加压精馏操作过程对精馏塔影响因素及调节内容：2009-02-22 11：561、影响精馏塔操作的因素有哪些?影响精馏操作的因素有以下几种：(1)回流比的影响；(2)进料状态的影响；(3)进料量大小的影响；(4)进料组成变化的影响；(5)进料温度变化的影响；(6)塔顶冷剂量大小的影响；(7)塔顶采出量大小的影响；(8)塔底采出量大小的影响。2、进料状态有哪几种，对精馏操作有何影响?进料状态有五种：冷进料。饱和液。气液混和物。饱和气。过热气。对于固定进料的某个塔来说，进料状态的改变，将会影响产品质量和损失。例如：某塔为饱和液进料，当改为冷进料时，料液入塔后在加料板上与提馏段上升的蒸气相遇，即被加热至饱和温度，与此同时，上升蒸汽有一部分被冷凝下来，精馏段塔板数过多，提馏段板数不足，结果会造成釜液中损失增加。这时在操作上，应适当调整再沸器蒸汽，使塔的回流量达到原来量。3、进料量的大小对精馏操作有何影响?有两种情况：进料量波动范围不超过塔顶冷凝器和加热釜的负荷范围时，只要调节得当，对顶温和釜温不会有显著变化，而只影响塔内上升蒸汽速度的变化。进料量变动的范围超过了塔顶冷凝器和加热的负荷范围时，不仅影响塔内上升蒸汽速度的变化，而且会改变塔顶、塔釜温度，致使塔板上的气液平衡组成改变，直接影响 塔顶产品的质量和塔釜损失。总之，进料过大的波动，将会破坏塔内正常的物料平衡和工艺条件，造成了系列的波动。因此，应平衡进料，细心调节。
4、进料组成的变化对精馏操作有何影响?进料组成的变化直接影响精馏操作，当进料中重组分增加时，精馏段负荷增加，容易造成重组分带到塔顶，使塔顶产品不合格，若进料中轻组分增加，提馏段负菏就会加重，容易造成釜液中轻组份损失加大。进料组成的变化，还会引起物料平衡和工艺条件的变化。
5、进料温度的变化对精馏操作有何影响?
进料温度的变化对精馏操作影响是很大的。进料温度低，会增加加热釜的热负荷，减少塔顶冷凝器的冷负荷。反之亦反。进料温度变化过大时，通常会影响整个塔的温度，从而改变汽液平衡。另外，进料温度的改变，会引起进料状态的变化，会影响精馏段、提馏段负荷的改变，使产品质量、物料平衡都会发生改变。因此，进料温度是影响精馏操作的重要因素之一。
6、塔顶冷剂量的大小对精馏操作有何影响?
塔顶冷剂量的大小会引起回流量和回流温度的变化。冷剂量加大，回流量也加大，塔顶温度下降；冷剂量减小，回流量也减小，会引起顶温上升，因此，塔顶冷剂量要适当。
7、塔顶取出量的大小对精馏操作有何影响?
塔顶取出量的大小与进料量有着密切关系：进料量增大或减小，取出量也相应增大或减小，这样才能保持搭内固定的回流比，维持塔的正常操作。如果进料不变，增加塔顶取出量，会引起回流比减小，操作压力下降，使重组分带到塔顶，引起产品不合格。减小取出量，会引起回流比增大，塔内的物料增多，上升蒸汽速度增大，塔顶与塔釜压差增大，时间长了会引起液泛，从而导致塔釜产品不合格。
8、塔底采出量的大小对精馏操作有何影响?
精馏操作中塔釜液面必须保持稳定，而塔底采出量的大小将会引起液面变化。当塔釜液排出过大时，会造成釜液面下降或排空，使通过再沸器的釜液循环量减少，从而导致传热不好，轻组分蒸不出去，使塔顶、塔釜产品均不合格。如果塔底采出量过小，会造成塔釜液面过高，严重时会超过挥发管，增加了釜液循环的阻力，造成传热不好，使釜温下降，影响操作。釜液面太低，一旦排空，会导致泵不上量，磨坏设备，造成事故。
9、什么是加压精馏?
