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浅述精馏塔工艺操作的影响因素

2018-05-14 17:09:03 点击数:

1 导言

精馏塔是石油及化工出产中最重要的设备之一,经过气(或汽)液或液液两相的严密触摸,到达相间传质和传热的目的,实现混合物系的别离提纯。精馏塔工艺操作中的物料平衡联系、回流比、进料工况、塔压、塔温、组分配等到内部水力学现象均直接联系着精馏操作的安稳性,影响整个出产设备的产值、质量、出产能力、耗费定额及环保等各个方面[1]。

2 物料平衡联系的影响

物料平衡系精馏塔操作三大平衡之一,归于精馏塔宏观操控要素。即关于精馏塔体系存在以下联系式:

总物料平衡联系式[2]:F=D+W (1)

轻组分联系式:FXF=DXD+WXW (2)

式中,F—进塔的质料流量,kmol/h或kg/h;

D—塔顶馏出液流量,kmol/h或kg/h;

W—塔釜残液流量,kmol/h或kg/h;

XF—进猜中轻组分的摩尔分数或质量分数;

XD——塔顶馏出液中轻组分的摩尔分数或质量分数;

XW——塔釜残液中轻组分的摩尔分数或质量分数。

根据总物料平衡联系式能够得出定论:关于必定的质料液,给定F与XF,只需断定XD、XW,那么塔顶馏出液流量D与塔釜残液量W就能够断定。

对(1)式与(2)式进行求解,能够得到:

采出率: η=D/F (3)

 

 

(4)

因而,不能恣意增减进塔的质料流量F、塔顶馏出液流量D与塔釜残液流量W,否则进、出塔组分的量不平衡,必定导致塔内组成改动,操作动摇,使操作不能到达预期的别离要求。此外,在精馏塔的操作中,需坚持塔顶和塔底产品的安稳,坚持精馏设备的物料平衡是精馏塔稳态操作的必要条件。一般由塔底液来操控精馏塔的物料平衡。

3 回流比的影响

关于精馏段操作,出产中经常用回流比来调理、操控产品的质量。回流比是精馏塔中直接影响产品质量和塔别离作用的重要要素,改动回流量是精馏塔操作中重要的和有用的操作手法。精馏段操作存在以下联系式[3]:

V=L+D (5)

(6)

R=L/D (7)

式中,

V—精馏段内上升蒸汽的流量,kmol/h或kg/h;

L—精馏段内下降液体的流量,kmol/h或kg/h;

yn+1—自第n+1板上升到第n板的蒸汽中轻组分的摩尔分数或质量分数;

Xn—自第n板回流到第n+1板的液体中轻组分的摩尔分数或质量分数;

R—回流比。

由(6)与(7)式得出:

 

 

(8)

由此能够得出以下定论:

(1)当回流比增大时,所需理论板数削减,关于已断定的精馏塔,产品质量进步;

(2)当回流比减小时,所需理论板数添加,关于已断定精馏塔,XD减小而XW增大,使别离作用变差;

(3)回流量添加,塔压差显着增大,塔顶产品纯度会进步;回流量削减,塔压差变小,塔顶产品纯度变差;

(4)回流比增大,形成塔内汽液循环量增大,冷剂量和加热蒸汽量增大;而回流比过大,则会形成淹塔,损坏塔的正常操作。

日常操作调理回流比的办法主要有三种:

(1)削减塔顶采出量以增大回流比;

(2)塔顶冷凝器为分凝器时,可添加塔顶冷剂的用量,以进步凝液量,增大回流比;

(3)有回流液中心贮槽的强制回流,可暂时加大回流量,以进步回流比,但不得将回流贮槽抽暇。

注意在馏出液采出率D/F规则的条件下,添加回流比R以进步XD的办法并非总是有用。加大操作回流比意味着加大蒸腾量与冷凝量,这些数值还将遭到塔釜及冷凝器传热面的约束。

4 进料的影响

4.1 进料量的影响

当进料量发作改动时,加热剂和冷凝剂均需做相应的调整,对塔顶温度和塔釜温度不会有明显的影响,只影响塔内蒸汽上升的速度。

(1)进料量增大,上升气速接近液泛时,传质作用最好;超越液泛速度时会损坏塔的正常操作;

(2)进料量下降,气速下降,对传质晦气,严峻时易形成漏液,别离功率下降。

若进料量的改动规模超越塔釜再沸器和塔顶冷凝器的负荷,温度的改动引起气液平衡组成的改动,将形成塔顶与塔底产品质量不合格,且使物料的丢失增大。

4.2 进料组成的影响

(1)质猜中易蒸腾组分含量增大,提馏段所需求塔板增多。对固定板数的精馏塔而言,提馏段的负荷加重,釜液中易蒸腾组分含量升高,使丢失加大,一起引起全塔物料平衡的改动,塔温下降,塔压升高;

(2)质猜中难蒸腾组分含量增大,则情况相反;

