甲醇精餾基礎(chǔ)知識

甲醇精餾基礎(chǔ)知識

甲醇精餾根底學(xué)問一、粗甲醇精餾的意義:在甲醇合成時,因合成條件如壓力、溫度、合成氣組成及催化劑性能等因素的影響,在產(chǎn)生甲醇反響的同時,還伴隨著一系列副反響。

所得產(chǎn)品除甲醇外,還有水、醚、醛、***、酯、烷烴、有機酸、有機***、高級醇、硫醇、***硫醇和羰基鐵等幾十種有機雜物。

甲醇作為有機化工的根底原料,用它加工的產(chǎn)品種類許多,因此對甲醇的純度均有確定的要求。

粗甲醇通過精餾,可依據(jù)不同要求,制得不同純度的精甲醇,使各類雜物降至規(guī)定指標以下,從而確保精甲醇的質(zhì)量。

二、精餾的原理是什么把液體混合物進展屢次局部汽化,同時又把產(chǎn)生的蒸汽屢次局部冷凝,使混合物分別為所要求組分的操作過程稱為精餾。

為什么把液體混合物進展屢次局部汽化,同時又屢次局部冷凝,就能分別為純或比較純的組分呢對于一次汽化、冷凝來說,由于液體混合物中所含組分的沸點不同,當其在確定溫度下局部汽化時,因低沸點物易于汽化,故它在氣相中的濃度較液相高,而液相中高沸點物的濃度較氣相高。

這就轉(zhuǎn)變了氣液兩相的組分。

當對局部汽化所得蒸氣進展局部冷凝是,因高沸點物易于冷凝,使冷凝液中高沸點物的濃度較氣相高,而未冷凝氣中低沸點物的濃度較液相高。

這樣經(jīng)過一次局部汽化和局部冷凝,使混合液通過各組分濃度的轉(zhuǎn)變得到初步分別。

假設(shè)屢次地這樣進展下去,將最終在液相中留下根本上是高沸點的組分,在氣相中留下根本上是低沸點的組分。

由此可見,局部汽化和局部冷凝,都使氣液相的組成發(fā)生變化,屢次局部汽化和局部冷凝同時進展,就可以將混合物分別為純的或比較純的組分。

液體汽化要吸取熱量,氣體冷凝要放出熱量。

為了合理利用熱量,我們可以把氣體冷凝時放出的熱量供應(yīng)液體汽化時使用,也就是使氣液兩相直接接觸,在傳熱的同時進展傳質(zhì)。

為滿意這一要求,在實踐中,這種屢次局部汽化伴隨局部冷凝的過程是在逆流作用的塔式設(shè)備中進展。

所謂逆流,就是因液體受熱而產(chǎn)生的溫度較高的氣體,自下而上地同塔頂因冷凝而產(chǎn)生的溫度較低的回流液體〔富含低沸點組分〕作逆向流淌,即回流液自上而下與上升蒸氣相遇,塔內(nèi)發(fā)生傳質(zhì)、傳熱過程如下:〔1〕氣液兩相進展熱的交換——利用局部汽化所得氣體混合物中的熱來加熱局部冷凝所得液體混合物;〔2〕氣液兩相在熱交換過程中同時進展質(zhì)的交換。

溫度較低的液體混合物被溫度較高的氣體混合物加熱而局部汽化。

此時,因揮發(fā)力氣的差異,低沸點組分比高沸點組分揮發(fā)得多,結(jié)果表現(xiàn)為低沸點組分從液相轉(zhuǎn)入氣相,氣相中易揮發(fā)組分增濃;同理,溫度較高的氣相混合物,因加熱了溫度較低的液體混合物,而使自己局部冷凝,同樣由于揮發(fā)力氣的差異,使高沸點組分從氣相轉(zhuǎn)入液相,液相中難揮發(fā)組分增濃。