塔顶压力高于大气压力下操作的精馏过程叫加压精馏。加压精馏常用于被分离混合物的沸点较低的情况。如在常温常压下，混合物为气态的物料，采用加压精馏。因为就精馏过程
说，获得高压比低压在设备和能耗方面更为经济一些。
10、什么是减压精馏?
塔顶压力低于大气压的精馏操作过程，叫减压精馏。减压精馏通常分离沸点较高的混合物或高温下易聚合的混合物。如乙苯、苯乙烯分离，二乙苯、三乙苯、四乙苯以及沸点更高组份分离都采用减压分离。
11、什么叫灵敏板?为什么要用灵敏板控制釜温?
在精馏塔逐板计算中，往往可以发现某一板和相邻板的组成变化较大，因而温度变化也较大，在操作发生变化时，该板的温度变化最灵敏，所以称此板为灵敏板。采用灵敏板控制的好处是：变化灵敏，调节准确。可以提前看出塔釜物料的变化趋势，提前调节，避免轻组分带人釜液中。
12、何为精馏段?何为提馏段?精馏操作中改变进料口的依据是什么?
以进料口为基准，进料口以上称精馏段，进料口以下称提馏段。在精馏操作中改变进料口应根据进料组成的变化和塔顶产品纯度及塔釜损失综合考虑。当组分变重时，进料口往下改；组分变轻时，进料口往上改。组成正常时用中间进料口。另外，当塔顶产品质量下降时，进料口往下改；塔釜损失增加时，进料口往上改。
13、什么是强制回流?什么是自然回
流?各有什么优缺点?
用泵打入塔内进行回流，回流冷凝器不需要安装在塔顶的回流方式称强制回流。回流冷凝器安装在塔顶的回流液借重力回流到塔内的回流方式称自然回流。
强制回流的量稳定，容易调节，生产不正常时扭转起来快，厂房不要高的框架结构，塔很高采用强制回流，安装方便。但强制回流需回流泵，动力消耗大，特别是低沸点的物料容易造成泵不上量。自然回流操作简单，不要回流泵，节省能源。但回流量随塔压的变化而变化，回流比不严格，生产不正常时扭转起来慢，厂房需框架结构。
14、精馏操作中怎样调节塔的压力?影响塔压的因素有哪些?
塔压是精馏操作的主要控制指标之一，塔压波动太大，会破坏全塔的物料平衡和气液平衡使产品质量不合格，因此，精馏的操作要稳定。调节塔压的方法有：
塔顶冷凝器为分凝器时，塔压一般靠塔顶汽相产品取出量调节。取出加大，塔压下降；取出减小，塔压上升。
再沸器蒸汽用量过大，回流量较大，塔压升高，这时，应适当降低蒸汽量，以调压塔釜压力。
影响塔压变化的因素有：①塔顶温度②塔釜温度②进料组成④进料量⑤回流量⑥冷剂量及冷剂压力。另外，仪表故障、设备和管道的冻堵，也可引起塔压的变化。
15、精馏操作中怎样调节釜温?引起釜温波动的因素是什么?
通常是改变加热釜的蒸汽量来调节釜温。加大蒸汽量，釜温上升；减少蒸汽量，釜温下降。也有用改变加热釜内冷凝液的液位来调节釜温的，加大排出量，降低液位，釜温上升；减少排出量，升高液位，釜温下降。
引起釜温波动因素有：塔压突然升高与降低，塔釜液的波动，加热蒸汽压力波动，调节阀失灵，疏水器失灵，使加热釜内冷凝液过多，加热釜聚合，塔釜和加热釜连通管堵等，都可引起釜温波动。
16、在精馏塔的操作中怎样调节塔的压差?
塔压差是衡量塔内气体负荷大小的主要因素，也是判断精馏操作的进料、出料是否平衡的重要标志之一。在进出料保持平衡，回流比不变的情况下，塔压差基本上是不变的。当塔压差变化时，要针对塔压差变化的原因进行相应的调节。常用的方法有三种：在进料不变时，改变塔顶取出量可改变压差。取出多压差小；取出少，塔压差会愈来愈大。在取出不变时，用进料来调节压差；进料量大，塔压差上升，反之下降。工艺指标允许范围内，通
过釜温的变化来调节压差；提高釜温，压差上升；降低釜温，压差下降。
17、再沸器预热目的及方法?
