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精馏操作的影响因素
1
塔高、塔径对产品和质量有什么影响?
D=(v/0.785w)1/2
式中
D----塔的直径,m;
v----塔内蒸汽的体积流量,m2/s
w----空塔流速,m/s。
2
精馏操作的影响因素有哪些?
3
精馏塔操作压力的变化
对精馏操作有什么影响?
4
进料状态对精馏操作有什么影响?
5
进料量的大小对精馏操作有什么影响?
6
进料组成的变化对精馏操作有什么影响?
7
进料温度的变化对精馏操作有什么影响?
8
塔内上升蒸汽的速度和蒸发釜加热量的波动
对精馏塔操作有什么影响?
9
回流比的大小对精馏操作有什么影响?
10
塔顶冷剂量的大小对精馏操作有什么影响?
精馏塔塔顶采出量的大小与该塔进料量的大小有着相互对应的关系,进料量增加,采出量应增大。
采出量只有随进料量变化时,才能保持塔内固定的回流比,维持塔的正常操作,否则将会破坏塔内的气液平衡。例如,当进料量不变时,若塔顶采出量增大,则回流比势必减小,引起各板上的回流液量减少,气液接触不好,传质效率下降;同时操作压力也下降,各板上的气液相组成发生变化。结果是重组分被带到塔顶,塔顶产品的质量不合格。
在强制回流的操作中,如果进料量不变,塔顶采出量突然增大,则易造成回流液贮槽抽空。回流液一中断,顶温就升高,这同样也会导致塔顶产品质量下降。
如果进料量加大,但塔顶采出量不变,其后果是回流比增大,塔内物料增多,上升蒸气速度增大,塔顶与塔釜的压差增大,严重时会引起液泛。
塔釜保持稳定的液面,是维持釜温恒定的首要条件。塔釜液面的变化,又主要决定于塔底采出量的大小。
当塔底采出量过大时,会造成塔釜液面降低或抽空。这将使通过蒸发釜的釜液循环量减少,从而导致传热不好,轻组分蒸不出去,塔顶、塔釜的产品均不合格。如果是利用列管式蒸发釜,由于循环液量太小,使釜液经过上半部列管时形成过热气体,表现为挥发管的气体温度较高,而釜温却较低。如果塔底采出量过小,将会造成塔釜液面过高(严重时会超过挥发管甚至淹塔),增加了釜液循环阻力,同样造成传热不好,釜温下降。此外,维持一定的釜液面还起着液封的作用,以确保安全生产。
不同的物料和不同的工艺过程,对塔设备提出的要求是不同的。但是,一般总希望塔设备的分离能力高,生产能力大,操作稳定。对于一个定型的塔设备来说,由于安装上有问题,就可能会达不到以上的要求。如塔身、塔板、溢流口等,在安装时若不符合要求,有可能对精馏操作带来影响。
(1)塔身
塔身要求垂直,一般的倾斜度不能超过千分之一,否则将会在塔板上造成死区,对于小直径(< 600 mm)的精馏塔来说,如果塔板的安装是先分节安装,然后再组装的话,则塔身的不垂直将直接影响全塔的所有塔板的水平度,使塔的效率降低。
(2)塔板
塔板要求水平,其水平度用水平仪测定不能超过±2毫米。如果塔板不水平,将造成板面上的液层高度不均,塔内上升蒸汽易从液层高度较小的浅处穿过,从而降低塔板的效率。
(3)溢流口
溢流口与下层塔板的距离,要根据生产能力和下层塔板的溢流堰的高度而定。但必须满足溢流口插入受液盘的液体中,以封住上升蒸汽。如果溢流口与下层塔板的距离太近,则可能造成上层塔板的回流也不能顺利流入下层塔板,使上层塔板的液层增高,下层塔板的压力增大,严重时造成液泛。溢流口过高,超过溢流堰的高度时,上升的蒸汽“走短路”,从溢流管直接上升到上层塔板,起不到液封作用,影响塔板效率。
填料塔的操作中,蒸气速度的大小,对传质效率有直接的影响。气速小时,接触面仅限于填料的表面,传质效率不高,随气速的增加,传质效率有所提高,但当气速超过了最大允许速度时,将会产生液泛现象,这是操作中不允许的。
另外,喷淋密度的大小对填料塔的精馏效果也有一定的影响。当喷淋密度很小时,填料表面则不能完全被液体所湿润,使精馏效率下降;当喷淋密度过大时,液体又会不经过填料表面而沿塔壁流下,特别是在气速过小时,这种现象更为严重,也就是我们常说的壁流或漏液现象,会使精馏效率降低。
精馏塔的操作应掌握好以下三个平衡:
塔压是精馏塔主要的控制指标之一。塔压应稳定在适宜范围内,若波动太大,就会破坏全塔的物料平衡和气液平衡,使产品达不到所要求的的质量。影响塔压变化的因素有:塔顶温度、塔釜温度、进料组成、进料流量、回流量、冷剂量、冷剂压力以及仪表故障、设备和管道的冻堵等,它们都可以引起塔压的变化。
(2)回流液贮槽内的物料抽空;
(3)回流液泵不上量;
(4)对低沸点的回流液,因温度过高或泵的输出量过小,物料在泵内气化而不上量。
精馏操作中出现液泛现象时,正常的操作要受到破坏,这时要分析产生液泛的原因,做出相应的处理。若是设备问题引起的,应该停车检修;若是操作不当,使釜温突然上升引起的,则应停止或减少进料量,稍降釜温,停止塔顶采出,进行全回流操作,使带到塔顶去的难挥发组分慢慢地流到塔釜。当生产不允许停止进料时,可将釜温控制在稍低于正常的操作温度下,加大塔顶的采出量,减小回流比,当塔压降至正常值后,再将操作条件恢复正常。这种操作只能保证产品的数量,而不能保证产品的质量。
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