰富的设计和工程经验。现为青岛金科石化技术有限公司总经理。


三、第一单元:精馏塔模型及精馏技术工业案例分析及应用


1、有关概念:变量、自由度分析、化工建模概要、精馏塔的设计模型与模拟模型,填料塔与板式塔的设计、水力学核算;


 2、精馏过程的概念设计:共沸组成、三元相图、残留曲线、精馏边界、概念设计,从概念设计到精确模拟,主要解决含有共沸组成的物系的精馏塔序列设计问题;


3、变压精馏、共沸精馏、萃取精馏、加盐精馏、反应精馏、三相精馏及工业案例分析及应用;


第二单元:精馏过程优化


1、精馏塔热分析与用能目标值、N-Q曲线;

2、复合精馏塔及精馏塔之间的能量集成;

3、热偶精馏、隔壁塔精馏;

4、进料位置优化、回流比优化;

5、中间再沸器、中间冷凝器、双冷凝器;


第三单元:热力学与物性方法


1、热力学模型;

2、物性及实验数据查询、曲线绘制;

3、相图绘制;

4、物性估算;

5、数据回归;


第四单元:收敛性


1、通用算法与收敛性;

2、精馏塔的算法与收敛性;

3、循环流股问题;

4、 收敛性改进策略;


主讲专家: 李教授:清华大学化工系本科毕业,天津大学化工系硕士、博士研究生毕业,化学工程专业。曾任天津大学化工学院院长助理、化工信息技术中心主任(5年),新疆石河子大学化工学院院长(援疆,2年),英国曼彻斯特大学访问教授(3年,其中1年全职,另2年兼职),新奥智能能源集团过程工业节能中心首席科学家、国家煤基清洁能源重点实验室技术委员会委员(兼职,2.5年),现任天津大学化工学院教授,省部级教学名师,全国化工节能协会专家,中国能源学会专家。研究方向为化工过程模拟、优化、集成。


即基于化工原理、化工热力学、分离工程、反应工程的基本原理,以化工系统工程技术,通过系统建模、优化与成熟设备的优化组合,提高化工过程系统能效,实现节能减排目标。


擅长化工过程模拟、夹点技术、精馏塔及其序列优化、反应系统能量集成、蒸汽动力系统优化、全过程(Total Site)能量系统集成优化。既有扎实的理论基础,又有大型煤化工、石油化工、精细化工企业经验。 


培训费用:单个课程2800元/人(含培训费、资料费、培训期间午餐费)。住宿统一安排,费用自理。


如有感兴趣的朋友请及时与组委会联系相关培训事宜


大会组委会秘书处:


电话兼传真:010-60354362  


手 机:18518206941(同微信)


联 系 人: 祁慧杰        

  

电子邮箱:hgxh_2012@163.com


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