再沸器预热的目的：(1)排掉再沸器内的不凝气，以免影响传热面积；(2)金属突然受到高沸加热，很容易破坏内部晶体排列，影响金属的机械性能而发生蠕变，严重时会使金属断裂，所以再沸器要预热，以防变形或裂变而影响正常生产。
再沸器预热方法：打开再沸器和液位罐的放空阀，用蒸汽旁路缓慢预热，直到放空阀有液体喷出为止。
18、塔釜液位控制手段?
通过调整塔釜采出量来控制塔釜液位
精馏塔的操作
填料塔的操作是从物料平衡、热量平衡、相平衡及填料塔性能等几个方面考虑，通过控制系统建立并调节塔的操作条件，使填料塔满足分离要求。
控制系统可采用手动、一般自动化仪表或智能计算机操作。
(一)、控制参数
图中表示了塔操作控制的典型参数，其中6个流量参数：进料量、塔顶和塔釜产品流量
、冷凝量、蒸发量和回流量。
除流量参数外，还有压力、塔釜液位、回流罐液位、塔顶产品组成和塔釜产品组成等参数。
精馏塔常用控制参数
压力和液位控制是为了建立塔稳态操作条件，液位恒定阻止了液体累积，压力恒定阻止了气体累积。对于一个连续系统，若不阻止累积就不可能取得稳态操作，也就不可能稳定。压力是精馏操作的主要控制参数，压力除影响气体累积外,还影响冷凝、蒸发、温度、组成、相对挥发度等塔内发生的几乎所有过程。
产品组成控制可以直接使用产品组成测定值, 也可以采用代表产品组成的物性，如密度、蒸气压等。最常用的是采用灵敏点温度。
(二)、填料塔操作瓶颈及解决方法
任何一个设计都不可能把装置中的每个设备及每个设备中的每个部分设计在同一最大负荷百分数下操作,而许多工厂则希望采取各种手段使装置生产能力达到最大,这就使装置中的至少一个部分成为操作瓶颈,填料塔操作中,填料塔的任一部分、塔顶冷凝器、塔釜再沸器等
都可能成为操作瓶颈,这里所指的瓶颈是指装置已达到设计负荷需进一步提高分离效率和生产能力,而装置中的某一设备或某一设备的某一部分限制了生产能力和分离效率的提高。
1、填料塔为操作瓶颈
填料塔在设计气液负荷范围内操作可取得所需的分离效率,超过此负荷范围,会导致分离效率下降、压降升高泛塔等现象,多数情况下填料塔操作提高处理能力和分离效率的瓶颈是填料塔本身。
(1) 填料塔处理能力的提高
① 增、降压操作
若设备及工艺条件允许,适当增、降塔压是提高填料塔处理能力的最好办法。
在常压附近,提高压力可使处理量提高,低压、相对挥发度高及相对挥发度随压力变化不大时,增压操作对处理量提高最大。压力较高,有时降低压力可提高处理能力,在高压、相对挥发度低及相对挥发度随压力升高而降低很大的场合,降压操作处理量提高较大。
② 进料的预热
填料塔进料以上填料段和进料以下填料段通常并不是在同一泛点百分数下操作,普通精馏通常为泡点进料,若将进料预热或预冷,可以使塔的上下段负荷发生变化,若进料段以下为操
作瓶颈,热进料可降低塔釜热负荷和下段气液相负荷,代价为上段气液相负荷有所增加。相反,若上段为瓶颈,冷进料降低了上段的气液相负荷,代价是下段填料负荷有所增加。
这种方法提高幅度通常较小,但对进料以下气液比很大的场合,这种方法调节幅度较大, 这时对塔的效率影响也大。过热进料影响上段的分离效率,过冷进料影响下段的分离效率,一般认为过冷进料对塔本身的分离效率影响不大,只有一块理论板,但对高效填料塔影响会超过此值,对于液气比很高的场合影响也会超过此值。
过冷进料提高进料以上段的处理能力是以降低进料以下段的分离效率为代价的。液相过热进料对塔体本身的分离效率影响很小,气相过热进料降低了进料以上段的分离效率。
③ 增加操作的稳定性
