精馏塔的控制

精馏塔的操作

精馏塔的操作

填料塔的操作是从物料平衡、热量平衡、相平衡及填料塔性能等几个方面考虑，通过控制系统建立并调节塔的操作条件，使填料塔满足分离要求。 控制系统可采用手动、一般自动化仪表或智能计算机操作。 (一)、控制参数 图中表示了塔操作控制的典型参数，其中6个流量参数：进料量、塔顶和塔釜产品流量、冷凝量、蒸发量和回流量。 除流量参数外，还有压力、塔釜液位、回流罐液位、塔顶产品组成和塔釜产品组成等参数。 精馏塔常用控制参数 压力和液位控制是为了建立塔稳态操作条件，液位恒定阻止了液体累积，压力恒定阻止了气体累积。对于一个连续系统，若不阻止累积就不可能取得稳态操作，也就不可能稳定。压力是精馏操作的主要控制参数，压力除影响气体累积外,还影响冷凝、蒸发、温度、组成、相对挥发度等塔内发生的几乎所有过程。 产品组成控制可以直接使用产品组成测定值, 也可以采用代表产品组成的物性，如密度、蒸气压等。最常用的是采用灵敏点温度。

(二)、填料塔操作瓶颈及解决方法 任何一个设计都不可能把装置中的每个设备及每个设备中的每个部分设计在同一最大负荷百分数下操作,而许多工厂则希望采取各种手段使装置生产能力达到最大,这就使装置中的至少一个部分成为操作瓶颈,填料塔操作中,填料塔的任一部分、塔顶冷凝器、塔釜再沸器等都可能成为操作瓶颈,这里所指的瓶颈是指装置已达到设计负荷需进一步提高分离效率和生产能力,而装置中的某一设备或某一设备的某一部分限制了生产能力和分离效率的提高。 1、填料塔为操作瓶颈 填料塔在设计气液负荷范围内操作可取得所需的分离效率,超过此负荷范围,会导致分离效率下降、压降升高泛塔等现象,多数情况下填料塔操作提高处理能力和分离效率的瓶颈是填料塔本身。 (1) 填料塔处理能力的提高 ① 增、降压操作 若设备及工艺条件允许,适当增、降塔压是提高填料塔处理能力的最好办法。 在常压附近,提高压力可使处理量提高,低压、相对挥发度高及相对挥发度随压力变化不大时,增压操作对处理量提高最大。压力较高,有时降低压力可提高处理能力,在高压、相对挥发度低及相对挥发度随压力升高而降低很大的场合,降压操作处理量提高较大。 ② 进料的预热 填料塔进料以上填料段和进料以下填料段通常并不是在同一泛点百分数下操作,普通精馏通常为泡点进料,若将进料预热或预冷,可以使塔的上下段负荷发生变化,若进料段以下为操作瓶颈,热进料可降低塔釜热负荷和下段气液相负荷,代价为上段气液相负荷有所增加。相反,若上段为瓶颈,冷进料降低了上段的气液相负荷,代价是下段填料负荷有所增加。 这种方法提高幅度通常较小,但对进料以下气液比很大的场合,这种方法调节幅度较大, 这时对塔的效率影响也大。过热进料影响上段的分离效率,过冷进料影响下段的分离效率,一般认为过冷进料对塔本身的分离效率影响不大,只有一块理论板,但对高效填料塔影响会超过此值,对于液气比很高的场合影响也会超过此值。 过冷进料提高进料以上段的处理能力是以降低进料以下段的分离效率为代价的。液相过热进料对塔体本身的分离效率影响很小,气相过热进料降低了进料以上段的分离效率。 ③ 增加操作的稳定性 填料塔阻力小,持液量低,耐波动性能差。填料塔在接近上限负荷操作,很小的波动就会使塔超过负荷上限,效率下降,一旦效率下降,很难恢复,特别是理论级数多的塔,平衡时间很长,为了能够使填料塔在上限操作,稳定操作,减少外界条件变化至关重要,好的控制系统起很大作用,增强填料塔的操作稳定性,一般可提高5%~10%的处理能力。 ④ 降低回收率 提高生产能力的另一办法是降低回流比,使回收率下降,这种方法虽不提倡,但工厂在生产能力受限制时或多或少的不自觉地采用了。回收率降到某一数值后,继续降低收率提高处理能力,不再经济。因为收率再降低,产品的生产能力也不再提高。 采取以上措施应注意各液体分布器的操作弹性。 (2)填料塔分离效率的提高 工厂经常会提出提高分离效率,以提高产品质量和收率的要求。与提高处理能力类似,可采用以下方法。 ① 增加回流 一个塔的分离效率一定,若不在最大负荷下操作,提高分离效率的最简单方法是增大回流比。 ② 增、降压操作 前已叙述,一般物系压力上升,相对挥发度减小,降压操作可增大物系的相对挥发度,因此若填料塔不在最大负荷下操作,可适当降压操作,提高分离效率;若填料塔已在最大负荷下操作,可适当增压并增加回流比操作。 ③ 进料的预冷、预热 为了提高塔上段的分离效率,可采用预冷进料；相反,为了提高塔下段的分离效率可采用预热进料。 ④ 增强塔操作的稳定性 增强塔操作的稳定性同样可以提高塔的分离效率,如图2所示,产品中杂质含量低意味着需要较高的分离效率,稳定操作时需要的分离级数较少。从能耗角度看,稳定操作能耗最少。 ⑤ 降低收率 减小产品采出量,使产品质量提高,但收率降低。 图2操作稳定性对产品质量的影响 2、塔顶冷凝器为操作瓶颈 塔顶冷凝器在操作后期经常会成为操作瓶颈,可采用以下措施: (1) 提高操作压力。压力升高塔顶温度提高,换热温差加大。 (2) 降低进料温度。进料温度降低,进料以下内回流加大,从而减少上升蒸气量,减少塔顶热负荷。