精餾塔是由假設(shè)干塔板組成的,塔的最上面稱為塔頂,塔的最下面稱為塔釜。

一塊塔板只進展一次局部汽化和局部冷凝,塔板數(shù)愈多,局部汽化和局部冷凝的次數(shù)愈多,分別效果愈好。

通過整個精餾過程,最終由塔頂?shù)玫礁呒兌鹊囊讚]發(fā)組分〔塔頂餾出物〕。

塔釜得到的根本上是難揮發(fā)的組分。

2、什么是拉烏爾定律拉烏爾定律是從試驗中總結(jié)出來的一條重要的規(guī)律。

該定律指出,在確定溫度下,汽液平衡時,溶液上方氣相中任意組分所具有的分壓,等于該組分在一樣溫度下的飽和蒸汽壓乘以該組分在液相中的分子分數(shù)。

用數(shù)學(xué)式表示為:=式中——氣相中組分的分壓;——純組分在該溫度下的飽和蒸汽壓;——液相中組分的分子分數(shù)。

3、什么是道爾頓定律道爾頓定律是表示理想氣體混合物的總壓和分壓的關(guān)系的定律。

道爾頓定律指出:理想氣體混合物的總壓,等于個個組成氣體分壓之后。

依據(jù)道爾頓定律可以推出一個很重要的結(jié)論:混合氣體中每個組分氣體的分壓等于混合氣體的總壓乘以該氣體在混合氣體中所占的分子分數(shù)。

例如,第個組分氣體的分壓可用下式表示:=總式中——組分氣體分壓;總——混合氣體的總壓;——組分氣體在混合氣體中所占分子分數(shù)。

4、揮發(fā)度和相對揮發(fā)度:揮發(fā)度和相對揮發(fā)度是精餾過程使用的重要根本概念之一,精餾塔設(shè)計中也經(jīng)常應(yīng)用它。

純物質(zhì)的揮發(fā)性能一般都以飽和蒸汽壓力的大小來描述。

對處在一樣溫度的不同物質(zhì),飽和蒸汽壓力大的稱為易揮發(fā)物質(zhì),否則就是難揮發(fā)物質(zhì)。

飽和蒸汽壓即是外壓時該物質(zhì)的沸點溫度下的蒸汽壓,因此慣上,也用沸點來說明揮發(fā)性能。

℃,℃,℃,我們可以說甲醇比乙醇簡潔揮發(fā),乙醇又比水簡潔揮發(fā)。

對純物質(zhì)來說,不管是飽和蒸汽壓力,還是沸點,都可以用來推斷其揮發(fā)力氣的大小。

精餾過程是處理多組分的液態(tài)混合物,而與液體成平衡的氣相也是由各組分組成的氣體混合物。

這時各個組分在氣相中所具有的分壓數(shù)值的大小反映了該物質(zhì)的揮發(fā)性能。

其揮發(fā)性能的大小除與物料性質(zhì)有關(guān)外,依據(jù)拉烏定律,還與物料在液體中所具有的濃度大小有關(guān)。

為此規(guī)定揮發(fā)度的定義是:組分的氣相分壓與組分液相的濃度之比。

對物質(zhì)和物質(zhì)組成的溶液,==式中、——分別為組分和組分的揮發(fā)度;、——組分和組分在氣相中的分壓;、——組分和組分在液相中的分子分數(shù)。

對符合拉烏爾定律的理想溶液,===〔1-〕式中、分別指組分和的飽和蒸汽壓。

由此可見,當溶液濃度不變時,物質(zhì)揮發(fā)度的大小與飽和蒸汽壓有關(guān),也就是與溫度有關(guān),溫度愈高,揮發(fā)度愈大。

當溫度不變時,揮發(fā)度的大小與濃度有關(guān)。

對理想溶液而言,濃度愈大,揮發(fā)度愈大,二者成正比關(guān)系。

為了比較混合液中各個組分揮發(fā)度的大小,同時也便于在精餾中進展計算,因而引出了相對揮發(fā)度的概念,其定義是,混合液中各個組分揮發(fā)度之比。

如對物質(zhì)和物質(zhì)組成的溶液,其相對揮發(fā)度,α=式中α——為組分對組分的相對揮發(fā)度。

5、什么是露點什么是泡點什么是沸點把氣體混合物在壓力不變的條件下降溫冷卻,當冷卻到某一溫度時,產(chǎn)生第一個微小的液滴,溫度叫做該混合物在指定壓力下的露點溫度,簡稱露點。