填料塔阻力小,持液量低,耐波动性能差。填料塔在接近上限负荷操作,很小的波动就会使塔超过负荷上限,效率下降,一旦效率下降,很难恢复,特别是理论级数多的塔,平衡时间很长,为了能够使填料塔在上限操作,稳定操作,减少外界条件变化至关重要,好的控制系统起很大作用,增强填料塔的操作稳定性,一般可提高5%~10%的处理能力。
④ 降低回收率
提高生产能力的另一办法是降低回流比,使回收率下降,这种方法虽不提倡,但工厂在生产
能力受限制时或多或少的不自觉地采用了。回收率降到某一数值后,继续降低收率提高处理能力,不再经济。因为收率再降低,产品的生产能力也不再提高。 采取以上措施应注意各液体分布器的操作弹性。
(2)填料塔分离效率的提高
工厂经常会提出提高分离效率,以提高产品质量和收率的要求。与提高处理能力类似,可采用以下方法。
① 增加回流
一个塔的分离效率一定,若不在最大负荷下操作,提高分离效率的最简单方法是增大回流比。
② 增、降压操作
前已叙述,一般物系压力上升,相对挥发度减小,降压操作可增大物系的相对挥发度,因此若填料塔不在最大负荷下操作,可适当降压操作,提高分离效率;若填料塔已在最大负荷下操作,可适当增压并增加回流比操作。
③ 进料的预冷、预热
为了提高塔上段的分离效率,可采用预冷进料；相反,为了提高塔下段的分离效率可采用
预热进料。
④ 增强塔操作的稳定性
增强塔操作的稳定性同样可以提高塔的分离效率,如图2所示,产品中杂质含量低意味着需要较高的分离效率,稳定操作时需要的分离级数较少。从能耗角度看,稳定操作能耗最少。
⑤ 降低收率
减小产品采出量,使产品质量提高,但收率降低。
图2操作稳定性对产品质量的影响
2、塔顶冷凝器为操作瓶颈
塔顶冷凝器在操作后期经常会成为操作瓶颈,可采用以下措施:
(1) 提高操作压力。压力升高塔顶温度提高,换热温差加大。
(2) 降低进料温度。进料温度降低,进料以下内回流加大,从而减少上升蒸气量,减少塔顶热负荷。
3、塔釜再沸器为操作瓶颈
塔釜再沸器为操作瓶颈可采取以下措施解决:
(1) 降低操作压力。压力降低,塔釜温度降低,换热温差加大,加热量增加。
(2) 提高进料温度。进料温度提高,减少进料以下的内回流,从而减少了所需加热量。
五、填料塔常见故障诊断与处理
填料塔达不到设计指标统称为故障。填料塔的故障可由一个因素引起,也可能同时由多个因素引起,一旦出现故障,工厂总是希望尽快出故障原因,以最少的费用尽快解决问题。故障诊断者应对塔及其附属设备的设计及有关方面的知识有很深的了解,了解得越多,故障诊断越容易。故障诊断应从最简单最明显处着手,可遵循以下步骤: 若故障严重,涉及安全、环保或不能维持生产,应立即停车,分析、处理故障。
若故障不严重,应在尽量减少对安全、环境及利润损害的前提下继续运行。在运行过程中取得数据及一些特征现象,在不影响生产的前提下,做一些操作变动,以取得更多的数据和特征现象。如有可能还可进行全回流操作,为故障分析提供分析数据。
分析塔过去的操作数据,或与同类装置相比较,从中出相同与不同点。若塔操作由好变坏,出变化时间及变化前后的差异,从而出原因。
故障诊断不要只限于塔本身,塔的上游装置及附属设备,如泵、换热器以及管道等都应在分析范畴内。
仪表读数及分析数据错误可能导致塔的不良操作。每当故障出现,首先对仪表读数及分析数据进行交叉分析,特别要进行物料平衡,热量平衡及相平衡分析,以确定其准确性。 有些 故障是由于设计不当引起的。对设计引起故障的检查应首先检查图纸,看是否有明显失误之处,分析此失误是否为发生故障的原因;其次,要进行流体力学核算,核算某处是否有超过上限操作的情况;此外,还需对实际操作传质进行模拟计算,检查实际传质效率的高低。