第6章 过程控制系统的应用实例

6.1 精馏塔的控制

精馏是石油化工、炼油生产过程中的一个十分重要的环节，其目的是将混合物中各组

分分离出来，达到规定的纯度。精馏过程的实质就是迫使混合物的气、液两相在塔体中作

逆向流动，利用混合液中各组分具有不同的挥发度，在互相接触的过程中，液相中的轻组

分逐渐转入气相，而气相中的重组分则逐渐进入液相，从而实现液体混合物的分离。一般

精馏装置由精馏塔、再沸器、冷凝器、回流罐等设备组成，如图6.1所示。

加热蒸汽流量 进料流量 回流量

塔F

H Q 冷却介质

D

塔顶采出量

精

馏

冷凝水 塔底产品BVL

再沸器回流罐

图6.1 简单精馏控制示意图

进料流量F从精馏塔中段某一塔板上进入塔内，这块塔板称为进料板。进料板将精馏

塔分为上下两段，进料板以上部分称为精馏段，进料板以下部分称为提馏段。溶液中组分

的数目可以是两个或两个以上。实际工业生产中，只有两个组分的溶液不多，大量需要分

离的溶液往往是多组分溶液。多组分溶液的精馏在基本原理方面和两组分溶液的精馏是一

样的。本节只讨论两组分溶液的精馏。

6.1.1 精馏原理

在恒定压力下，单组分液体在沸腾时虽然继续加热，其温度却保持不变，即单组分

液体的沸点是恒定的。对于两组分的理想溶液来说，在恒定压力下，其沸点却是可变的。

例如对于A、B两种混合物的分馏，纯A的沸点是140℃，纯B的沸点是175℃。如果两

组分的混合比发生变化，混合溶液的沸点也随之发生变化，如图6.2中的液相曲线所示。 第6章 过程控制系统的应用实例

·333·

·333·150

140160170180

020406080100

100806040200A：

B：

气相

液相

组分/(％)温度/℃

图6.2 A、B两组分混合物温度-浓度曲线

设原溶液中A占20%，B占80%，此混合液的沸点是164.5℃，加热使混合液体沸腾。

这时，与液相共存的气相组分比是A占45.8%，B占54.2%。这些气体单独冷凝后所形成

精馏的操作技巧

精馏是一种分离液体混合物中各组分的常用方法，主要应用于化工、石油、制药等领域。在进行精馏操作时，需要遵循一系列的操作技巧，以提高分离效率和产品纯度。

下面是一些关键的精馏操作技巧：

1. 选择合适的精馏塔：根据混合物的特性，选择合适的精馏塔类型，例如平板塔、填料塔或结构塔。不同类型的塔适用于不同的操作条件和分离效果。选用合适的精馏塔能够提高分离效率。

