《精馏-精馏塔.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精馏-精馏塔.ppt（73页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精馏精馏-精馏塔精馏塔精馏概述概述精馏在石油化工行业中占有很重要的地位，是化工企业和炼油企业生产过程中应用极为广泛的传质传热设备，其目的是将混合物中的各组分分离，达到规定的纯度。因此精馏装置操作的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。概述v精馏操作的用途：许多生产工艺常常涉及到互溶液体混合物的分离问题，如有机合成产品的提纯，溶剂回收和废液排放前的达标处理等等。分离的方法有多种，精馏就是工业上最常用的方法之一。精馏原理利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气
2、相向液相中迁移，使混合物得到不断分离，称该过程为精馏。精馏设备精馏设备v典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、冷凝器、再沸器等。用于精馏的塔设备有两种，即板式塔和填料塔。板式塔工作原理板式塔工作原理塔为一圆形筒体，塔内设多层塔板，塔板上设有气、液两相通道。塔板具有多种不同型式，分别称之为不同的板式塔。混合物的气、液两相在塔内逆向流动，气相从下至上流动，液相依靠重力自上向下流动，在塔板上接触进行传质。两相在塔内各板逐级接触中，使两相的组成发生阶跃式的变化，故称板式塔为逐级接触设备。填料填料塔工作原理塔工作原理塔内装有大比表面和高空隙率的填料，当回流液或料液进入时，将填料表面润湿，液体在填料表
3、面展为液膜，流下时又汇成液滴，当流到另一填料时，又重展成新的液膜。当气相从塔底进入时，在填料孔隙内沿塔高上升，与展在填料上的液沫连续接触，进行传质，使气、液两相发生连续的变化，故称填料塔为微分接触设备。塔板介绍v塔板是供气液两相进行传质和传热的场所。每一块塔板上气液两相进行双向传质，只要有足够的塔板数，就可以将混合液分离成两个较纯净的组分塔板 又称塔盘，是板式塔中气液两相接触传质的部位，决定塔的操作性能，通常主要由以下三部分组成：v气体通道为保证气液两相充分接触，塔板上均匀地开有一定数量的通道供气体自下而上穿过板上的液层。气体通道的形式很多，它对塔板性能有决定性影响，也是区别塔板类型的主要标志
4、。v溢流堰为保证气液两相在塔板上形成足够的相际传质表面,塔板上须保持一定深度的液层，为此,在塔板的出口端设置溢流堰。塔板上液层高度在很大程度上由堰高决定。对于大型塔板，为保证液流均布，还在塔板的进口端设置进口堰。v降液管液体自上层塔板流至下层塔板的通道，也是气（汽）体与液体分离的部位。为此，降液管中必须有足够的空间，让液体有所需的停留时间。塔板介绍 泡罩塔v泡罩塔其传质元件为泡罩，泡罩分圆形和条形两种，多数选用圆形泡罩，泡罩边缘开有纵向齿缝，中心装升气管。升气管直接与塔板连接固定。塔板下方的气相进入升气管，然后从齿缝吹出与塔板上液相接触进行传质。由于升气管作用，避免了低气速下的漏液现象。v特点
5、：技术成熟，塔板操作稳定弹性大，塔效率也比较高。结构复杂，压降大，生产强度低，造价高。塔盘介绍 浮阀塔板 浮阀是20世纪二战后开始研究，50年代开始启用的一种新型塔板，后来又逐渐出现各种型式的浮阀，其型式有圆形、方形、条形及伞形等。浮阀取消了泡罩塔的泡罩与升气管，改在塔上开孔，阀片上装有限位的三条腿，浮阀可随气速的变化上、下自由浮动特点：生产能力大，操作弹性大、塔板效率高，结构简单，液面落差小。塔盘介绍 浮阀塔板02区苯塔塔板02区乙苯塔05区丁二烯一塔塔板介绍 筛板塔板筛板塔盘去掉泡罩和浮阀，直接在塔板上，按一定尺寸和一定排列方式开圆形筛孔，作为气相通道。气相穿过筛孔进入塔板上液相，进行接触
