精馏操作中的工艺指标调节与控制
引言精馏是化工生产中常用的传质单元操作，常用于产品的分离和提纯。
它是利用液体混合物在一定压力下各组分挥发度不同的性质，在塔内经过多次部分汽化与多次部分冷凝，使各组分得以较全分离的过程。
对精馏工艺指标进行调控对于合格产品的获得具有重要意义。
图1 工业精馏装置1.精馏中需要控制的工艺指标图2 连续精馏实验装置图2 为连续精馏实验装置，进料位置为塔中段。
以此为例对精馏操作中需要控制的指标进行论述。
实际实验或生产中由于塔设备的不同，留给操作人员可以调控的参数也有所不同。
总的来说，需要调控的工艺参数有：塔压、塔顶温度、塔釜温度、塔釜液位和回流比。
2.调控的主要手段2.1 塔压的调节影响塔压力变化的因素是多方面的，例如：塔顶温度、塔釜温度、进料组成、进料流量、进料温度、回流量、冷剂量、冷剂压力等的变化以及仪表故障，设备管线堵冻等，都可以引起塔压的变化。
例如，釜温突然升高、冷剂量减少、进料中轻组分含量增加或进料量加大、采出管线堵塞都会引起塔压升高。
另外，塔顶调节阀失灵也会引起塔压波动。
图3 塔顶压力监控在生产过程中当上述因素发生变化时，塔压发生变化，控制塔压的调节机构就会自动动作，使塔压恢复正常。
塔压发生变化时，首先要判断引起压力变化的原因，而不是简单的只从调节上使塔的压力恢复正常，要从根本上消除变化的因素，才能不破坏塔的操作。
例如，当冷剂量不足或塔顶冷凝器设备出现故障时引起塔压
升高时，若不提高冷剂量，而只是加大塔顶采出量来恢复正常的塔压，就有可能使重组份带到精馏段，造成塔顶产品质量不合格；又如，釜温过低引起塔压下降，若不提釜温，而是单靠通过减少塔顶采出量来恢复正常塔压，将造成釜液中轻组分大量增加，使塔底产品不合格。
当釜温突然升高，引起塔压上升时，重要的是恢复塔釜正常的温度，而不是单靠增加冷剂量和加大塔顶采出量来降低塔压；否则将容易产生液泛，破坏塔的正常操作。
精馏操作中，要针对引起塔压变化的原因相应的进行调节，常用的方法有三种。
①进料量不变的情况下，用塔顶的液相采出量来调节塔压。
产品采出多，则塔内上升蒸汽的流速减小，塔压下降；采出量减少，塔内上升蒸汽的流速增大，塔压上升。
②在采出量不变的情况下，用进料量调节塔压。
进料量加大、塔压上升；进料量减小、塔压下降。
图4 进料对塔内气液流量的影响③在工艺指标允许的范围内，可以通过釜温的变化来调节塔压。
提高釜温，塔压上升；降级釜温，塔压下降。
由于设备原因而影响了塔压的正常调节时，应当考虑改变其他操作因素以维持生产，严重时则要停工检修。
2.2 塔釜温度的调节在精馏过程中，当塔压一定时，被分离的液体混合物，其气化程度决定于温度，而温度由再沸器的蒸气量控制。
只有保持一定的釜温，才能保证一定的残液组成，因此釜温是精馏操作重要的一个控制指标。
其釜温波动往往有多种因素引起的：（1）进料组成变化会引起釜温波动。
（2）调节回流比也会引起釜温变化，如回流比加大（塔顶采出量减少）则轻组分压入塔釜，使其温度下降。
（3）精馏塔压力波动，也会引起釜
温变化。
当釜温变化时，通常是用调节再沸器加热量来使釜温调节正常，当然釜温变化还可能是其它原因，女口：①再沸器疏水不畅，再沸器积水，传热面积减少，釜温下降。
②釜温循环量小，再沸器部分干管，传热效果下降，釜温下降。
③釜液位太高，使再沸器出口受阻，釜温下降。
因此，在釜温波动时，除了分析加热器的蒸气量和蒸气压力的变化外，还应考虑其他因素的影响。
