公告信息：
混合油汽提即水蒸氣蒸餾，可以在較低的溫度下脫除高濃度混合油中的殘留溶劑。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的混合油汽提設(shè)備主要有碟式汽提塔、層式汽提塔、管式汽提塔和填料式汽提塔等，這些設(shè)備廣泛應(yīng)用于浸出車間混合油的汽提，但在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)多數(shù)汽提塔存在一定的弊端，如多采用外夾套加熱形式，設(shè)備預(yù)熱較為緩慢，蒸汽損耗較大，利用效率較低；汽提塔內(nèi)部的塔盤或填料經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間使用后容易結(jié)垢，清洗困難；生產(chǎn)穩(wěn)定性差，不易控制。而新型的橢球汽提塔，在節(jié)約能源、車間操作和生產(chǎn)控制等方面均有較大優(yōu)勢(shì)。
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1 橢球汽提塔基本結(jié)構(gòu)及工作原理
橢球汽提塔基本結(jié)構(gòu)見圖1。其整體分為3個(gè)部分，由液沫捕集段、汽提段和塔釜組成。液沫捕集段通過(guò)擋板阻止液沫的飛濺；汽提段則是由溢流盤、錐形分布盤、環(huán)形收集盤和球形汽提盤組成，其中球形汽提盤采用的是橢球汽提盤，自上而下分為兩節(jié)，每節(jié)由5組橢球汽提盤采用串聯(lián)方式連接，汽提盤內(nèi)部為間接蒸汽通道；塔釜由導(dǎo)流管、中心管、直接蒸汽噴管和出油管組成。
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其工作原理為：待汽提混合油從進(jìn)油管進(jìn)入溢流盤，在收集之后重新分布，均勻地灑在錐形分布盤上，由環(huán)形收集盤重新收集后，經(jīng)溢流盤，在橢球汽提盤上形成均勻液膜狀，與底部汽提出的溶劑和水蒸氣自下而上充分接觸，使混合油得到充分汽提，混合油經(jīng)第一組橢球汽提盤汽提作用后，進(jìn)入第二組重新分布于橢球汽提盤上，自上而下逐次汽提?；旌嫌徒?jīng)過(guò)兩節(jié)橢球汽提盤段后，進(jìn)人塔釜集油盤，油經(jīng)導(dǎo)流管進(jìn)入中心管，與進(jìn)入的直接蒸汽混合，一起向上噴出，受到集油盤底的阻攔，油被阻擋落人底部塔釜，經(jīng)塔釜暫存后由出油管排出至毛油暫存設(shè)備；被汽提出的溶劑蒸氣和水蒸氣繞過(guò)集油盤向上對(duì)橢球汽提盤表面混合油液膜汽提，與汽提出的溶劑一起進(jìn)人頂部真空管。
2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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2．1 基本參數(shù)
間接蒸汽壓力：0．15 - 0．25 MPa；直接蒸汽壓力：0．05 - 0．15 MPa；待汽提混合油濃度：90％ - 95％ ；汽提溫度：100 - 110℃；汽提真空度：60 - 80 kPa。
以日處理450 t膨化棉籽浸出車間汽提塔設(shè)計(jì)為例，混合油量L1 =71 t／d=2 958．3 kg／h。
混合油濃度按95％計(jì)，則溶劑流量Ls =71 t／d×5％ =3．55 t／d=147．9 kg／h=1．59 kmol／h，油流量L0 = 71 t／d× 95％ = 67．45 t／d = 2 810．4 kg／h = 3．16 kmol／h。
進(jìn)入汽提塔的混合油中溶劑的摩爾分?jǐn)?shù) = 1．59／(1．59 + 3．16)=0．335。根據(jù)要求，毛油中溶劑含量不大于500 mg／kg，則毛油中溶劑摩爾分?jǐn)?shù)X1 =(5×10-4 ／93)／[(5×10-4 ／93)+(1 - 5×10-4 )／890]=0．004 76。
橢球汽提塔屬蒸餾脫去微量溶劑的操作，由于毛油屬高沸點(diǎn)不易揮發(fā)物系，故可用解吸原理進(jìn)行分析計(jì)算。
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2．2 直接蒸汽噴嘴直徑的確定
根據(jù)氣體吸收原理，汽提塔內(nèi)最小氣液比(V / L)min 可按下式計(jì)算：
(V / L)min = Smin／M
Smin =( X – X1 )／( X – X0 )
式中： V — 直接蒸汽摩爾流量，kmol／h；
L — 毛油的摩爾流量，kmol／h；
Smin — 氣液比最小時(shí)的解吸因數(shù)；
M — 相平衡常數(shù)；
X1 — 汽提塔進(jìn)口毛油中溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)；
X0 — 與直接蒸汽中溶劑平衡的毛油中溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)，在直接蒸汽中，X0 = 0。
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因進(jìn)入汽提塔的毛油中所含溶劑大部分是6#溶劑中相對(duì)高沸點(diǎn)的物質(zhì)，故按庚烷的特性確定 M 值。在0．1 MPa、100 oC時(shí)庚烷在油中的 M =1．0。
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計(jì)算得Smin =(0．335—0．004 76)／(0．335—0) = 0．986，(V／L)min =0．986／1．0 = 0．986。
