化工仿真二元精馏思考题
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六.二兀精馏思考题
1 •简述本二元精馏塔的主要设备部件。
主要部件有：DA-405 脱丁烷塔、GA-405A/B 回流泵、 FA-405 回流罐 EA-405A/B 再沸器、EA-406冷凝器、GA-406A/B 塔顶产品采出泵。
2 .简述板式塔和填料塔的特点及用途。举出几种板式塔的塔板类型。
填料塔与板式塔比较：
(1) 填料塔操作范围较小，对于液体负荷的变化特别敏感。当液体负荷较小时，填料表面不能很好地润湿，传质效果急剧下降；当液
体负荷过大时，容易产生液泛。板式塔具有较大的操作范围。
(2) 填料塔不宜处理含固体悬浮物的物料，而某些类型的板式塔(如大孔径穿流板塔)可以有效地处理这种物系。另外，板式塔的清
洗亦比填料塔方便。
(3) 当气液接触过程中需要冷却以移除反应热或溶解热时，填料塔因涉及液体均布问题而使结构复杂化，板式塔可方便地在塔板上安
装冷却盘管。
(4) 填料塔直径可以很小。板式塔直径一般不小于 0.6m。
(5) 板式塔的设计比较准确可靠。安全系数较小。
| (6 )塔径不大时，填料塔因结构简单而造价便宜。
(7) 填料塔适用于易起泡物系和 ［wiki］腐蚀［/wiki］性物系，因填料对泡沫有限制和破碎的作用，可以采用瓷质填料。
(8) 对热敏性物系宜采用填料塔，因为填料塔内的滞液量比板式塔少，物料在塔内的停留时间相对短。
(9) 填料塔的压降比板式塔的小，因而对真空操作更为适宜
塔板类型：浮阀塔，筛板塔，泡罩塔。
3 .写出本精馏塔正常工况的工艺条件。
答：位号 名称和量程 正常值
TI-1 进料温度(0~100 "C ) 65 C
TI-6 回流温度(0~100 C ) 38 C
TI-4 塔釜温度(0~200 C ) 121 C
TI-2 塔顶温度(0~100 C ) 46 C
TI-7 冷却水入口温度(0~100 C ) 30 C
FH 放火炬流量(0~1000 kmol/h) 0.0 kmol/h
PI-4 塔釜压力(0~1MPa) 0.42 MPa
FI-4 塔釜采出流量(0~400 kmol/h) 130 kmol/h
FI-5 塔顶采出流量(0~600 kmol/h) 240 kmol/h
FI-6 冷却水流量(0~400 kmol/h) 1850 kmol/h
FIC-1 进料量调节器(0~800 kmol/h) 370 kmol/h
FIC-2 回流量调节器(0~800 kmol/h) 350 kmol/h
LIC-1 塔釜液位调节器(0~100%) 55 %
LIC-2 回流罐液位调节器(0~100%) 55 %
PIC-1 塔压调节器(高压调节)(0~1MPa) 0.40 MPa
PRC-2 塔压调节器(正常调节)(0~1MPa) 0.35 MPa
TIC-3 灵敏板温度调节器(0~100 C ) 78 C
FIC-3 再沸器蒸气流量调节器 (0~800 kmol/h) 264 kmol/h
PI-5 蒸气压力(0~1MPa) 0.35 i MPa
TI-5 蒸气温度(0~200 C ) 135 C
AI-1 塔顶C5含量(0~1.0%) <0.5 %
AI-2 塔釜C4含量（0~10.0%） <1.5 %
TDI-8 塔温差 >5 C
PDI-3 塔压差 0.07 MPa
4. 精馏塔开车前必须作好哪些准备工作 ? 4 答：开车前应当完成如下主要准备工作： 管线及设备试压；拆除盲板； 管线及设备氮气吹扫 和氮气置换；检测及控制仪表检验与校零；公用工程投用；系统排放和脱水等。
5．试说明精馏塔冷态开车的一般步骤。
答：① 开车前的准备工作：将各阀门关闭。各调节器置手动，且输出为零。
② 开“ N2 ”开关，表示氮气置换合格。