處于露點溫度下的氣體稱為飽和氣體。

從精餾塔頂蒸出的氣體溫度,就是處在露點溫度下。

這里提示一下,第一個液滴不是純組分,它是露點溫度下與氣相相平衡關(guān)系的液相。

其組成是由相平衡關(guān)系準備的。

由此可見,不同組成的氣體混合物它們的露點是不同的。

液體混合物在確定的壓力下加熱到某一溫度時,液體中毀滅第一個很小的氣泡,即剛開頭沸騰,則此溫度叫該液體在指定壓力下的泡點溫度,簡稱泡點。

處于泡點溫度下的液體稱為飽和液體,精餾塔的釜液溫度,就是處在泡點溫度下。

應(yīng)當說明,這第一個很小的氣泡,也不是純組分,它的組成也是由相平衡關(guān)系確定的。

當純液體物質(zhì)的飽和蒸汽壓等于外壓時,液體就會沸騰,此時的溫度叫該液體在指定壓力下的沸點。

應(yīng)當指出,純物質(zhì)的沸點是隨外界壓力而轉(zhuǎn)變的。

當外壓上升,沸點上升;外壓降低,沸點降低。

對液體混合物來說,各組分的分壓總和等于外壓時,物料開頭沸騰。

由于各組分的分壓隨其在液相中的含量的轉(zhuǎn)變而有所不同,因此,它沒有恒定的沸點。

液體混合物在泡點至露點的整個溫度范圍內(nèi),都處于沸騰狀態(tài),并且不同溫度下氣液相組成是不同的。

6、回流比、全回流、最小回流比:回流比的定義就是:回流液體量與采出量的重量比。

通常用來表示,即=式中——回流比;——單位時間內(nèi)塔頂回流液體量,公斤小時;——單位時間內(nèi)塔頂采出量,公斤小時;全回流是指精餾操作中,把停頓塔的進料、塔釜出料和塔頂出料,將塔頂冷凝液全部作為回流液的操作,稱作全回流。

最小回流比是在規(guī)定的分別要求下,即塔頂、塔釜采出的組成為確定時,慢慢削減回流比,此時所需理論塔板數(shù)慢慢增加。

當回流比削減到某一數(shù)值時,所需理論塔板數(shù)增加到無窮多,這個回流比的數(shù)值,稱為完成該預(yù)定分別任務(wù)的最小回流比。

它是精餾塔設(shè)計計算中的重要數(shù)據(jù)之一,~2倍。

7、簡述回流液在精餾分別過程中的作用:在精餾過程中,混合液加熱后所產(chǎn)生的蒸氣由塔頂引出,進入塔頂冷凝器。

蒸氣在此冷凝〔或局部冷凝〕成液體,將其一局部冷凝液返回塔頂沿塔板下流,這局部液體就叫做回流液;將另一局部冷凝液〔或未凝蒸汽〕從塔頂采出,作為產(chǎn)品。

在回流液沿塔板下流過程中,與塔內(nèi)不斷汽化上升的蒸汽進展屢次局部汽化和局部冷凝,即發(fā)生質(zhì)交換過程,這樣一來,就增大了回流下來液體中高沸點組分的含量。

回流是構(gòu)成氣、液兩相接觸傳質(zhì)的必要條件,沒有氣、液兩相接觸傳質(zhì)也就無從進展物質(zhì)交換。

當然組分揮發(fā)度的差異照舊是精餾過程的根底。

8、精餾塔的壓力降:所謂精餾塔的壓力降,就是尋常所說的塔頂和塔釜的壓力差。

對板式塔來說,塔板壓降主要由三局部組成,即干板壓力降、液層壓力降和抑制液體外表張力的壓力降。

塔頂和塔釜的壓力差是全塔每塊塔板塔頂和塔釜的壓力降的總和。

所謂干板壓力降,就是精餾塔內(nèi)上升氣體〔或蒸汽〕通過沒有液體存在的塔板時,所產(chǎn)生的壓力降;當氣體穿過每層塔板上液體層時產(chǎn)生的壓力降,叫做液層壓力降;氣體抑制液體外表張力所產(chǎn)生的壓力降,叫液體外表張力壓力降。

對于固定的塔來說,在正常操作中,塔壓力降主要隨上升氣體的流速大小而變化,有閱歷說明,壓力降與氣體流速的平方成正比。

9、什么是空塔速度它與孔速有什么關(guān)系空塔速度是指單位時間內(nèi)精餾塔上升蒸汽的體積與塔截面的比,即塔內(nèi)上升氣體在單位時間內(nèi)流淌的距離。

單位為米3秒米2或米秒。

用公式可表示為:=式中——空塔速度,米秒;——上升蒸氣體積流量,米3秒;——塔的總截面積,米2。

上式也可以表示為=——塔內(nèi)徑,米孔速是指單位時間內(nèi)通過升氣孔道的上升蒸汽的體積與孔道總截面的比,即上升氣體穿過升氣孔道的流速,單位為米3秒米2或米秒。