6、传质。特点：其结构简单，造价低廉，塔板阻力小，塔板效率高；易堵，操作弹性小 02区 汽提塔观察流速和流向塔板介绍 舌型塔板 v将塔上冲压成斜向舌形孔，张角20左右。气相从斜孔中喷射出来，一方面将液相分散成液滴和雾沫，增大了两相传质面，同时驱动液相减小液面落差。液相在流动方向上，多次被分散和凝聚，使表面不断更新，传质面湍动加剧，提高了传质效率。v特点：结构简单，生产能力大，压降小，操作弹性小，塔板效率低塔板介绍 斜孔塔板由中国开发，它的结构特点是使舌孔的开口方向与液流垂直，相邻两排的开孔方向相反，这样既允许较大气速且液层不会过薄，保证高效率。特点：生产能力大，塔板效率较高，操作弹性小除以上介绍塔
7、型，还有其他多种型式的塔板，如网孔塔板，垂直筛孔塔板，多降液管塔板，林德筛板，无溢流栅板和筛板等。塔板流型v液相在塔板上横向流过时分程的型式称之为流型。将液相从受液盘直接流向降液的型式为单流型，当液体流量增大至一定程度时，液体流动阻力增大。当流道较长时，则在液体流动方向形成较大液面落差，使得塔板上阻力分布不均，从而影响气相通过塔板的分布不均。亦将引起液相倾向性漏液，不利于传质。v当液体流量大，塔径也随之增大时，则可采用双流型。设两个降液管，使液相从两侧流向中心降液管，或从中心流向两侧的降液管，这样减少了单程液相流量，缩短了流道长度，增大流通截面，从而使阻力减少，塔板液面落差减小，使塔板压降分布
8、比较均匀。02区区 T-26204气液接触状态 塔板负荷性能图v各种塔板只有在一定的气液流量范围内操作，才能保证气液两相有效接触，从而得到较好的传质效果。可用塔板负荷性能图来表示。塔板正常操作时气液流量的范围，图中的几条边线所表示的气液流量限度为：v漏液线。气体流量低于此限时，液体经开孔大量泄漏。v过量雾沫夹带线。气体流量高于此限时，雾沫夹带量超过允许值，会使板效率显著下降。v液流下限线。若液体流量过小，则溢流堰上的液层高度不足，会影响液流的均匀分布，致使板效率降低。v液流上限线。液体流量太大时，液体在降液管内停留时间过短,液相夹带的气泡来不及分离,会造成气相返混，板效率降低。v液泛线。气液流
9、量超过此线时，引起降液管液泛，使塔的正常操作受到破坏。v如果塔板的正常操作范围大，对气液负荷变化的适应性好，就称这些塔板的操作弹性大。浮阀塔和泡罩塔的操作弹性较大，筛板塔稍差。这三种塔型在正常范围内操作的板效率大致相同。气液接触状态 漏液v对板面上开有通气孔的塔，当上升气体流速减小，气体通过升气孔道的压力不足以阻止板上液体经孔道流下时，便会出现漏液现象。因此常在塔板入口处留出一条不开孔的安定区。漏液量达10的气流速度为漏液速度，这是塔操作的下限气速。气液接触状态 液泛v气、液两相在塔内总体上呈逆行流动，并在塔板上维持适宜的液层高度，气、液两相适宜接触状态，进行接触传质。如果由于某种原因，使得气
10、、液两相流动不畅，使板上液层迅速积累，以致充满整个空间，破坏塔的正常操作，称此现象为液泛。根据液泛发生原因不同，可分为两种不同性质的液泛。一、过量雾沫夹带液泛二、降液管液泛气液接触状态 雾沫夹带 气体流速过快将导致气沫夹带，并且影响传质的进行，使管内的通过能力下降，严重时将影响塔的正常操作。通过设定出口安定区或保证液体在降液管内有足够的停留时间的方法可以解决。气液接触状态 溢流液泛若气、液两相中之一的流量增大，使降液管内液体不能顺利下流，管内液体必然积累，当管内液体增高到越过溢流堰顶部，于是两板液体相连，该层塔板产生积液，并依次上升，这种现象称为液泛，亦称淹塔。气液接触状态 气泡夹带液体进入溢