③ 开“ G.Y”. 开关，表示公用工程具备。
④ 开“ Y.B”. 开关，表示仪表投用。
⑤ 开C4充压阀VC4,待塔压PRC-2达0.31MPa以上，关VC4,防止进料闪蒸，使塔设备局
部过冷（此步不完成，后续评分为零） 。
⑥ 开冷凝器 EA-406 的冷却水出口阀 V23。
⑦ 开差压阀 V6 和 V7。
⑧ 开进料前阀V1。手动操作FIC-1的输出约20% （进料量应大于 100kmol/h），进料经过
一段时间在提馏段各塔板流动和建立持液量的时间迟后，塔釜液位 LIC-1 上升。由于进
料压力达0.78 MPa，温度为65C，所以进塔后部分闪蒸使塔压上升。
⑨ 通过手动PRC-2输出（即冷却水量），控制塔顶压力在 0.35MPa左右，投自动。
⑩ 当塔釜液位上升达 60%左右，暂停进料。开再沸器 EA-405A 的加热蒸汽入口阀 V3 和
出口阀 V4。
（11）手动开加热蒸汽量 FIC-3的输出约20%,使塔釜物料温度上升直到沸腾。塔釜温度低于
约108 C的阶段为潜热段，此时塔顶温度上升较慢，回流罐液位也无明显上升。
㈣注意当塔釜温度高于 108 C后，塔顶温度及回流罐液位明显上升。说明塔釜物料开始
沸腾。为了防止回流罐抽空,当回流罐液位上升至 10%左右,开 GA405A 泵的入口阀 V13,
启动泵G5A （ GA405A）,然后开泵出口阀 V12。手动FIC-2的输出大于50%,进行全回流。
回流量应大于 300 kmol/h 。
（13） 调整塔温进行分离质量控制。此时塔灵敏板温度 TIC-3大约为69~72 C左右。缓慢
调整塔釜加热量 FIC-3,以每分钟0.5C提升TIC-3直到78 C （实际需数小时）。缓慢 提升温度的目的是使物料在各塔板上充分进行汽液平衡，将轻组分向塔顶升华，将重组
分向塔釜沉降。当 TIC-3的给定值升至78 C时，将灵敏板温度控制 TIC-3投自动（主调
节器），将FIC-3投自动（副调节器），然后两调节器投串级。同时观察塔顶 C5含量
AI-1和塔底C4含量AI-2，应当趋于合格。同时注意确保塔釜液位 LIC-1和回流罐液位
LIC-2不超限（当塔顶AI-1不合格且LIC-2大于80%，应及时开阀门 V25排放。同理，
当塔釜AI-2不合格且LIC-1大于80%,应及时开阀门 V24排放）。
（14） 此刻塔顶及塔釜液位通常尚未达到 50%，重开进料前阀 V1,手动操作FIC-1的输出。 可
逐渐提升进料量,由于塔压及塔温都处于自动控制状态,塔釜加热量和塔顶冷却量会随 进料增加而自动跟踪提升。最终进料流量达到 370 kmol/h 时将 FIC-1 投自动。
（15） 手动FIC-2的输出将回流量提升至 350 kmol/h左右，投自动。
（16） 塔顶采出：提升进料量的同时 ，应监视回流罐液位。当塔顶 C5含量AI-1低于0.5%且
LIC-2达到50%左右时，先开V16阀，开泵 G6A （GA406A）,再开泵出口阀 V17。手动调
节 LIC-2 的输出，当液位调至 50% 时投自动。
(17) 塔底采岀：提升进料量的同时 ，应监视塔釜液位。当塔底 C4含量AI-2低于1.5%且
LIC-2达到50%左右时，手动调节LIC-1的输岀，当液位调至 50%时投自动。
(18) 将塔顶压力调节器 PRC-2和PIC-1投超驰(用投串级代替)。
(19) 微调各调节器给定值，使精馏塔达到设计工况：
FIC-1 370 kmol/h
FIC-2 350 kmol/h
LIC-1 50 %
LIC-2 50 %
TIC-3 78 C
PRC-2 0.35 MPa
AI-1 <0.5 %
AI-2 <1.5 %
6. 本精馏塔进料前用 C4 将塔升压有何作用 ? 防止闪蒸
7. 本精馏塔开车时如何判断塔釜物料开始沸腾 ? 随着全塔分离度提高 ,塔釜沸点会如何变 化?