用公式可表示為:孔=式中孔——孔速度,米秒;——上升蒸氣體積流量,米3秒;——升氣孔道總截面積,米2。

由于升氣孔道總截面積是由塔板開孔率準備的,設(shè)開孔率為φ,則上式可表示為:孔=φ=φ空塔速度是影響精餾操作的重要因素之一。

對于已經(jīng)確定的塔來說,假設(shè)在允許范圍內(nèi)提高空塔速度,則能提高塔的生產(chǎn)力氣。

當空塔速度,提高到確定限度時,氣液兩相在塔板上因接觸時間過短,而且會產(chǎn)生嚴峻的霧沫夾帶,破壞塔的正常操作。

一般是以霧沫夾帶量不大于10%來確定空塔速度,稱為最大允許速度。

當空塔速度過低時,不利于氣體穿過孔道,甚至托不住上層塔板的液體,塔板上的液體可以經(jīng)升氣孔道倒流至下層塔板,這種現(xiàn)象通常稱為液體泄漏,泄漏嚴峻時,會降低精餾塔的分別效果,特殊篩板塔、浮閥塔、舌形塔,尤其是這樣。

10、什么是流體的流量與流速兩者之間存在什么樣的關(guān)系流體的流量與流速均可分為重量流量、重量流速與體積流量、體積流速。

重量流量:單位時間內(nèi)流過管道或設(shè)備的任一截面〔與流向垂直的截面〕上的流體重量。

重量流量通常用符號表示,單位為公斤秒。

體積流量:單位時間內(nèi)流過管道或設(shè)備的任一截面〔與流向垂直的截面〕上的流體體積。

體積流量通常用符號表示,單位為米3秒。

重量流速:單位時間,單位管道或設(shè)備的截面〔與流向垂直的截面〕上流過的流體重量。

重量流速通常用符號表示,單位為公斤秒米2。

體積流速:單位時間,單位管道或設(shè)備的截面〔與流向垂直的截面〕上流過的流體體積。

體積流速通常用符號表示,單位為米3秒米2或米秒。

它們之間的關(guān)系如下:==γ=γ式中——管道或設(shè)備的截面面積,米2;γ——流體重度,公斤米3。

在實際應(yīng)用中,由于液體重度隨溫度和壓力的變化可以無視不計,所以在爭辯液體的流淌時,經(jīng)常承受體積流量、體積流速。

而氣體流淌時,由于其重度隨溫度和壓力的變化較大,所以承受重量流量、重量流速比較便利。

11、什么是塔的開孔面積開孔率是怎樣確定的在精餾塔內(nèi)流淌著從下往上的蒸汽和從上往下的液體,而且它們要同時通過每層塔板。

氣體通過塔板的通道叫升氣孔道,升氣孔道的總截面就是每塊塔板的開孔面積。

浮閥塔、袍罩塔的開孔面積,就是每塊塔板上全部浮閥孔或全部升氣孔截面積的總和。

開孔截面積的選定,是依據(jù)生產(chǎn)負荷的大小和允許蒸氣速度確定的。

通常所說的開孔率就是選定的開孔截面積和空塔總截面積之比,以φ表示,即:φ=100%式中φ——開孔率;——開孔截面積,米2。

——空塔總截面積,米2有時為了適應(yīng)塔中各板或各段不同的氣體負荷,設(shè)計時可以選用不同的開孔率。

開孔率不同,其傳質(zhì)效率亦不同。

另外,開孔率對塔的處理力氣也有很大影響。

在一樣塔徑中處理力氣隨開孔率的增加相應(yīng)提高;對于同一處理力氣而言,開孔率增加,則塔徑可以減小,因此開孔率是設(shè)計中的重要指標之一。

12、什么是液泛如何處理在精餾操作中,下層塔板上的液體涌至上層塔板,破壞了塔的正常操作,這種現(xiàn)象叫液泛。

液泛形成的緣由,主要是由于塔內(nèi)上升蒸氣的速度過大,超過了最大允許速度造成的。

另外,在精餾操作中,也經(jīng)常遇到液體負荷太大,使溢流管內(nèi)液面慢慢上升,以至上、下塔板的液體連在一起,破壞了塔的正常操作的現(xiàn)象,這也是液泛的一種形式。

上述兩種現(xiàn)象同屬液泛,但引起的緣由卻是不一樣的。

毀滅液泛現(xiàn)象時,不管是板式塔還是填料塔,均應(yīng)停頓或削減進料量,稍削減蒸汽,降低釜溫,停頓塔頂采出,進展全回流操作,使涌帶到塔頂或上層的難揮發(fā)組分慢慢流回到塔釜或塔下的正常位置。

當生產(chǎn)不允許停頓進料時,可將釜溫把握在稍低于正常的操作溫度下,加大塔頂采出量〔該采出品質(zhì)量不能保證〕,減小回流比,當塔壓差降到正常值后,再將操作條件全面恢復(fù)正常。