11、流管中时，由于泡沫还来不及从液体中全部分出，往往随液体进入溢流管，而流到下一层塔盘，这种现象叫泡沫夹带。精馏塔操作的操作弹性v精馏塔的操作弹性是指最大允许负荷（负荷上限）至最小允许负荷（负荷下限）的范围。v精馏塔的负荷上限是用雾沫夹带控制（允许夹带量不大于10%）以能引起“液泛”现象为止，两者界限下的最大负荷；负荷下限，是以漏液量接近10%为准的最小负荷。塔板结构改革 液沫夹带塔板结构改革 液泛塔板结构改革 气泡夹带塔板结构改革 漏液塔板结构改革 液相下限05区精馏塔的塔板参数填料塔填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料支承板
12、上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。填料散装填料规整填料02区 T-27401 T-27404填料填料的种类 拉西环v1914年瓷质拉西环的问世，标志着填料塔进入了科学发展的年代。v拉西环是塔填料史上最早的、具有固定几何形状的环形填料，拉西环的特点是填料环的外径与高度相等,结构简单，价格低廉，但存在液体分布不均匀和严重的壁流沟流等现象。填
13、料的种类 鲍尔环 1948年出现的鲍尔环是对拉西环作出重大改进的一种填料。该填料是在拉西环的基础上，在填料壁面开两层矩形孔。开矩形孔的部份只切开三条边，留下一边仍与填料壁相连，并把切开的部份推到填料圈内侧。于是，不论填料在塔内置于什么方位，流体均可通过填料，从而使填料内、外壁面均成为有效传质区域。鲍尔环填料具有通量大、阻力小、分离效率高及操作弹性大等优点，在相同的降压下,处理量可较拉西环大50%以上。在同样处理量时，降压可降低一半，传质效率可提高20%左右，采用鲍尔环可以比拉西环节约20%-40%填料容积。02区区 T-27303 T-27304填料的种类 阶梯环 在鲍尔环基础上，又发展了一种
14、叫“阶梯环”的填料，其结构与鲍尔环相近，但是截短型，在环的一侧底端做成喇叭口形状，不但可以增加填料环的机械强度，而且由于破坏了填料结构的对称性，因而增加了填料投放时的定向几率,又由于翻边的影响，使得填料在堆积时填料环隙之间的接触由此线性接触为主变为以点接触为主。这样既增大了空隙率、减少了压降，而且又构成了液体沿填料表面流动的汇集或分散点，促进液膜表面更新和液体混合作用，使气液分布均匀，增加了气液接触表面而提高了传质效率。阶梯环的性能略优于鲍尔环，与鲍尔环相比，生产能力可提高10%，气体阻力可降低5%左右，是短管形填料中较好的一种。填料的种类 弧鞍形填料鞍形填料不同于短管形填料，其特点是不分内、
15、外表面，整个填料表面由各种曲面组成，填料在塔内任意方位均可使流体舒畅流过。1931年出现的这类填料称弧鞍形填料，是因形如马鞍而得名。这种填料与拉西环相比，填料表面利用率高，阻力小，但因形状设计尚有缺陷，相邻填料有重叠倾向，填料层均匀性较差，且填料易碎，故使用不广。填料的种类 矩鞍形填料 1950年出现的矩鞍形填料，其形状仍像马鞍，但做得较厚实，形状比弧鞍形填料简单，且注意到两个鞍形填料不论以何种方式接触都不会叠合。矩鞍形填料亦是当前应用较多的一种填料。03区区 某塔填料某塔填料填料的种类 共轭环共轭环是1992年我国自行开发、试验成功的。开发这类填料的出发点是想使之具有短管形与鞍形两大类填料的
16、优点。采用共轭曲线肋片结构，两端外卷边及合适的长径比，填料间或填料与塔壁间均为点接触，不会产生叠套。孔隙均匀，阻力小，乱堆时取定向排列，故有规整填料和特点。有较好的流体力学和传质性能。试验表明，共轭环的阻力比阶梯环低（4050）%，比鲍尔环低（5055）%，其传质单元高度比阶梯环的约低15%，比鲍尔环的约低30%，可见，新的结合型填料的优点是明显的。填料的种类 波纹整砌填料这是我国开发成功并于1971年发表的填料类型。该填料的基本件是冲压出45度斜波纹槽的薄板。这种填料为气、液相提供了一段段带分支的直通道，气流阻力小，允许操作气速较大，故处理能力大。由于相邻两薄板间波峰接触点多，接触点给液体提
