第六章 精馏系统

1.对工艺流程的理解1.全回流：在全回流操作下.精馏段操作线截距，斜率与对角线重合，，全塔无精馏段、提馏段之分，此时操作线距平衡曲线最远，气液两相间传质推动力最大，因此所需理论板数最少。

全回流的意义：开始一段时间，回流的部分因没达到平衡，物料没有分开，全回流使塔内填料浸润，形成最佳汽液交换条件，尽快达到平衡，降低不合格产品导出；实验研究如：测定板效率、填料塔性能测定等。

2.工艺流程为：来自脱丙烷塔的釜液，压力为0.78MPa,温度为65℃（由TI-1指示），经进料手操阀V1和进料流量控制FIC-1，从脱丁烷塔（DA-405）的第21块塔板进入（全塔共有40块板）。

在本塔提馏段第32块塔板处设有灵敏板温度检测及塔温调节器TIC-3（主调节器）与塔釜加热蒸汽流量调节器FIC-3（副调节器）构成的串级控制3.对自动控制的理解吸收解吸单元复杂控制回路主要是串级回路的使用，在吸收塔、解吸塔和产品罐中都使用了液位与流量串级回路。

串级回路：是在简单调节系统基础上发展起来的。

在结构上，串级回路调节系统有两个闭合回路。

主、副调节器串联，主调节器的输出为副调节器的给定值，系统通过副调节器的输出操纵调节阀动作，实现对主参数的定值调节。

所以在串级回路调节系统中，主回路是定值调节系统，副回路是随动系统。

分程控制：就是由一只调节器的输出信号控制两只或更多的调节阀，每只调节阀在调节器的输出信号的某段范围中工作。

精馏系统的难度可谓是大大提高，它的工艺流程更为复杂（包括进料过程，再沸器的投入使用，建立回流，出产品）需注意参数（温度，塔顶温度，塔底温度，灵敏板温度，塔顶压力，塔釜液位，回流罐液位）更多更难控制。

为了更好的进行实验，在操作前需先对照流程图与工艺过程有大致了解，在弄清步骤之后，便开始开车。

因为对图形的不熟悉和图形过于复杂，对整个流程步骤难以控制，且由于各流量，阀门开度不合适以及未及时调整，使得部分参数偏离目标值。

注意当塔釜AI-2不合格且LIC-1>80%，应及时开阀门V24排放，否则会报警，同理也需要注意回流罐的液位。

《化工原理》第六章“精馏”复习题一、填空题1. 在汽-液相平衡的t-x-y 图中,沸点与液相组成的关系曲线,称为 _______ ,沸点与汽相组成的曲线,称为_____________ .（ *** 答案*** 液相线（或泡点线）汽相线（或露点线））2. 在汽-液相平衡的t-x-y 图中, 液相线与汽相线将图平面平分为三个区:汽相线以上的区域称为_______ ,液相线以下的区域称为 _________ ,汽.液相线之间的区域为____________ .（*** 答案*** 汽相区液相区汽液共存区）3. 在y-x 图中,以A 组份标绘的平衡曲线在对角线的左上方,则表示A 组分比B 组分的挥发度______ •平衡曲线若在对角线的右下方，则表示A组分比B组分挥发度_____ .（***答案***高低）4. 精馏过程,就是利用混合液的各组分具有不同的__________________ ,利用_______________ 、_____________ 的方法，将各组分得以分离的过程• （*** 答案*** 沸点（或挥发度）多次部分汽化多次部分冷凝）5. 某泡点进料的连续精馏塔中，进料组成xf=0.35,系统的平均相对挥发度 a =2.44,当xf=0.93时,达到此分离要求的最小回流比Rmin=_____ . （*** 答案*** 1.66）6. 当塔板中上升的汽相与下降液相之间达到________ 时，该塔板称理论塔板。

*** 答案*** （相平衡）7. 分离某些a接近1的物系时，可采用一些特殊的精馏方法，如______ , __________ .（*** 答案*** 萃取精馏恒沸精馏）8. 分离要求一定。

当回流比为一定时，在五种进料状况中， ______ 进料的q值最大，其温度___________ , 此时，提馏段操作线与平衡线之间的距离________ , 分离所需的总理论板数_______________ 。

第六章一、填空1 精馏是利用和的原理完成的。

2 精馏操作的依据是。

精馏操作得以实现的必要条件包括和。

3 某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则精馏段操作线斜率等；提馏段操作线斜率等于；回流比等于；馏出液等于；回流液量等于。