13、什么是霧沫夾帶霧沫夾帶是指氣體自下層塔板帶至上層塔板的液體霧滴。

在傳質(zhì)過程中,大量霧沫夾帶會使不應(yīng)當上到塔頂?shù)闹亟M分帶到產(chǎn)品中,從而降低產(chǎn)品質(zhì)量,同時會降低傳質(zhì)過程中的濃度差,致使塔板效率下降。

對于給定的塔來說,最大允許的霧沫夾帶量〔一般最大允許的霧沫夾帶量為10%,即10公斤液體100公斤氣體〕就限定了氣體上升速度,此時的速度稱最大允許速度。

這時操作上主要表現(xiàn)為塔壓差增大,塔頂餾分中重組分含量上升,假設(shè)塔頂為氣相采出,則可看出明顯的帶液現(xiàn)象。

影響霧沫夾帶的因素許多,諸如塔板間距、空塔速度、堰高、液流速度及物料的物理化學(xué)性質(zhì)等。

同時還必需指出:霧沫夾帶量與捕集裝置的構(gòu)造也有很大的關(guān)系。

雖然影響霧沫夾帶量的因素許多,但主要的影響因素是空塔速度和兩塊塔板之間的氣液分別空間。

對于固定的塔來說,霧沫夾帶量主要隨著空塔速度的增大而增大。

但是,假設(shè)增大塔板的間距,擴大分別空間,則相應(yīng)可提高空塔速度。

14、什么是液體泄漏塔板上的液體從上升氣體通道倒流入下層塔板的現(xiàn)象叫泄漏。

在精餾操作中,如上升氣體所具有的能量缺乏以穿過塔板上的液層,甚至低于液層所具有的位能,這時就會托不住液體而產(chǎn)生泄漏。

空塔速度越低,泄漏越嚴峻。

其結(jié)果是使一局部液體在塔板上沒有和上升氣體接觸就流到下層塔板,不應(yīng)留在液體中的低沸點組分沒有蒸出去,致使塔板效率下降。

因此,塔板的相宜操作的最低空塔速度是由液體泄漏量所限制的,正常操作中要求塔板的泄漏量不得大于塔板上液體量的10%。

泄漏量的大小,亦是評價塔板性能的特性之一。

篩板、浮閥塔板和舌形塔板在塔內(nèi)上升氣速變小的狀況下比較簡潔產(chǎn)生泄漏。

15、什么是操作彈性操作彈性是指氣體速度的最小允許值〔負荷下限〕到最大允許值〔負荷上限〕之間的范圍。

上升氣體速度在此范圍內(nèi)變動時,精餾塔能在確定的分別效果下,維持正常操作。

精餾塔的負荷上限是以上升蒸氣的霧沫夾帶量不超過蒸氣流量的10%為限制;負荷下限是以塔板上液體的泄漏量不得大于塔板上液體量的10%為限制。

一般地說,浮閥塔操作彈性最大,有的試驗說明負荷上限與負荷下限之比可達7~9左右,泡罩塔次之,篩板塔最小。

應(yīng)當留意的是,當上升氣體速度變化時,塔板效率要變化,這會引起分別效果發(fā)生變化。

三、精餾的分類:1、精餾是怎樣分類的精餾可以從三個角度去分類。

第一、按精餾操作的方式不同,可分為間歇精餾和連續(xù)精餾。

其次、按精餾操作的條件〔如壓力〕不同,可分為加壓精餾、常壓精餾、減壓精餾等。

第三、按精餾分別的原理不同,可分為一般精餾和特殊精餾。

特殊精餾又包括恒沸精餾、萃取精餾、水蒸汽蒸餾及分子蒸餾等。

我廠的甲醇精餾是連續(xù)、萃取精餾,并實行加壓精餾及常壓精餾相結(jié)合的流程。

萃取精餾原理及萃取劑的選擇:萃取精餾是向混合液中參與第三組分〔稱為萃取劑或溶劑〕以轉(zhuǎn)變原組分的揮發(fā)度而得以分別。

此處要求萃取劑的沸點較組分的沸點高得多,且不與組分形成恒沸液。

萃取精餾常用于分別各組分沸點〔揮發(fā)度〕差異很小的溶液。

對于萃取精餾來說,萃取劑經(jīng)?？梢赃x擇出許多種。

一般說來,選擇萃取劑的主要依據(jù)如下:萃取劑的選擇性要大。

被分別組分在萃取劑中相對揮發(fā)度的大小稱為萃取劑的選擇性。

被分別組分在萃取劑中相對揮發(fā)度增大得多,分別就簡潔,也就是所選擇的萃取劑的選擇性大。

選擇性是選擇萃取劑的主要依據(jù)。

由于選擇性的大小也就準備了被分別組分中輕重關(guān)鍵組分分別的難易程度。