17、供了混合、再铺展的条件，故可促进液体的表面更新，也促进气体湍流程度的增加。此外，这种填料具有较高的比表面积填料塔的附属设备塔内件和填料及塔体共同构成了一个完整的填料塔，塔内件是填料塔的组成部分。塔内件的作用是为了使气液在塔内有更好地接触，以便于发挥填料塔的最大生产能力和最大效率，所以说塔内件设计的好坏直接影响到整个填料塔的操作运行和填料性能的发挥。此外，填料塔的“放大效应”除了填料本身固有的因素之外，塔内件对它的影响也很大。塔内件主要包括以下几个部分：一、液体分布装置二、除沫装置三、液体收集再分布装置四、填料压紧支撑装置附属设备 液体喷淋装置填料塔操作要求液体沿同一塔截面均匀分布。为使液流分布
18、均匀，液体在塔顶的初始分布须均匀。常见的液体喷淋装置有多孔管式、槽式及挡板式等。管式布液器是令液体从总管流进，分流至各支管，再从支管底部及侧面的小孔喷出。这种装置要求液体洁净，以免发生小孔堵塞，影响布液的均匀性。槽式分布器不易堵塞，布液较均匀，但因液体是由分槽的V形缺口流出，故对安装的水平度有一定要求。挡板式是将管内流出的液体经档板反溅洒开的液体喷淋装置，其结构简单，不会堵塞，但布液不够均匀。附属设备 除沫装置 气体从塔顶流出时，总会带少量液滴出塔。为使气体夹带的液滴能重新返回塔内，一般在塔内液体喷淋装置上方装置除沫器。常用的除沫器有折流板式与填料层式。附属设备 液体收集再分布装置当液体沿填料
19、层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。附属设备 填料压紧支撑装置填料支承装置：结构最简单的是栅板，由竖立的扁钢焊在钢圈上制成。此外，效果较好的是具有圆形或条形升气管的筛板式支承板，液体从板上筛孔流下，气体通过升气管由管壁的小孔流出，气液分布较均匀，又因在支承装置处逆流的气液相各有通道，可避免因支承装
20、置而引起的积液现象。精馏操作分析v在精馏实际生产中，无论是精馏塔正常运行，还是由操作条件的变化和塔性能改变等原因，出现非正常现象，均需对塔的操作进行分析。一方面为塔的合理操作提供适宜操作条件的范围，以提高塔的生产能力，降低生产成本；另一方面针对不同工况进行分析，为出现故障及时、准确的诊断提必要的信息，以便排除故障恢复正常生产。v应用物料衡算的关系检验精馏塔采出量的合理性。如果采出不合理，就不可能使塔两端产品同时达到要求。v应用热力学原理，如相平衡关系，分析塔内温度、压力、组成等分布的合理性。v应用理论级及塔板效率的基本概念，分析影响分离能力的主要原因。v考查塔板的水力学性能，分析影响塔生产能力
21、和分离能力的原因。v此外，塔在系统中的环境、辅助设备性能对塔分离均会产生影响。精馏过程诊断v在精馏装置操作发生故障最终要影响到塔的分离能力和生产能力。而对故障的分析诊断是一项因素极其复杂，难度较大，涉及面较广，技术性较强的工作。在此，只能应用精馏过程基本原理，对常见故障进行初步地诊断。塔的一端产品不合格v尽管导致塔产品不合格的原因很多，而且比较复杂，但在诸多原因中，优先考虑塔的物料衡算，因物料衡算对过程起到控制作用。当进料流量、组成以及分离要求一旦给定，则采出量即将唯一确定，而不可随意改变。由全塔总物料衡算可得：（设为A、B混合物进料）如果塔顶过量的采出，W减小，由于恒定，势必导致塔底B组分更