4 某二元理想物系的相对挥发度为2.5，全回流操作时，已知塔内某块理论板的气相组成为0.625，则下层的气相组成为。

5 连续精馏操作时，操作压力越大，对分离越；若进料的气液比为1:4（摩尔）时，q= 。

6 总压为99.7KPa，100℃时笨与甲苯的饱和蒸汽压分别为179.18 KPa和74.53 KPa，平衡时笨的液相组成为，甲苯的气相组成为。

笨与甲苯的相对挥发度为。

7 已知某精馏塔的进料组成为0.34（摩尔分数），回流比为2.5，进料为饱和液体，且知D/F为0.4，提馏段操作线方程截距为0.则馏出液x D为，釜残液x W为，精馏段操作线方程截距为，提馏段操作线方程的斜率为。

二、判断1 在精馏塔内任意1块理论板，其气相露点温度大于液相的泡点温度。

（）2 当分离要求和回流比一定时，进料的q值越大，所需的理论板数越多。

（）3 若以过热蒸汽状态进料时，q线方程斜率>0。

（）4 精馏段操作线方程为y=0.65x+0.4，这是可能的。

（）5 在馏出率相同的条件下，简单蒸馏所得到的流出物的浓度组成低于平衡蒸馏。

（）三选择1 精馏分离某二元混合物，规定分离要求为x D 、x W。

如进料分别为x F1、x F2时，其相应的最小回流比分别为R min1、R min2。

当x F1 > x F2时，则（）A R min1 < R min2B R min1 = R min2C R min1 > R min2D R min的大小无法确定2 某二元混合物，其中A为易挥发组分。

液相组成x A =0.5时泡点为t1，与之相平衡的气相组成y A=0.75时，相应的露点为t2，则（）A t1 = t2B t1 < t2C t1 > t2D 不能判定3 流率为800kmol/h、组成为0.4的二元理想溶液精馏分离，要求塔顶产品组成达到0.7，塔底残液组成不超过0.1，泡点进料，回流比为2.5.要使塔顶采出量达到500 kmol/h，应采取措施（）A增加塔板数 B 加大回流比 C 改变进料热状况 D 增加进料量四计算1 某连续精馏操作分离二元混合溶液，已知精馏段操作线方程为：y=0.80x+0.16，提馏段操作线方程为：y=1.40x—0.02 若进料时，原料为气液相各占一半的混合态，求塔顶及塔底产品产率及回流比。

第六章精馏工段6.1精馏岗位操作规程6.1.1甲醇精馏系统的任务合成单元生产的粗甲醇中含有水、硫回收、烷烃、高级醇以及溶解气等杂质，需要经过精制才能作为精甲醇产品出售。

本岗位的任务就是通过精馏脱除粗甲醇中的硫回收、烷烃、羰基化合物等轻组分和水份、乙醇及其它高级醇等重组分，生产出符合美国联邦AA级或GB338-2004优等品标准的精甲醇，分别送中间罐区精甲醇贮槽V2302A/B,经分析合格后送往成晶罐区进行灌装销售，同时副产杂醇油及预塔轻馏分，废水经废水泵送往废水处理工段。

本岗位位还承担着给净化工段输送补充精甲醇的任务。

6.1.2甲醇精馏系统理论知识化工生产中常需要进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的。

互溶液体混合物的分离有多种方法，蒸馏及精馏是其中最常用的一种。

简单蒸馏和平衡蒸馏只能达到组分的部分增浓，而精馏可以根据两组分的挥发度的差异实现高纯度的分离。

精馏是将由挥发度不同的组分组成的混合液，在精增塔内通过同时而且多次进行部分汽化和部分冷凝，使其分离成几乎纯态组分的过程。

在精馏过程中，混合料液由塔的中部某适当位置连续加入，塔顶设有冷凝器，将塔顶蒸汽冷凝为液体，冷凝液的一部分返回塔顶，进行回流，其余作为塔顶产品连续排出，塔底部装有再沸器以加热液体产生蒸汽，蒸汽沿塔上升，与下降的液体在塔板或填料上进行充分的逆流接触并进行热量交换和物质传递，塔底连续排出部分液体作为塔底产品。

在加料位置以上，上升蒸汽中所含的重组分向液相传递，而回流液中的轻级分向汽相传递。

如此反复进行，使上升蒸汽中轻组分的浓度逐渐升高。

只要有足够的相际接触面和足够的液体回流量，到达塔顶的蒸汽将成为高纯度的轻组分。

塔的上半部完成了上升蒸汽的精制，即除去了其中的重组分，因而称为精馏段。

在加料位置以下，下降液体中轻组分向汽相传递，上升蒸汽中的重组分向液相传递。

这样只要两相接触面和上升蒸汽量足够，到达塔底的液体中所含的轻组分可降至很低。

第6章精馏塔控制系统6.1 概述精馏是化工、石油化工、炼油生产过程中应用极为广泛的传质传热过程。

精馏的目的是利用混合液中各组分具有不同挥发度，将各组分分离并达到规定的纯度要求。

精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度，即同一温度下各组分的蒸汽分压不同，使液相中轻组分转移到气相，气相中的重组分转移到液相，实现组分的分离。