(3)进料组分改动,采纳以下办法:改动进料口,组成变轻,进料口上移;改动回流比,组成变轻,减小回流比;调整加热源和冷凝剂的量,坚持产品质量不变。

4.3 进料热情况的影响

精、提馏段操作线的交点可联立精、提馏段操作线方程得到:

 

(9)

 

表1 进料热情况对q线的影响

 

出产中若R必定,仅进料热情况发作改动,引起q值改动,是精、提馏段两操作线的交点位移,然后引起加料板方位的改动,则会引起两段塔板数的改动。关于固定板进料方位的塔,进料热情况的改动,则会引起产品质量的改动。

当进料情况(XF和q)发作改动时,应适当改动进料方位,并及时调理回流比R。一般精馏塔常设几个进料方位,以习惯出产中不同进料情况,保证在精馏塔的适合方位进料。若进料情况改动而进料方位不变,必定引起馏出液和釜残液组成的改动。

进料情况对精馏操作有着重要意义。常见的进料情况有五种,不同的进料情况,都明显地直接影响提馏段的回流量和塔内的汽液平衡。精馏塔较为抱负的进料情况是泡点进料,它较为经济和最为常用。

5 塔釜温度的影响

釜温是由釜压和物料组成决议的。精馏过程中,只要坚持规则的釜温,才干保证产品质量。因而釜温是精馏操作中重要的操控目标之一。

进步塔釜温度时,塔内液相中易蒸腾组分削减,一起,上升蒸汽的速度增大,有利于进步传质功率。假如由塔顶得到产品,则塔釜排出难蒸腾物中,易蒸腾组分削减,丢失削减;假如塔釜排出物为产品,则可进步产品质量,但塔顶排出的易蒸腾组分中夹藏的难蒸腾组分增多,然后增大丢失。

在进步温度的时候,既要考虑到产品的质量,又要考虑到工艺丢失。一般情况下习惯于调理温度来进步产品质量,下降工艺丢失。当釜温改动时,一般是用改动蒸腾釜的加热蒸汽量,将釜温调理至正常:

(1)釜温低于规则值时,应加大蒸汽用量,以进步釜液的汽化量,使釜液中重组分的含量相对添加,泡点进步,釜温升高;

(2)当釜温高于规则值时,应削减蒸汽用量,以削减釜液的汽化量,使釜液中轻组分的含量相对添加,泡点下降,釜温下降。

6 塔压的影响

6.1影响相平衡联系

相平衡联系式:y=αx/[1+(α-1)x] (10)

相对蒸腾度

改动操作压力,将使气液相平衡联系发作改动。压力添加,组分间的相对蒸腾度下降,平衡线向对角线接近,别离功率将下降,反之亦然。

6.2 影响产品质量和数量

压力升高,气相中难蒸腾组分削减,一起改动气液的密度比,使气相量下降。其结果是流出物中易蒸腾组分浓度增大,所需产品产值相对削减。因为残液中易蒸腾组分添加,残液量添加。此外,因为气相量削减,冷剂量削减,全塔温度升高。

6.3 影响操作温度

温度与气液相的组成有严厉的对应联系,出产中常以温度作为衡量产品质量的规范。当塔压发作改动时,混合物的泡露点发作改动,引起全塔温度的改动。

6.4 改动出产能力

塔压添加,气相密度增大,但气相量削减,能够进步塔的处理量。

7 定论

 

经过上述对精馏塔工艺操作影响要素的剖析,不光为精馏塔日常工艺操作供给了坚实的技能支持,而且为精馏塔设计选型供给了参考资料,精馏塔工艺操作的影响要素不仅限于此,跟着DCS操控技能、模仿软件的开发,许多微观的问题将得到有用处理,精馏操作技能将不断进步。

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蒸发结晶器
结晶器的一种。构造和操作与一些蒸发器(悬筐式蒸发器、强制循环蒸发器)相同,溶剂在减压下加热蒸发,溶液达到过饱和而析出结晶。有时先在蒸发器中使溶液浓缩,然后将其倾注于另一结晶器中,以完成结晶过程。

废水蒸发器
废水蒸发器 针对化工有机废水高盐分高浓度等特点,基于蒸发浓缩结晶的原理.采用多效减压蒸发浓缩结晶有机废水,对浓缩液中的盐分进行分离后,通过集盐器进行回收,浓缩液进行干燥回收或焚烧处理,,蒸发后的冷凝水一般通过后续的生化处理进行处理,可以实现废水排放的标准。

多效蒸发器
多效降膜蒸发器由各效加热蒸发器、各效分离器、冷凝器、热压泵、杀菌器、保温管、真空系统、各效料液输送泵、冷凝排水泵、操作平台、电器仪表控制柜及阀门、管路等系统组成。

精馏塔
是进行精馏的一种塔式汽液接触装置,又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。

膜式蒸发器
膜式蒸发器本设备根据物料性能可以逆流、顺流、错流三种,设备运行基本全部在负压状态进行,安全性能良好。

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