例如，塔压的升高或降低，也能引起塔釜温度的变化，当塔压突然升高，虽然釜温随之升高，但上升蒸气量却下降，使塔釜轻组分变多，此时，要分析压力升高的原因并予以排除。
如果塔压突然下降，上升蒸气量却增加，塔釜液可能被蒸空，重组分会带到塔顶。
2.3 回流比的调节精馏塔的能量消耗随回流比几乎成正比关系增加，所以选择最佳回流比是精馏装置节能的一项重要措施。
决定回流比的大小首先当然是原料的性质和产品的要求，其次也应考虑设备投资和能源消耗。
操作中，回流量是直接影响产品质量和塔的分离效果的重要因素。
当操作过程中，塔顶温度升高，塔釜温度降低，塔顶、塔釜产品质量均不符合要求，是因塔的分离能力所致。
通常采用的方法是在加大回流比的同时增加塔釜加热蒸汽量。
之所以这样做，是因为在进料量、进料组成及产品质量要求固定的情况下，由物料衡算可知，塔顶、塔底产品的产量已确定。
此时主要是靠增加上升蒸汽量来增加回流量，而不是通过减少塔顶产品量来增加回流量。
增加塔釜加热量同时也要增加冷却水量。
减小回流比运转费用（主要是塔釜加热量和塔顶冷量）将减少，但塔板数要增多，塔的投资要增加，因此可看出选择回流比可
直接影响企业的经济效益。
2.4 塔顶温度的调节在精馏过程中，塔顶压力一定时，塔顶温度高低就反映了塔顶产品组成，只有保持一定的塔顶温度才能保证一定的馏出液组成，因此精馏操作中塔顶温度也是重要控制条件。
塔顶温度随进料量状况、操作压力及塔釜温度的变化而变化，塔顶温度的调节主要是调节回流量来控制。
塔顶温度低时，应适当减少回流量，具体操作应提高塔顶采出量；塔顶温度高时应适当加大回流量，减少塔顶采出量。
塔顶温度的变化因素很多，而且塔顶温度和塔釜温度是密切联系的，有时是由于釜温控制不当引起全塔的温度变化，这时应控制釜温来恢复塔顶温度，而不能去调节回流量来控制塔顶温度。
2.5 塔釜液位的调节塔釜液面的稳定是保证精馏塔的平稳操作的重要条件之一。
只有塔釜液面稳定时，才能保证塔釜传热稳定以及由此决定的塔釜温度、塔内的上升蒸气流
量、塔釜液组成稳定等的稳定，从而确保塔的正常生产。
图5 塔釜液位自动控制系统釜液面的调节，多半是用釜液的排除量来控制的。
釜液面增高，排出量增大，釜液面降低，排出量减少。
也有用加热釜的加热剂量来控制釜液面的，釜液面增高，加热剂量加大。
但是只知道这些还是不够的，还必须了解影响釜液面变化的原因，才能有针对性的进行处理。
影响釜液面变化的原因主要有以下四个方面。
①釜液组成的变化在压力不变的前提下，降低釜温，就改变了塔底的气液平衡组成，加大了釜液量和釜液中轻组份的含量。
在釜液采出量不变的情况下，将使釜液面增高。
发生这种现象时，应首先恢复正常的釜温，否则，会造成大量的轻组份损失。
②进料组成的变化当进料中重组份含量增加时，根据物料衡算，釜液量将增加，此时应相应的加大釜液的排出量，否则釜液面会升高。
如果保持正常的釜液排出量而用升高釜温的方法去维持正常的釜液面，那么将会使重组份带到塔顶，造成塔顶产品的质量下降。
③进料量的变化进料量增大，釜液排出量应相应地加大，否则釜液面会升高。
④调节机构失灵调节机构失灵时，应该自动调节为手动调节，同时联系检修。
3.结语精馏操作过程中，会引起某个工艺指标发生变化的原因可能是多样的，为使该指标恢复正常，需要调节的工艺参数也不一而同。
改变参数之前对可能的原因进行理性分析排查，对于迅速找到问题所在，保证产品质量具有重要意义。
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