2. 控制进料速率：控制进料速率是精馏操作中重要的一步，过高或过低的进料速率都会对分离效果产生负面影响。应根据具体情况合理调节进料速率，以保证塔内的气液平衡。

3. 维持适当的冷凝温度：冷凝器的冷凝温度是精馏操作中的关键因素之一。过低的冷凝温度会导致过度凝结和附壁现象，影响精馏塔内的传质和传热效果。而过高的冷凝温度则会降低塔内温度，使分离效果下降。应根据混合物的沸点范围选择合适的冷凝温度。

4. 调整塔内压力：塔内压力对精馏操作具有重要影响。较低的塔内压力会使焓泄漏减少，增加分离效率。但过高的塔内压力会增加能耗和操作难度。应根据分离要求和设备性能优化调整塔内压力。

5. 控制塔底液位：塔底液位的控制对精馏操作至关重要。过高的液位会导致部分液体通过不规则出口溢出，影响分离效果。过低的液位会使精馏液下降，减少分离效果。应根据实际情况合理控制塔底液位。

6. 确保塔内充分传质：充分传质是精馏操作中的关键步骤。通过增加传质的有效面积和传质速度，可以提高分离效果。合理选择塔内的填料材料、塔板孔径和塔板间距等参数，以增加传质效果。

7. 反应塔与精馏塔的选择：在某些情况下，可能需要在反应过程中进行精馏操作。这时，应根据反应塔和精馏塔的特性选择合适的操作方式和顺序。合理的反应塔与精馏塔的选择可以提高反应效率和产品纯度。

8. 缺陷修复：发现塔内存在缺陷时，如裂缝、漏气等，应及时进行修复。塔内缺陷会影响操作的稳定性和产品纯度，需要及时处理。

9. 定期检查和维护：精馏操作之后，需要对设备进行定期检查和维护。包括清洗塔内残留物、更换损坏的设备部件等。定期维护可以保证设备的正常运行和长期稳定的分离效果。

精馏塔操作中常见的几大问题

前言

精馏技术广泛应用于各类化学品的生产中，而精馏塔在化工厂也是较为常见的装置之一。而在实际操作中,大家都会遇到这样那样的问题，今天小七就给大家总结总结精馏操作中常见的几种问题，看看你也有遇到过吗？以后再遇到问题，可参考小七给的方法呦~~

1精馏操作中怎样调节塔的压力？影响塔压变化的因素是什么？

任何一个精馏塔的操作,都应把塔压控制在规定的指标内，以相应地调节其它参数.塔压波动过大,就会破坏全塔的物料平衡和气液平衡,使产品达不到所要求的质量。所以，许多精馏塔都有其具体的措施,确保塔压稳定在适宜范围内。

对于加压塔的塔压，主要有以下两种调节方法：

1。 塔顶冷凝器为分凝器时，塔压一般是靠气相采出量来调节的。

在其它条件不变的情况下,气相采出量增大,塔压下降;气相采出量减小，塔压上升。

2。 塔顶冷凝器为全凝器时，塔压多是靠冷剂量的大小来调节，即相当于调节回流液温度。

在其它条件不变的前提下，加大冷剂量，则回流液的温度降低，塔压降低；若减少冷剂量,回流液温度上升，塔压上升。

对于减压精馏塔的压力控制，主要有以下两种方法：

1. 当塔的真空借助于喷射泵获得时，可以用调节塔顶冷凝器之冷剂量或冷剂温度从而改变尾气量的方法来调节塔的真空度。

当被分离的物料允许与空气接触时,在此控制方案中，蒸汽喷射泵在最大的能力下工作，调节阀装在通大气的管线上,用调节阀开度的大小，调节系统的尾气抽气量，从而达到调节塔的真空度的目的.

2。 当采用电动真空泵抽真空时，调节阀装在真空泵的回流管线上,用调节阀开度的大小来调节系统的尾气抽出量,从而调节塔的真空度. 对于常压塔的压力控制，主要有以下三种方法：

1. 对塔顶压力在稳定性要求不高的情况下，无需安装压力控制系统,应当在精馏设备（冷凝器或回流罐）上设置一个通大气的管道,以保证塔内压力接近于大气压.

2。 对塔顶压力的稳定性要求较高或被分离的物料不能和空气接触时，塔顶压力的控制可采用加压塔塔压的控制方法.