因此塔板數(shù)的多少、回流比的大小〔它影響到塔徑〕也與它有親熱的關(guān)系。

萃取劑對被分別組分的溶解度要大,這樣塔板上的液體才能形成均相,不會分層。

萃取劑的沸點應(yīng)比被分別組分的沸點高得多,否則萃取劑易從塔頂揮發(fā)損失掉。

熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性要好,無毒性,不腐蝕設(shè)備。

回收簡潔,價廉易得。

3、萃取精餾在粗甲醇精餾中的應(yīng)用:在粗甲醇蒸餾中,甲醇-烷烴形成恒沸物的沸點與甲醇的沸點較為接近。

其中甲醇-庚烷、甲醇-異辛烷、甲醇-壬烷、甲醇-℃、℃、℃、℃,℃更為接近,用一般蒸餾的方法很難分別。

但6~15烷烴等類雜質(zhì)只有在濃度很高的甲醇中被溶解。

水與甲醇可以任何比例互溶,當溶液中參與了萃取劑——水,使甲醇濃度降低,烷烴類等雜質(zhì)就會從溶液中析出,分別出來。

分別出的庚烷、異辛烷、壬烷、℃、℃、℃、174℃比甲醇高出許多。

從而實現(xiàn)烷烴等類雜質(zhì)的分別。

四、精餾操作的影響因素1、精餾操作的影響因素有哪些除了設(shè)備問題以外,精餾操作過程的影響因素有以下幾方面:塔的溫度和壓力〔包括塔頂、塔釜和某些有特殊意義塔板〕;〔2〕進料狀態(tài);〔3〕進料量;〔4〕進料組分;〔5〕進料溫度;〔6〕塔內(nèi)上升蒸汽速度和蒸發(fā)釜的加熱量;〔7〕回流量;塔頂冷劑量;〔9〕塔頂采出量;〔10〕塔底采出量。

塔的操作就是依據(jù)塔頂和塔釜產(chǎn)品的組成要求來對這幾個影響因素進展調(diào)整。

此外,在萃取精餾和共沸精餾的操作過程中,萃取劑,共沸劑的參與溫度、純度及參與量的變化,也是影響操作的因素。

精餾工要在操作中抑制各種影響因素的變化,防止對塔頂、塔釜產(chǎn)品的數(shù)量和組成的影響。

2、精餾塔操作壓力的變化對精餾操作有什么影響塔的設(shè)計和操作都是基于確定的塔壓下進展的,因此一般精餾塔總是首先要保持壓力的恒定。

塔壓波動對塔的操作將產(chǎn)生如下的影響。

影響產(chǎn)品質(zhì)量和物料平衡轉(zhuǎn)變操作壓力,將使每塊塔板上汽液平衡的組成發(fā)生轉(zhuǎn)變。

壓力上升,則氣相中重組分削減,相應(yīng)地提高了氣相中輕組分的濃度;液相中輕組分含量較前增加,同時也轉(zhuǎn)變了氣液相的重量比,使液相量增加,氣相量削減。

總的結(jié)果是:塔頂餾分中輕組分濃度增加,但數(shù)量卻相對削減;釜液中的輕組分濃度增加,釜液量增加。

同理,壓力降低,塔頂餾分的數(shù)量增加,輕組分濃度降低;釜液量削減,輕組分濃度削減。

正常操作中,應(yīng)保持恒定的壓力,但假設(shè)因操作不正常,引起塔頂產(chǎn)品中重組分濃度增加時,則可承受適當提高壓力的方法,使產(chǎn)品質(zhì)量合格,但此時釜液中的輕組分損失增加。

轉(zhuǎn)變組份間的相對揮發(fā)度壓力增加,組份間的相對揮發(fā)度降低,分別效率下降,反之,組份間的相對揮發(fā)度增加,分別效率提高。

轉(zhuǎn)變塔的生產(chǎn)力氣壓力增加,組份的重度增大,塔的處理力氣增大。

塔壓的波動這將引起溫度和組成間對應(yīng)關(guān)系的混亂。

我們在操作中經(jīng)常以溫度作為衡量產(chǎn)品質(zhì)量的間接標準,但這只有在塔壓恒定的前提下才是正確的。

當塔壓轉(zhuǎn)變時,混合物的泡點、露點發(fā)生變化,引起全塔的溫度發(fā)生轉(zhuǎn)變,溫度和產(chǎn)品質(zhì)量的對應(yīng)關(guān)系也將發(fā)生轉(zhuǎn)變。

