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，但在長期的生產(chǎn)實踐中發(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)長時間使用后容易結(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。
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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個部分，由液沫捕集段、汽提段和塔釜組成。液沫捕集段通過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：待汽提混合油從進油管進入溢流盤，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)過兩節(jié)橢球汽提盤段后，進人塔釜集油盤，油經(jīng)導(dǎo)流管進入中心管，與進入的直接蒸汽混合，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集油盤向上對橢球汽提盤表面混合油液膜汽提，與汽提出的溶劑一起進人頂部真空管。
2 結(jié)構(gòu)設(shè)計
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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)計為例，混合油量L1 =71 t／d=2 958．3 kg／h。
混合油濃度按95％計，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。
進入汽提塔的混合油中溶劑的摩爾分數(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數(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，由于毛油屬高沸點不易揮發(fā)物系，故可用解吸原理進行分析計算。
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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 — 氣液比最小時的解吸因數(shù)；
M — 相平衡常數(shù)；
X1 — 汽提塔進口毛油中溶劑的摩爾分數(shù)；
X0 — 與直接蒸汽中溶劑平衡的毛油中溶劑的摩爾分數(shù)，在直接蒸汽中，X0 = 0。
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因進入汽提塔的毛油中所含溶劑大部分是6#溶劑中相對高沸點的物質(zhì)，故按庚烷的特性確定 M 值。在0．1 MPa、100 oC時庚烷在油中的 M =1．0。
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計算得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計算。
經(jīng)計算得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。
根據(jù)公式(1)計算結(jié)果及碟盤間距，查史密斯關(guān)聯(lián)圖可知C20 = 0．085，在100 ℃時，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，可認為液體的表面張力 ?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 ，然而對于橢球式汽提塔，由于蒸汽在上升過程中路徑多次改變，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
（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，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)品指標上有明顯的優(yōu)勢，表1為300 t/d 棉籽生產(chǎn)線采用兩種氣提塔時蒸汽消耗及產(chǎn)品指標比較結(jié)果。
由表1數(shù)據(jù)來看，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)品指標均能夠達到國家標準，橢球氣提塔的毛油殘溶、水分及揮發(fā)物更低，其它指標相差不大。
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5結(jié)論
橢球氣提塔結(jié)構(gòu)簡單、材料消耗少，產(chǎn)品指標達到并優(yōu)于國家標準，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，在能源節(jié)約方面效果顯著，有著廣泛的經(jīng)濟效益和社會效益。