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一般氣液比V／L=(1．1—2．0)×(V／L) i ，此處取 V / L = 1．5(V／L)min = 1．5×0．986=1．48，則直接蒸汽流量 V = 1．48×L =1．48 x 3．16 = 4．68 kmol／h = 84．24 kg／h。取直接蒸汽壓力為 0．15 MPa，查其密度為 ρ = 0．829 8 kg／m3 ，則 V = 84．24／(0．829 8×3 600)：0．028 20 m3 ／s，直接蒸汽噴嘴直徑為：
式中：u — 空塔氣速，按經(jīng)驗(yàn)取273 m／s。
2．3 解吸塔板層數(shù)的確定
解吸因數(shù)S=(V／L)×M=1．48×1．0=1．48。
由Smin =(SN+1 - S)／(SN+1 - 1)得理論塔板數(shù) N = log[(S - Smin)／(1 - Smin )]／logS -1=log[(1．48 - 0．986)／(1—0．986)]／log1．48 – 1 = 8．09，取實(shí)際塔板數(shù)10層。
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2．4 汽提塔塔徑的確定
汽提塔中環(huán)形收集盤中心氣孔孔徑按下式計(jì)算：
式中:u — 空塔氣速，m／s，u = (0．6 — 0．8)umax ,
Umax為液泛氣速；
V1、V2 — 汽提塔中溶劑蒸氣及直接蒸汽體積流量，m3 ／h；；
m1、m2 — 溶劑蒸氣、直接蒸汽的質(zhì)量流量，分別為147．9、84．24 kg／h；
R — 氣體常數(shù)，8．314 J／(mol·K)；
T — 汽提溫度，(273+100)K；
M1、M2 — 溶劑蒸氣、直接蒸汽的摩爾質(zhì)量，分別為93、18 g／mol；
P1、P2 — 溶劑蒸氣、直接蒸汽的分壓，均按0．02 MPa計(jì)算。
經(jīng)計(jì)算得V1 = 246．6 m3／h，V2 = 725．7 m3／h。
混合蒸氣密度ρv = (m1 + m2)／(V1 + V2) = (84．24 + 147．9)／(246．6+725．7) = 0．239 kg／m3.
混合油密度ρL = (ρoL0 + ρsLS )／(L0 + LS) = (910×2810．4 + 660×147．9)／2958．3 = 897．5 kg／m3. 式中：ρo ρs — 混合油中油和溶劑的密度，kg／m3。
液氣體積之比 Lm／Vm = (2 958．3／897．5)／[(147．9 + 84．24)／0．239] = 0．003 39
Lm／Vm(ρL／ρV)0.5 = O．003 39×(897．5／0．239)0.5 = 0．207 7 (1)
取碟盤間距 HT – hL = 0．5 m，其中 HT 為板間距離，hL 為板上液層高度，在本塔中可以忽略不計(jì)。
根據(jù)公式(1)計(jì)算結(jié)果及碟盤間距，查史密斯關(guān)聯(lián)圖可知C20 = 0．085，在100 ℃時(shí)，油的表面張力 ?油 = 30 mN／m，溶劑表面張力?溶 =10 mN／m，因溶劑所占比例低，且油與溶劑的表面張力相差較大，故溶劑所產(chǎn)生的表面張力忽略不計(jì)，可認(rèn)為液體的表面張力 ?m = ?溶。則：
C = C20 （?m / 20）0.2 = 0．085×(3O／2O)0.2 = 0．092 18
一般情況下取 u = (0．6-0．8)umax ，然而對(duì)于橢球式汽提塔，由于蒸汽在上升過(guò)程中路徑多次改變，可取u=0．9umax ，則u = 0．9×5．47=4．923 m／s。故環(huán)形收集盤中心氣孔孔徑為：
可近似按碟片式氣提塔計(jì)算，若碟片高度為0.17 m，碟片傾角為10o，則氣提塔塔徑D = 0.17 × 2 / tg10 + 0.26，圓整后取D=0.8 m。
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3 橢球氣提塔的特點(diǎn)
（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊、易于拆裝。橢球氣提塔所采用的氣提盤自上而下分為兩節(jié)，每節(jié)由5組氣提盤采用串聯(lián)方式連接，在安裝、拆卸和清洗方面更為便捷。
（2）橢球氣提盤。橢球氣提盤能夠明顯增大汽液接觸面積，其球形表面更便于液體的流動(dòng)，使混合油充分地分散成薄膜狀，利于與氣提蒸汽充分接觸，保證混合油的脫溶效果，提高汽液傳質(zhì)效率。
（3）節(jié)約蒸汽。橢球氣提盤內(nèi)部通入蒸汽代替?zhèn)鹘y(tǒng)殼體夾套加熱，在蒸汽用量較少的情況下滿足加熱需求，提高蒸汽的利用效率，減少熱量損耗。
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4 應(yīng)用效果
橢球氣提塔現(xiàn)已成功應(yīng)用于多條生產(chǎn)線，與碟式氣提塔相比，在蒸汽消耗及產(chǎn)品指標(biāo)上有明顯的優(yōu)勢(shì)，表1為300 t/d 棉籽生產(chǎn)線采用兩種氣提塔時(shí)蒸汽消耗及產(chǎn)品指標(biāo)比較結(jié)果。
由表1數(shù)據(jù)來(lái)看，橢球氣提塔的蒸汽耗量約為碟式氣提塔的70%，兩種氣提塔產(chǎn)品指標(biāo)均能夠達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，橢球氣提塔的毛油殘溶、水分及揮發(fā)物更低，其它指標(biāo)相差不大。
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5結(jié)論
橢球氣提塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料消耗少，產(chǎn)品指標(biāo)達(dá)到并優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，而且可以滿足不同規(guī)模和不同品種原料的混合油汽提，同時(shí)，在能源節(jié)約方面效果顯著，有著廣泛的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