從以上分析可看出,轉(zhuǎn)變操作壓力,將轉(zhuǎn)變整個塔的操作狀況,因此在正常操作中應(yīng)維持恒定的壓力〔工藝指標〕,只有在塔的正常操作受到破壞時,才可依據(jù)以上的分析,在工藝指標允許的范圍內(nèi),對塔的壓力進展適當?shù)恼{(diào)整。

應(yīng)當指出,在精餾操作過程中,進料量、進料組成和進料溫度的轉(zhuǎn)變,塔釜加熱蒸汽量的轉(zhuǎn)變,回流量、回流溫度和冷劑壓力〔對內(nèi)回流塔而言〕的轉(zhuǎn)變以及塔的堵塞等,都可能引起塔壓的波動,此時應(yīng)首先分析引起塔壓波動的緣由,準時處理,使操作恢復(fù)正常。

3、進料狀態(tài)對精餾操作有什么影響進料狀況有五種:①冷進料;②泡點進料;③氣液混合進料;④飽和蒸氣進料;⑤過熱蒸氣進料。

為了便于分析,令δ=從上式可以看出,冷進料時δ1,泡點進料時δ=1,氣液混合進料時0δ1,飽和蒸氣進料時δ=0,過熱蒸氣進料時δ0在精餾塔內(nèi),進料口以上為精餾段,進料口以下為提餾段。

精餾塔總的物料平衡是單位時間內(nèi)進料量〔〕等于單位時間內(nèi)塔頂餾出液量〔〕與單位時間內(nèi)塔底殘液量〔〕之和。

=+精餾段的物料平衡是單位時間內(nèi)上升到精餾段的蒸氣量〔〕等于單位時間內(nèi)下降到提餾段的液量〔〕與等于單位時間內(nèi)塔頂餾出液量〔〕之和。

=+提餾段的物料平衡是單位時間內(nèi)下降到提餾段的液量〔′〕等于上升到精餾段的蒸氣量〔′〕與單位時間內(nèi)塔底殘液量〔〕之和。

′=′+當進料量為,則進料板上增加的液流為δ,下降到提餾段的液量應(yīng)當是′=+δ,又由于=+、=+、′=′+。

則′=′+=′+-=′+-〔-〕=′-++又由于′-++=+δ可得到′=+〔δ-1〕當回流比、塔頂餾出物的組成為規(guī)定值時,進料狀況發(fā)生變化,δ值也將發(fā)生變化,由于′=+δ,這直接影響到提餾段回流液量的轉(zhuǎn)變,最終δ值的轉(zhuǎn)變將引起理論塔板數(shù)和精餾段、提餾段的塔板數(shù)支配的轉(zhuǎn)變,從而使進料塔板的位置也隨之轉(zhuǎn)變。

例如,某塔設(shè)計為泡點進料,當改為冷液進料時,則精餾段塔板數(shù)過多,提餾段塔板數(shù)缺乏,結(jié)果是塔頂產(chǎn)品質(zhì)量可能提高,而釜液中輕組分的蒸出則不完全。

假設(shè)改為氣液混合進料、或飽和蒸氣、過熱蒸氣進料,則精餾段塔板數(shù)缺乏,提餾段塔板數(shù)過多,其結(jié)果是塔頂產(chǎn)品中重組分含量超過規(guī)定,而釜液輕組分含量比規(guī)定值低,同時增加了塔頂冷凝器的冷劑的消耗量,削減了塔釜的熱劑消耗。

在精餾塔內(nèi),只有當進料為飽和蒸氣時〔δ=0〕,才能′=。

同理,由′=+〔δ-1〕可知,只有當進料為正在沸點的液體時〔δ=1〕,才能′=生產(chǎn)中多用泡點進料,此時,精餾段、提餾段上升蒸氣的流量相等,故塔徑一樣,設(shè)計計算也比較便利。