22、多的进入塔顶产品中，使下降。引起塔顶产品不合格，而塔底产品中B组分进一步提高，即过度分离。v反之，则进一步提高，同时部分A向塔底转移，使得升高。即塔底产品不合格。v由以上分析可知，在采出不合理的条件下，无论如何改变其他条件，均不可违背物料衡算关系，故不可能使塔两端均达到分离要求。唯一的措施是调整采出量，使之与分离要求相匹配。塔两端产品不合格v如果新投产的或改造后开始投运塔，出现塔两端产品不合格，与塔在正常运行中出现异常有所不同。故障的发生通常有两方面的原因，其一是塔结构，其二是操作条件。对于新塔或改造后的塔的投运出现此现象，则存在上述两方面的原因。而正常运行中的塔应主要是操作原因或操作不当造成
23、设备的损坏等，进行分析诊断。具体诊断步骤如下：精馏塔投运应从小负荷开始调试，达到要求后，逐渐提高负荷。亦对塔进行严格模拟计算。核算采出量是否合理。如果核算结果采出量大于合理采出量。首先应在全回流条件或采出量减小条件下操作，使塔顶达到分离指标。在塔顶产品达标的前提下，逐渐加大采出，同时提高回流比，以保证塔两端的分离要求。当塔两端均达到要求后，可逐渐提高进料量，使之达到设计能力。如果当塔顶采出提高到适宜采出量D时，两端产品不达标。若提高回流比两端仍不能达标，同时发现塔压差有明显升高，说明塔板水力学性能受到限制。应逐渐减少进料量，才能稳定操作，使塔两端达标。如果在操作中，提高操作回流比R，塔两端的分
24、离效果变化不大，而塔压差也无明显变化，说明塔理论板数不足，或是塔板的效率太低。调整进料位置。对于长期正常运行的塔出现此现象，尤其是分离易结焦和聚合的物料，有可能堵塞了塔板或填料，或该操作损坏了塔板，说明该检修了。在提高负荷过程中，塔压差明显上升，使塔釜及回流液液面失控，说明塔内可能发生液泛。其原因是降液管太小或液体发泡严重等原因所致。精馏过程的节能 精馏节能意义v精馏是耗能较高的单元操作，在产品生成成本中占有较大的比重，降低生产过程中的能耗是降低产品生产成本提高竞争能力的关键之一。v用能过程，尤其是热能的使用过程，对热能不仅有量的要求，而且有质或品位的要求。如图所示，热能从再沸器加入塔内，一方
25、面要求以一定的量提供所需的加热蒸气，同时还要求该蒸气的温度或温位必须比塔底釜液温度高出，以保证再沸器的传热温差，否则，热量不能加入塔内。v同理，当热量驱动精馏过程，使釜液部分气化，蒸气上升到塔顶时，由于塔的操作条件、体系的相平衡关系，蒸气的温度一般低于塔釜温度。精馏要求将蒸气全部或部分冷凝，故需要将热量通过冷凝器取出。然而，冷凝所需冷剂温位必低于塔顶蒸气露点温度，全凝时则低于其泡点温度，才能将热量从塔移出。移出热量服从能量守恒，其量并不减少，但不能直接返回塔顶再使用。其原因是其品位下降。所以说用能过程是能量贬值的过程，是有效能损失的过程，而不是能在量上的减少。精馏过程的节能 多组分分离序列选择
26、v多组分分离流程方案称之为分离序列。采用简单塔分离二元混合物，为纯组分的产品。只有一个方案需用一个塔。采用简单分离三组分混合为单组分产品，则需要两个塔，两种方案,每个序列各塔结构及操作条件各异，故不同序列分离相同产品的成本不同。v在分离序列中，如果易挥发组分依次从塔分离出来，如图（a）所示。A、B组分在分离过程中各汽化一次，而（b）A汽化2次，B汽化一次，显然（a）序列中组分气化的次数少于（b），所以a方案能耗低。如果混合中有两组分难分离，若将其放在最后分离，则其塔径较小，能耗较低。反之，最先分离出去，势必第一个塔，塔径大，塔板数多，回流比大，显然，其投资费和操作费很高等等。v可见，分离序列存
27、在优选的问题。精馏过程的节能 操作条件的优化v回流比优化 v回流比R与塔理论板数N共同决定塔的分离能力和产品分离的总成本。所以，在设计时就应选择适宜回流比R决定的理论板数N，使总成本最低。在操作中，则应在适宜的近料位置和适宜的采出量条件下，在保证分离要求的前提下，尽可能减小回流比R，或操作时应避免过高的过度分离，以减小能耗。精馏过程的节能 操作条件的优化vb.适宜进料位置v在适宜进料位置条件下操作，可以避免本来提纯的物流与浓度不同的进料混合，即返混合。使塔具有更高的分离能力，可在完成相同的分离任务时，回流比最小，能耗最低。为避免返混，进料应选择塔板上关键组分之比最接近的塔板为适宜的进料板。v在
