文档介绍：塔顶冷凝器的合理化设计
周力【摘要】在石油化工领域,精馏塔与塔顶冷凝器联用是比较常见的工艺装置组合,对其设备布置及相关管道进行合理化设计,能较好的提高整个装置的经济性和稳定性。本文介绍了精馏塔与塔顶冷凝器联用时采用的自然回流和强制回流两种塔顶冷凝器的合理化设计
周力【摘要】在石油化工领域,精馏塔与塔顶冷凝器联用是比较常见的工艺装置组合,对其设备布置及相关管道进行合理化设计,能较好的提高整个装置的经济性和稳定性。本文介绍了精馏塔与塔顶冷凝器联用时采用的自然回流和强制回流两种不同工艺流程,并针对两种工艺流程分别提出了合理的设备布置及管道设计分析。
【关键词】精馏塔塔顶冷凝器设备布置管道设计
石油化工领域中,精馏塔是一种使用非常频繁、非常重要的工艺设备,它的稳定运行直接关系到整个石油化工装置的产品质量及综合能耗。塔顶冷凝器作为与精馏塔联合使用的重要耗能设备,通过对其合理设计能有效的使精馏塔稳定运行、能耗降低、投资节省。
目前较常用的塔顶冷凝器的设计,主要有自然回流和强制回流两种,本文将从工艺流程、设备布置及管道设计方面对这两种不同设计思路分析,以达到能更合理的布置塔顶冷凝器及相关管道的目的。
1工艺流程
塔顶冷凝器主要作用是将精馏塔顶部的大量气相介质通过冷媒冷却至液相,然后通过自然回流或强制回流两种形式将冷凝的液相介质回流至塔器顶部。自然回流是利用塔顶冷凝器与塔器回流口之间的高位差来实现冷凝介质的回流,主要工艺流程见图1;强制回流是将冷凝后的液相介质收集至回流槽后利用泵输送至塔顶回流口,主要工艺流程见图2。
比较两种工艺流程不难发现,自然回流因为采用设备本身的位差来推动液相介质回流,不需要增加塔顶回流槽和回流泵设备,在工艺上具有能耗低和节省设备投资的优点。
但是,能否就此下结论说,塔顶冷凝器采用自然回流的设计形式比强制回流更先进实用呢?对此,我们需要对不同回流方式的设备布置进行更进一部的分析。
2设备布置
对于两种不同的工艺流程,我们需要分别采用不同的设备布置形式。自然回流,由于其利用位差来输送冷凝的液相介质回流,因此塔顶冷凝器的布置标高必然要高于精馏塔顶部标高,否则无法产生足够的输送动力;强制回流,由于其采用泵提供输送动力来使冷凝的液相介质回流,因此塔顶冷凝器的布置标高只需高于塔顶回流罐及回流泵,可以低于精馏塔顶部标高,放置于建构筑物任意位置。
比较两种工艺流程塔顶冷凝器的设备布置,不难发现,采用自然回流时塔顶冷凝器的支撑高度会远高于强制回流的塔顶冷凝器,要支撑高标高的塔顶冷凝器,需要搭建相应的建构筑物来支撑,必然会带来相应的土建投资费用的增加。
同时,由于塔顶冷凝器在较高位置布置,也会导致其冷媒的输送压力比采用强制回流时要求更高;如果采用循环水做为冷媒,由于塔顶出口气相介质的流量较大,其相变冷凝时放出的热量,需要通过更多大量的循环水通过温升来带走,相比于冷凝后的液相介质流量,循环水的使用量会远大于它,因此,通过高位差节省的塔顶回流泵输送动力,会远小于因高位差而增加的循环水泵输送动力,反而在能耗得不偿失。
因此,要结合本装置精馏塔及建构筑物规格来确定合适的塔顶冷凝器布置及相关的工艺流程,才能达到最合理化设计,降低能耗和投资。同时为保证精馏塔与塔顶冷凝器的安全稳定运行,还需进行合理的管道设计。
3管道设计
由于精馏塔和塔顶冷