影响精馏塔精馏效果的因素及处理措施分析

影响精馏塔精馏效果的因素及处理措施分析
  摘要:随着在化工行业的发展,由于精馏塔工艺具有良好的工艺稳定性,所以被普遍运用到分离装置中,它在能够有效的运行的同时还具备可控性,大大提高了化工等行业的生产中的效率。本文旨在通过分析影响精馏塔过程运行的因素,为实际生产中遇到的操作问题提供指导意见,指导精馏工艺中问题分析的方向,使精馏塔工艺能够高效服务于化工生产。
        关键词:精馏塔工艺;精馏效果影响因素;措施
        引言:精馏塔在化学工业和其他行业中的主要功能是精馏,它受许多因素的影响,例如,物料平衡关系影响、回流比影响、进料影响等,无论是哪个环节的偏差都会直接导致精馏塔工艺效率降低,从而造成产品质量下降。在此基础上,研究了影响精馏塔工艺操作的因素。
        一、物料平衡关系的影响及处理办法
        物料平衡是精馏塔过程中的关键之一。
        物料平衡的公式为:F = D + R
        轻组分比为:F *xF = D* xD + W* xW
        根据上式,对于某种给料,当确定F和x F时,如果x D和x W值已知,则D(塔顶的流量)
和W(塔釜流量)[1]。 求解以上两个方程,可以得出以下两个条件:
        采出率η=D/F
        D/F=(xF - xW)/(xD - xW)
        在上式中,F是进料液体的流量:xF是进料中轻组分的组成;xD是上部馏出物中轻组分的组成;xW是塔釜中轻组分的组成。基于这两个公式,我们可以得出以下结论:①F(原液流量),D和W的值不能任意增加或减少,如果任意增加或减少这几个量,则会导致塔内进出口流量不平衡,从而改变塔的组成并最终影响分离效果。②在精馏塔工艺运行期间,上下产品必须稳定,以确保校正装置的平衡,通常通过节约材料来保持这种平衡。
        二、回流比影响及处理办法
        (一)精馏段关系式
        对于精馏工艺,回流比是影响产品质量和精馏段的精馏效率的重要因素之一,回流比主要用于调节和控制该操作的产品质量。以下是回流比有这样的公式:
        V=L+D
        y n+1 =L/(L+D)*x n +D/(L+D)*x D
        R=L/D
        求解以上公式,我们能够得到:
        y n+1 =R/(R+1)*x n +1/(R+1)*x D
        式中字母的含义如下:V表示在精馏段中增加蒸汽的流量,L表示在精馏区中下降的液体(回流液)的流量,y n +1表示从n +1板到第n板的摩尔分数或成对的光组分的质量分数,xn是从板n + 1到板n的回流液体中的轻组分的摩尔分数或质量分数,R是回流比[2]。
        (二)总结回流比影响
        ①增加回流比时,所需板数减少,精馏产品质量提高。流量减小时,所需的塔板数增加,xD相应减少,xW相应增加。改变这些值会导致较差的分离效果。如果回流速度增加,塔的内部压力将显着增加,这将提高精馏产品的纯度。当回流速度下降时,塔的内部压力将显着降低,从而精馏产物的纯度将下降。如果返回流量增加,塔中的蒸汽循环将增加,这将增加冷和热蒸汽的数量。但是,如果回流流量太高,则会从塔中淹没现象发生,这将阻碍精馏塔的运行。
        (三)处理办法
        我们发现增加回流比对精馏塔工艺的操作是有益的,因此在实际操作中,操作者可以通过以下方法来调节和控制回流比:①加大塔顶产量来增加回流比;②当塔顶冷凝器为为
塔顶分凝器时,及时增加塔顶冷凝液的流量来增加塔顶冷凝量,从而增加回流比;③在回流液中出现强制回流的情况下,及时增加回流流量来增加回流比。应当注意,在由D / F馏出物回收率确定的条件下,通过增加回流比来增加x D值也许也会失效。所以当操作员使用此方法时,要想确保其有效性就必须给定其他值的变化。
        三、进料影响及处理办法
        (一)进料量影响与对策
        在实践中,当进料量发生变化时,还应调整合适的冷凝水流量和加热介质流量,但对塔中蒸汽的增长率有很大的影响。
        ①当增加进料量时,塔中蒸汽的增加速度接近溢流,此时的传质呈现最优效果。但是,一旦超过液泛速度,将破坏精馏塔的正常运行并降低蒸馏塔的运行能力;②当减少进料量时,塔内的蒸汽增长率将相应降低,这将使传质效果受到影响。同时,如果进料量太小,则会有漏液现象,使分离效果遭到严重影响。
        要注意,当进料量的变化范围已经不在塔釜再沸器和上层冷凝器的承受范围内时,将造成精馏塔顶部和底部的气液平衡遭受严重影响,这将导致精馏塔顶部和底部的产品质量严重偏差,从而使生产出的产品不符合标准,严重造成原材料损失。所以为预防此类现象
发生,操作人员必须严格控制进料量的变化程度。
        (二)进料组成的影响与对策
        ①如果进料中的成分容易蒸发,则相应增加了提馏段的塔板数。针对具有固定数量的塔板的精馏塔来说,当原料中易蒸发成分的数量增加时,将提馏段的负荷将不可避免地增加,造成塔内产品的损失。因此,如果已知材料中有许多蒸发成分,则应注意使用精馏塔,通过入口来调节的塔板数。②当进料中有很多不易挥发的成分时,请相应地减少提馏段所需的塔版数;③如果进料组分发生变化,要立即更换进料口。如果成分变轻,则进料口会向上移动;相反,则进料口会下降。如果组成变轻,则应相应地降低回流比,如果组成变重,则应相应地提高回流比。
        (三)进料热状态的影响与对策
        精馏段和提馏段操作线交点可联立精馏段和提馏段操作线性方程可以得到:
        y=q/(q- 1)x- x F /(q- 1)
        上述线性方程中,xF 代表进料中轻组分的摩尔分数或质量分数;q 代表精馏段和提溜段操作线交点的位移[3]。
        由于上式可知:在化学生产过程中,当进料的热状态改变而R值保持不变时,这将改
变q的值,q会得到改善和校正。精馏塔塔板的位置会变化,这反过来将改变所需塔板的数量。
        同时,针对塔板位置固定的精馏塔来说,当进料条件变为冷态和热态交替变化,则会改变产品质量;如果进料情况发生变化,则应改变进料位置,调整回流比。精馏塔可以设多个进料端口来适应化工生产过程中不同的进料条件。
        结语:综上所述,本文通过研究分析影响精馏塔工艺操作的因素,而得出分析结果和处理办法,不仅为精馏塔工艺的操作提供了技术支持,还为精馏塔的设计和选择提供理论依据。由于化学工业日益发展,精馏塔的研究工作对于化工生产来说是必不可缺的,所以必须不断完善精馏工艺,使精馏塔技术得以持续提升。
        参考文献:
        [1]陈环琴,廖江芬.探讨精馏塔工艺操作影响因素[J].科学技术创新,2020(12):37-38
        [2]周惠敏,王柱祥.精馏塔板效率影响因素分析[J].化工机械,2020,47(02):169-174+218.
        [3]刁雪. 精馏塔温度模糊解耦控制器设计[D].哈尔滨理工大学,2019.
        作者简介:孙鹏,男,1978年11月05日,汉,黑龙江大庆,在大庆石化公司化工一厂裂解车间从事分离内操工作,联系地址:大庆石化公司化工一厂裂解车间,邮编:163000。

本文发布于:2024-09-22 04:36:43,感谢您对本站的认可!

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