28、双组分精馏中，则选择跨过两操作线交点的板为最佳进料板此外，对进料热状态也有优选的问题。精馏过程的节能 精馏与过程系统的能量集成脱乙烯塔脱乙烯塔精馏的三大平衡v物料平衡v气液平衡v热量平衡物料平衡v（1）总物料平衡保证精馏稳定操作的必要条件v F=D+Wv（2）轻组分物料平衡v FxF=DxD+WxW，v物料平衡体现了塔的生产能力，它主要是靠进料量和塔顶、塔底采出量来调节。当塔的操作不符合总的物料平衡式，如轻组分的采出量超过了物料平衡的量，在这种情况下，将使塔内的物料组成变重，全塔的温度逐步升高，塔顶馏分中重组份的浓度增加，以致使质量不合格。反之亦然v由此可见，物料平衡掌握不好，将使整个塔的操作
29、处于混乱状况，达不到预期的目的。另外，如果正常的物料平衡受到破坏，那么，气液相平衡也达不到预想的效果，随之而来的热量平衡也得重新调整。所以物料平衡是塔操作中的一个关键环节。气液平衡v气液平衡主要体现了产品的质量和损失情况。它是靠调节塔的操作条件（温度、压力）及塔板上气液接触的情况来达到的。因为，只有在温度、压力固定时，才能确定气液平衡组成。当温度、压力发生变化时，气液平衡所决定的组成就发生了变化，产品的质量或损失情况也发生了变化。但是，气液相平衡的组成又是靠在每块塔板上的气液互相接触进行传质和传热而实现的。这就是说，气液相平衡和物料平衡密切相关。物料平衡掌握的好，塔内上升蒸汽的速度合适，气液接
30、触好，则传质效率高，每块板上的气液组成就愈接近于平衡组成，也就是常说的板效率高，反之亦然。v总之，汽液平衡的组成与物料平衡有着密不可分的关系。反过来，温度、压力的改变又可造成塔板上气相和液相相对量的改变，从而破坏原来的物料平衡。热量平衡 全塔热量平衡：Q入+Q再沸器=Q出+Q损+Q塔顶冷凝v各层塔板热量平衡：Q汽化=Q冷凝v热量平衡是物料平衡和气液相平衡得以实现的基础。没有塔釜供热就没有上升蒸汽，没有塔顶冷凝就没有回流液，整个精馏过程就无法实现。而热量平衡又是依附于物料平衡和气液相平衡的。例如，加热釜的供热不够，就会造成塔釜温度达不到规定值，致使：物料平衡破坏，釜液排出量增多，塔顶馏出量减少，
31、对塔顶得到产品的工艺过程来说，塔的生产能力下降；气液平衡破坏，塔内上升蒸气量减少，气液接触变差，传质效率下降，同时气相中重组份含量减少，液相中轻组分含量增加，釜液中轻组分损失加大。v由以上分析可知：掌握好物料平衡、汽液平衡、热量平衡是精馏操作的关键所在。这三个平衡是能够互相影响，互相制约的，操作中通常以物料平衡的变化为主，相应地调节热量平衡去达到气液相平衡的目的。精馏的影响因素1.压力2.进料状态3.进料量4.进料组成5.进料温度6.上升蒸汽和加热量7.回流比8.塔顶冷剂量9.塔顶采出量10.塔底采出量11.进料口的位置12.塔高、塔径精馏的影响因素 压力v塔的设计和操作都是基于一定的压力下进
32、行的，因此一般的精馏塔总是先要保持压力的恒定。塔压波动将引起温度和组成间对应关系的混乱。我们在操作中经常以温度作为衡量产品质量的间接标准，但这只有在塔压恒定的情况下才是正确的。当塔压改变时，混合物的露点、泡点发生改变，引起全塔的温度分布发生改变，温度和产品质量的对应关系也将发生改变。v应当指出，在精馏操作过程中，进料量、进料组成和进料温度的改变，塔釜加热蒸汽量的改变、回流量、回流温度、塔顶冷剂量的改变以及塔板的堵塞等，都有可能引起塔压的波动，此时我们应先分析塔压波动的原因，及时处理，使操作恢复正常。精馏的影响因素 进料状态v进料情况有五种（1）冷进料；（2）泡点进料；（3）气液混合进料；（4）