轻组分的转移提供能量；冷凝器将塔顶来的上升蒸汽冷凝为液相，并提供精馏所需的回流。

精馏过程是一个复杂的传质传热过程。

表现为：过程变量多，被控变量多，可操纵的变量也多；过程动态和机理复杂。

因此，熟悉工艺过程和内在特性，对控制系统的设计十分重要。

6.1.1 精馏塔的控制要求精馏塔的控制目标是：在保证产品质量合格的前提下，使塔的回收率最高、能耗最低，即使总收益最大，成本最小。

精馏过程是在一定约束条件下进行的。

因此，精馏塔的控制要求可从质量指标、产品产量、能量消耗和约束条件四方面考虑。

1．质量指标精馏塔的质量指标是指塔顶或塔底产品的纯度。

通常，满足一端的产品质量，即塔顶或塔底产品之一达到规定纯度，而另一端产品的纯度维持在规定范围内。

所谓产品的纯度，就二元精馏来说，其质量指标是指塔顶产品中轻组分含量和塔底产品中重组分含量。

对于多元精馏而言，则以关键组分的含量来表示。

关键组分是指对产品质量影响较大的组分，塔顶产品的关键组分是易挥发的，称为轻关键组分；塔底产品的关键组分是不易挥发的，称为重关键组分。

产品组分含量并非越纯越好，原因是，纯度越高，对控制系统的偏离度要求就越高，操作成本的提高和产品的价格并不成比例增加，因此纯度要求应与使图6.1-1 精馏塔示意图用要求适应。

2．物料平衡控制进出物料平衡，即塔顶、塔底采出量应和进料量相平衡，维持塔的正常平稳操作，以及上下工序的协调工作。

物料平衡的控制是以冷凝罐（回流罐）与塔釜液位一定（介于规定的上、下限之间）为目标的。

3．能量平衡和经济平衡性指标要保证精馏塔产品质量、产品产量的同时，考虑降低能量的消耗，使能量平衡，实现较好的经济性。

精馏系统一、工艺流程简介脱丁烷塔是大型乙烯装置中的一部分。

本塔将来自脱丙烷塔釜的烃类混合物（主要有C4、C5、C6、C7等），根据其相对挥发度的不同，在精馏塔内分离为塔顶C4馏分，含少量C5馏分，塔釜主要为裂解汽油，即C5以上组分的其他馏分。

来自脱丙烷塔的釜液，压力为0.78MPa，温度为65℃（由TI-1指示），经进料手操阀V01和进料流量控制FIC-1，从脱丁烷塔（DA-405）的第21块塔板进入（全塔共有40块板）。

在本塔提馏段第32块塔板处设有灵敏板温度检测及塔温调节器TIC-3（主调节器）与塔釜加热蒸汽流量调节器FIC-3（副调节器）构成的串级控制。

塔釜液位由LIC-1控制。

塔釜液一部分经LIC-1调节阀作为产品采出，采出流量由FI-4指示，一部分经再沸器（EA-405A/B）的管程汽化为蒸汽返回塔底，使轻组分上升。

再沸器采用低压蒸汽加热，釜温由TI-4指示。

设置两台再沸器的目的是釜液可能含烯烃，容易聚合堵管。

万一发生此种情况，便于切换。

再沸器A的加热蒸汽来自FIC-3所控制的0.35MPa低压蒸汽，通过入口阀V03进入壳程，凝液由阀V04排放。

再沸器B的加热蒸汽亦来自FIC-3所控制的0.35MPa低压蒸汽，入口阀为V08，排凝阀为V09。

塔釜设排放手操阀V24，当塔釜液位超高但不合格不允许采出时排放用（排放液回收）。

塔顶和塔底分别设有取压阀V06和V07，引压至差压指示仪PDI-3，及时反映本塔的阻力降。

此外塔顶设压力调节器PRC-2，塔底设压力指示仪PI-4，也能反映塔压降。

塔顶的上升蒸汽出口温度由TI-2指示，经塔顶冷凝器（EA-406）全部冷凝成液体，冷凝液靠位差流入立式回流罐（FA-405）。

冷凝器以冷却水为冷剂，冷却水流量由FI-6指示，受控于PRC-2的调节阀，进入EA-406的壳程，经阀V23排出。

回流罐液位由LIC-2控制。

其中一部分液体经阀V13进入主回流泵GA405A，电机开关为G5A。