4、進料組份的變化對精餾操作有什么影響進料組份的變化直接影響精餾操作,當進料中重組份的濃度增加時,精餾段的負荷增加。

對于固定了精餾段塔板數(shù)的塔來說,將造成重組份帶到塔頂,使塔頂產(chǎn)品質(zhì)量不合格。

假設(shè)進料中輕組份的濃度增加時,此時精餾段的負荷增加。

對于固定了提餾段塔板數(shù)的塔來說,將造成提餾段輕組份蒸出不完全,釜液中輕組份的損失加大。

同時,進料組成的變化還將引起全塔物料平衡和工藝條件的變化。

組份變輕,則塔頂餾份增加,釜液排出量削減。

此時,全塔溫度下降,塔壓上升。

組成變重,狀況相反。

進料組成變化時,可實行如下措施:改進料口組成變重時,進料口往下改;組成變輕時,進料口往上改。

轉(zhuǎn)變回流比組成變重時,加大回流比;組成變輕時,削減回流比。

調(diào)整冷劑和熱劑量依據(jù)組成的變動狀況,相應(yīng)地調(diào)整塔頂冷凝器的冷劑和塔釜熱劑量,維持塔頂及塔底產(chǎn)品質(zhì)量不變。

5、進料溫度的變化對精餾操作有什么影響進料溫度的變化對精餾操作的影響是很大的。

總的來講,進料溫度降低,將增加塔底蒸發(fā)釜的熱負荷,削減塔頂冷凝器的冷負荷;進料溫度上升,則增加塔頂冷凝器的冷負荷,削減塔底蒸發(fā)釜的熱負荷。

當進料溫度的變化幅度過大時,通常會影響整個塔身的溫度,從而轉(zhuǎn)變汽液平衡組成。

例如:在進料溫度過低,塔釜的加熱蒸汽量沒有富有的狀況下,將會使塔底餾分中輕組分含量增加。

進料溫度的的轉(zhuǎn)變,意味著進料狀態(tài)的轉(zhuǎn)變,而進料狀態(tài)的轉(zhuǎn)變將影響精餾段、提餾段負荷的轉(zhuǎn)變,進而產(chǎn)品質(zhì)量、物料平衡都將發(fā)生轉(zhuǎn)變。

因此,進料溫度是影響精餾塔操作的重要因素之一。

6、塔內(nèi)上升蒸汽的速度和蒸發(fā)釜加熱量波動對精餾操作有什么影響塔內(nèi)上升蒸汽的速度大小,直接影響著傳質(zhì)效果。

一般地說,塔內(nèi)最大上升蒸汽的速度應(yīng)比液泛速度小一些。

工藝上常選擇最大允許速度為液泛速度的80%。

速度過低會使塔板效率顯著下降。

影響塔內(nèi)上升蒸汽速度的主要因素是蒸發(fā)釜的加熱量。

在釜溫保持穩(wěn)定的狀況下,加熱量增加,內(nèi)上升蒸汽的速度加大;加熱量削減,內(nèi)上升蒸汽的速度削減。

應(yīng)當留意,加熱量調(diào)整范圍過大、過猛,有可能造成液泛或泄漏。

7、回流比的大小對精餾操作有什么影響操作中以轉(zhuǎn)變回流比的大小來保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

當塔頂餾分中重組份含量增加時,常承受加大回流比的方法將重組份壓下去,以使產(chǎn)品質(zhì)量合格。

當精餾段的輕組份下到提餾段造成塔下部溫度降低時,可以用適當削減回流比的方法以使塔下部溫度提起來。

增加回流比,對從塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品的精餾塔來說,可以提高產(chǎn)品質(zhì)量,但是卻要降低塔的生產(chǎn)力氣,增加水、電、汽的消耗。

回流比過大,將會造成塔內(nèi)物料的循環(huán)量過大,甚至能導(dǎo)致液泛,破壞塔的正常操作。

8、塔頂冷劑量的大小對精餾操作有什么影響對承受內(nèi)回流操作的塔,其冷劑量的大小,對精餾操作的影響比較顯著;同時也是影響回流量波動的主要因素。

對于承受外回流的塔,同樣會由于冷劑量的波動,在不同程度上影響精餾塔的操作。

例如,冷劑量削減,將使冷凝器的作用變差,冷凝液量削減,而在塔頂產(chǎn)品的液相采出量作定值調(diào)整時,回流量勢必削減。

假設(shè)冷凝器還有過冷作用〔即通常所稱的冷凝冷卻器〕時,則冷劑量的削減,還會引起回流液溫度的上升。

這些都會使精餾塔的頂溫上升,塔頂產(chǎn)品中重組份含量增多,質(zhì)量下降。

9、塔頂采出量的大小對精餾操作有什么影響塔頂采出量的大小和該塔進料量的大小有著相互對應(yīng)關(guān)系,進料量增大,采出量應(yīng)增大。

眾所周知,采出量只有隨進料量變化時,才能保持塔內(nèi)固定的回流比,維持塔的正常操作,否則將會