塔顶温度及回流罐液位明显上升说明塔釜物料开始沸腾；变高。 8．回流比如何计算？什么是全回流？说明全回流在开车中的作用。 回流比是回流量与采岀量的比值； 回流比无穷大时为全回流， 即没有采岀量； 全回流使在开 车时有充分的时间调整塔的运行状态。
9. 为什么回流罐液位低于 10% 不得开始全回流 ?
液位低于 10%时回流罐可能会被抽空。
10. 回流量过大会导致什么现象 ? 答：回流量过大，会导致液泛现象。
11．什么是灵敏板？该板的温度有何特点？
答：在精馏段或提馏段的某些塔板上， 温度变化量最为显著的塔板称之为灵敏板； 该板特点： 温度变化最为显著，塔板温度对外界干扰因素反应最灵敏！
12. 为什么本塔开车时灵敏板温度从 70 C左右上升至78 C必须缓慢提升？如何提升既准 确又方便 ?
使物料在各塔板上充分进行汽液平衡，将轻组分向塔顶升华，将重组分向塔釜沉降。 缓慢提升塔釜加热量。
13. 为什么本塔开车时进料负荷必须缓慢提升 ? 进料负荷提升对全塔有何影响 ? 如何调整 ? 防止塔内液位的突然提升， 保证塔的运行状态的稳定。 塔内的蒸发量增大， 塔釜和回流罐的 液位上升。应增大塔的采岀量。
14. 本塔塔顶采岀合格标准是什么 ? 影响塔顶采岀合格标准的主要因素是什么 ? 答：当釜液降至 5%,停止塔采岀。 当回流罐液位降至 20%时, 停回流 , 停再沸器加热 , 停塔顶 采岀。
15. 本塔塔釜采岀合格标准是什么 ? 影响塔釜采岀合格标准的主要因素是什么
16. 如果塔顶馏出物不合格且回流罐液位超高 ，应如何处理？
答：打开塔底采出阀，使液面降下来，达到标准后关闭之，然后继续调节相关控制阀，使塔 斧流出物达到标准要求！
17. 如果塔釜馏出物不合格且塔釜液位超高 ，应如何处理？
18. 如果塔釜加热量超高会导致什么现象 ？
会导致塔釜蒸干。
19. 为什么本塔可用千摩尔流量表述全塔物料动态平衡 ？本塔物料平衡如何控制 ？
控制采出量
20. 监测塔压差对了解全塔工况有何重要意义 ？
可以及时了解塔内的气速，塔板的液位量
21 •什么是淹塔现象？如何形成？如何克服？
淹塔：在精馏过程中，自某块塔板往上液体逐渐积累， 以至充满部分塔段，使上升气体受阻,
使气、液两相的传质传热过程不能正常进行，这就叫淹塔。原因：
1） 沉降管堵死。回流液无法下流。开工时铁屑、焊渣等杂物，正常生产中设备腐蚀物的沉 积，或者液体中的固体析出，溶液的自聚物，都易引起降液管堵塞。
2） 液体量太大，使降液管超负荷。
方法：
1） 适当降低进料量和回流量。
2） 如设备故障，则停工处理。
22 •什么是液泛现象？如何形成？如何克服？
如果塔板上的液体难于沿溢流斗流下， 造成溢流斗内液面越涨越高， 直至与塔板上的液面相
平，液体无法下流，叫做液泛。
液泛的诱因可能有：
1. 液体流量过大，降液管超负荷 ；|
操作改进方法：减少处理量|
设备改进方法：增大塔径及降液管面积、或增大塔板间距，或使用阶梯流 （若是板间压差过大使降液管内液面过高可考虑 ），增大降液管底
缝高度
2. 过量雾沫夹带引起
操作改进方法：增大液体进料量，回流量，减少塔底再沸器供热量 ” |
设备改进方法：增大开孔率，降低气速，增大塔板间距，延长液沫滞空时间。 *
23 •什么是雾沫夹带现象？如何形成？如何克服？