33、饱和蒸汽进料；（5）过热蒸汽进料。v当进料状况发生变化（回流比、塔顶馏出物的组成为规定值）时，q值也将发生变化，这直接影响到提馏段回流量的改变，从而使提馏段操作线方程式改变，进料板的位置也随之改变，q线位置的改变，将引起理论塔板数和精馏段、提馏段塔板数分配的改变。对于固定进料状况的某个塔来说，进料状况的改变，将会影响到产品质量及损失情况的改变。例如，某塔应为泡点进料，当改为冷液进料时，则精馏段塔板数过多，提馏段塔板数不足，结果是塔顶产品质量可能提高，而釜液中的轻组分的蒸出则不完全。若改为气液混合进料或者饱和蒸汽、过饱和蒸汽进料，则精馏段的塔板数不足，提馏段的塔板数过多，其结果是塔顶产品种重组分
34、含量超过规定，釜液中轻组分含量比规定值低，同时增加了塔顶冷剂的消耗量，减少了塔釜的热剂消耗。v生产中多用泡点进料，此时，精馏段、提馏段上升蒸气的流量相等，故塔径也一样，设计计算也比较方便。精馏的影响因素 进料量v进料量的大小对精馏操作的影响可分为下述两种情况来讨论。v（1）进料量变动范围不超过塔顶冷凝器和加热釜的负荷范围时，只要调节及时得当，对顶温和釜温不会有显著的影响，而只影响塔内上升蒸汽速度的变化。进料量增加，蒸汽上升的速度增加。若进料量再增加，蒸汽上升速度超过液泛速度时，则严重的雾沫夹带会破坏塔的正常操作。进料量减少，蒸汽上升速度降低，蒸汽速度降低容易造成漏液。上述结论是以进料量发生变动
35、时，塔顶冷剂量或釜温热剂量均能作相应的调整为前提的。v（2）进料的变动范围超出了塔顶冷凝器或加热釜的负荷范围，此时，不仅塔内上升蒸汽的速度改变而且塔顶温度、塔釜温度也会相应的改变，致使塔板上的气液相平衡组成改变，塔顶和塔釜馏分的组成改变。例如，若进料量过大，在热剂不够的前提下，将引起提馏段温度降低，釜温中轻组分浓度增大，釜液的流量增大，这同时也会引起上升蒸汽中轻组分量增加，致使全塔温度下降。v综上所述，不管进料状况如何，进料量过大的波动，将会破坏塔内正常的物料平衡和工艺条件，造成塔顶、塔釜产品质量不合格或者物料损失增加。因此，应尽量使进料量保持平衡，即使在需要调节时，也应该缓慢进行。精馏的影响
36、因素 进料组成v进料组成的变化，直接影响精馏操作，当进料中重组分的浓度增加时，精馏段的负荷增加。对于固定了精馏段板数的塔来说，将造成重组份带到塔顶，使塔顶产品质量不合格。反之亦然。v同时，进料组成的变化还将引起全塔物料平衡和工艺条件的变化。组份变轻，则塔顶馏分增加，釜液排出量减少。同时，全塔温度下降，塔压升高。组份变重，情况相反。进料组成变化时，可采取如下措施：v（1）改进料口。组份变重时，进料口往下改；组份变轻时，进料口往上改。v（2）改变回流比。组份变重时，加大回流比；组份变轻时，减少回流比。v（3）调节冷剂和热剂量。根据组成变动的情况，相应地调节塔顶冷剂和塔釜热剂量，维持顶、釜的产品质量
37、不变。精馏的影响因素 进料温度v进料温度的变化对精馏操作的影响是很大的。总的来讲，进料温度降低，将增加塔底蒸发釜的热负荷，减少塔顶冷凝器的冷负荷。进料温度升高，则增加塔顶冷凝器的冷负荷，减少塔底蒸发釜的热负荷。当进料温度的变化幅度过大时，通常会影响整个塔身的温度，从而改变气液平衡组成。例如：进料温度过低，塔釜加热蒸汽量没有富余的情况下，将会使塔底馏份中轻组份含量增加。进料温度的改变，意味着进料状态的改变，而后者的改变将影响精馏段、提馏段负荷的改变。因此，进料温度是影响精馏塔操作的重要因素之一。精馏的影响因素 上升蒸汽和加热量v塔内上升蒸汽的速度的大小，直接影响着传质效果。板式塔（例如泡罩塔）内
