精馏塔的操作总结 下载本文

精馏塔的操作总结

与塔效率的测定 一、实验目的

(1)熟悉板式塔的结构及精馏流程; (2)理论联系实际,掌握精馏塔的操作; (3)学会精馏塔塔效率的测定方法。 二、基本原理

1.二元精馏过程的质量指标和操作变量

精馏塔的进料通常是前一工序或另一精馏塔的出料,为简化讨论,认为它稳定不变。 二元精馏过程的质量指标是塔顶塔釜的轻组分含量塔釜加热量Qh。

2.维持连续精馏过程稳定操作的条件

(1)根据进料量及组成、产品的分离要求,严格维持物料平衡。 1)总物料平衡:塔的总进料量应恒等于总出料量。即 F = D + W

当进料量大于出料量时,会引起淹塔;相反,出料量大于进料量时,会引起塔釜干料,最终都将破坏精馏塔的正常操作。

2)各组分的物料平衡:在满足总物料平衡的情况下,应同时满足轻组分物料平衡。即

xd和

xw。主要操作变量是塔顶采出率D和

Fxf?Dxd?Wxw

由上述二式可知:为获得合格产品,必须保证一定的塔顶、塔釜采出率:

Dxf?xw?Fxd?xw

WD?1?F F实际操作中,塔釜采出率W一般是根据塔釜液位的高低来操作,而塔顶采出率D的大小则直接影响着质量指标。

(2)精馏塔应有足够的分离能力。

在塔板数一定的情况下,正常的精馏操作要有足够的回流比,才能保证一定的分离效果,得到合格的产品。而回流比的大小是由塔内热量衡算所决定,其中,塔釜加热量Qh是个十分重要的操作变量。

(3)精馏塔操作时,塔内应有正常的气液负荷量,避免发生以下不正常的操作状况: 1)严重的液沫夹带现象

上升气流将塔板上的液体的一部分带至上层塔板,这种现象称为液沫夹带。液沫夹带是一种与液体主流方向相反的流动,属返混现象,将使板效率降低。液流量一定时,气速过大将引起大量的液沫夹带,严重时还会发生夹带液泛,破坏塔的正常操作。 2)严重的漏液现象

精馏塔内,液体与气体在塔板上应进行错流接触,但是当气速较小时,部分液体会从塔板开孔处直接漏下。这种液漏现象使气、液两相不能充分接触。严重的液漏将使塔板上不能持液而无法正常操作。 3)溢流液泛

因受降液管通过能力的限制而引起的液泛称溢流液泛。结构一定的精馏塔,随着汽液负荷的增大,或塔内某塔板的降液管有堵塞现象时,降液管内清液高度将不断增加,当降液管内液面升至溢流堰板上缘时,降液管内的液体流量为其极限通过能力,若液体流量超过此极限值后,板上开始积液,引起溢流液泛,最终会使全塔充满液体,破坏塔的正常操作。 3.如何判断塔内稳定操作的条件是否满足 (1)灵敏板温度

对于物料不平衡和分离能力不够所造成的产品不合格现象,早期可通过灵敏板温度的变化得到预测,及时采取相应的措施以保证产品的合格。图a是物料不平衡时(采出率太大)时,全塔温度2分布的变化情况。图b是分离能力不够时(回流比减小)时,全塔温度分布的变化情况。比较图a和图b可以看出,采出率太大或回流比太小时,灵敏板的温度均上升,但前者温度的上升是突跃式的,而后者则是缓慢式的;同时,前者塔顶和塔釜的质量指标中有一个是合格的,而后者则两个质量指标都不合格。据此特点可判别造成产品不合格的原因,并作相应的调整。

Dxf?xw?Fxd?xw时 b.回流比减小时

a.

(2)塔釜压强

塔釜压强集中反映了塔内压力和气液负荷的情况。对常压塔而言,则反映了塔内气液负荷的情况,主要是塔板上的持液情况和上升蒸汽通过塔板的流动阻力。当塔釜压强明显低于正常范围时,塔内可能出现了“漏液”;而当塔釜压强明显高于正常范围时,塔内可能出现了“严重液沫夹带”或“溢流液泛”。

4.几种典型不正常现象的处理方法

(1)由于物料不平衡而引起的不正常现象及调节方法

在操作过程中,要求维持总物料平衡是比较容易的,即F=D+W。但要求在组分的物料平衡条件下操作则比较困难,有时过程往往处于不平衡的条件,即: 以

Dxd?Fxf?Wxw

Dxd?Fxf?Wxw为例,在此情况下操作,显而易见,随着过程的进行,塔内轻组分大量流失,

而重组分则逐步积累,使操作过程日趋恶化。其外观表现是:塔釜温度合格而塔顶温度逐渐升高,塔顶产品不合格而塔釜产品合格。造成的原因有:a)塔顶采出率D过大;b)进料量或进料中轻组分含量下降。处理方法为:若因塔顶产品采出比例不当造成此现象时,可采用不变塔釜加热蒸量,减小塔顶采出,加大塔釜出料和进料量,使过程在

Dxd?Fxf?Wxw下操作一段时

间,以补充塔内的轻组分量。待塔顶温度逐步下降至规定值时,再调节操作参数使过程在下操作。如系进料组成变化,但变化不大而造成此现象时,调节方法同上;若组成变化较大时,则需要调节进料的位置,甚至改变回流量。