38、上升蒸汽是通过泡罩的齿缝已鼓泡的形式与液体进行热量和质量交换的，一般的说，塔内最大的蒸汽上升的速度应比液泛的速度小一些。工艺上常选择最大允许速度为液泛速度的80%。速度过低会使塔板效率显著下降。v影响塔内上升蒸汽速度的主要因素是蒸发釜的加热量。在釜温保持不变的情况下，加热量增加，塔内上升蒸汽的速度加大；加热量减少，塔内上升蒸汽的速度减小。v应该注意，加热量的调节范围过大、过猛，有可能造成液泛或漏液。精馏的影响因素 回流比v操作中改变回流比的大小，以满足产品的质量要求是经常遇到的问题。当塔顶馏份重组份含量增加时，常采用加大回流的方法将重组份压下去，以使产品质量合格。当精馏段的轻组份下到提馏段造成
39、塔下部温度降低时，可以用适当减少回流比的方法以使釜温度提起来。增加回流比，对从塔顶得到产品的精馏塔来说，可以提高产品质量，但是却要降低塔的生产能力，增加水、电、气的消耗。回流比过大，将会造成塔内物料的循环量过大，甚至能导致液泛，破坏塔的正常操作。精馏的影响因素 塔顶冷剂量v对于外回流的塔，同样会由于冷剂量的波动，在不同程度上影响精馏塔的操作。例如，冷剂量的减少，将使冷凝器的作用变差，冷凝液量减少，而在塔顶产品的液相采出量作定值调节时，回流量势必减少。假如冷凝器还有过冷作用（即通常所说的冷凝冷却器）时，则冷剂量的减少，还会引起回流液温度的升高。这些都会使精馏塔的顶温升高，塔顶产品中重组份含量增多
40、，质量下降。精馏的影响因素 塔顶采出量v精馏塔塔顶采出量的大小和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。v例如，当进料量不变时，若塔顶采出量增大，则回流比势必减少，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。结果是重组份被带到塔顶，塔顶产品的质量不合格。v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，上升蒸汽速度增大，塔顶与塔釜的压差增大，严重时会引起液泛。精馏的影响因素 塔底采出量v塔釜保持稳定
41、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。这将是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，由于循环液量太大，使釜液经过上半部列管时形成过热蒸汽，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，增加了釜液循环阻力，同样造成传热不好，釜温下降。另外，维持一定的釜液面还起着液封的作用，以确保安全生产。精馏的影响因素 进料口的位置v通常，精馏塔进料口有三个，安装在塔的不同高度上。生产中应根据具体情况，选择适当的进料
42、口，必要时还需进行调整。按照最佳进料板位置的含义可知，对进料温度在泡点或接近泡点时进料的精馏塔，进料口的选择是依据进料的组成与进料板的组成相一致而决定的。一般说来，当被分离混合物中易挥发组份增多时，就选用位置较高的进料口，进料状态改变时也相应地调整进料口，进料温度降低时，用位置较高的进料口；反之，用位置较低的进料口。精馏的影响因素 塔高、塔径v塔径主要影响生产能力，塔高主要影响产品纯度。v对一定的塔来说，空塔流速是有一定限制的。在一定的空塔速度下，塔内蒸汽的体积流量越大，则需要的塔径越大；同理，塔径越大，则允许的塔内蒸汽负荷越大，即生产能力越大，因此塔径是影响生产能力的主要因素。v塔的高度，在板效率和板间距确定的情况下，决定与实际塔板数。而实际塔板数又是由最小理论塔板数决定的。最小理论塔板数愈多，而实际塔板数也愈多。v塔径、塔高对生产的影响是辩证的，不可截然分开的。例如，增加塔高，则可减少回流比，从而提高生产能力；而增加塔径，则可加大回流比，达到降低塔高的目的。谢谢THE END结束结束