板式精馏塔优化操作分析.doc

板式精馏塔优化操作分析精馏过程的实质，就是利用混合物中个组分具有不同的挥发度，即在同一温度下各组分的蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到气相中，而气相中的重组分转移到液相中，从而实现分离的目的。一般精馏装置由精馏塔塔身、顶部冷凝器、回硫罐、回流泵以及再沸器等设备组成。对精馏塔进行优化主要对以下进行：1、 对精馏塔来说（1）物料平衡体现了塔的生产能力，它主要是靠进料量和塔顶、塔底采储量来调节。当塔的操作不符合总的物料平衡式时，这可以从塔压差的变化上看出，进得多，取得少，则塔压差上升。对于一个固定的精馏塔来说，塔压差应该在一定范围内。塔压差过大，说明塔内上升的蒸汽速度过快，雾沫夹带严重，甚至发生液泛，破坏塔的正常操作；塔压差过小，表明塔内上升蒸汽的速度过小，塔板上的气液湍动的程度过低、传质效果差，使塔板产生漏液，降低塔板效率。如果精馏塔不符合对某组分的物料平衡式时，将有两种表现：A、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。B、另一种情况是重组份的采出量超过了物料平衡的量，全塔的物料组成将随着操作的进行而逐渐变轻，塔身温度下降，特别是釜温明显下降，釜液中轻组分的浓度增加。由此可见，物料平衡掌握不好，将使整个塔的操作处于混乱状况，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。（2）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。精馏塔的操作温度和压力是根据塔的分离任务（即关键组分的分离浓度）决定的。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。当然，温度、压力也会随着物料平衡的改变而变化。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。例如，釜温低于规定值，会使塔板上的液相量增加，蒸汽量减少，釜液量增加，顶部产物量减少；当顶温高于规定值时，就会使塔板上的气相量增加，液相量减少，顶部产物量增加，釜液量减少。这些都会破坏原来的物料平衡。（3）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，进料量或组成发生了改变，则塔釜耗热量和塔顶冷剂量均应作相应的改变。塔的操作压力、温度发生了改变（即气液平衡组成改变），则每块板上气相冷凝的放热量和液体气化的吸收热量也会发生改变。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，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。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。2、塔釜液面的稳定是保证精馏塔的平稳操作的重要条件之一。只有塔釜液面稳定时，才能保证塔釜传热稳定以及由此决定的塔釜温度、塔内的上升蒸汽流量、塔釜液组成稳定等的稳定，从而确保塔的正常生产。釜液面的调节，多半是用釜液的排除量来控制的。釜液面增高，排出量增大，釜液面降低，排出量减少。也有用加热釜的热剂量来控制釜液面的，釜液面增高，热剂量加大。但是只知道这些还是不够的，还必须了解影响釜液面变化的原因，才能有针对性的进行处理。影响釜液面变化的原因主要有以下五个方面。（1）、釜液组成的变化在压力不变的前提下，降低釜温，就改变了塔底的气液平衡组成，加大了釜液量和釜液中轻组份的含量。在釜液采出不变的情况下，将使釜液面增高。发生这种现象时，应首先恢复正常的釜温，否则，会造成大量的轻组份损失。（2）、进料组成的变化当进料中重组份含量增加时，根据物料衡算，釜液量将增加，此时应相应的加大釜液的排出量，否则釜液面会升高。如果保持正常的釜液排出量而用升高釜温的方法去维持正常的釜液面，那么将会使重组份带到塔顶，造成塔顶产品的质量下降。（3）、进料量的变化进料量增大，釜液排出量应相应地加大，否则釜液面会升高。（4）、调节机构失灵调节机构失灵时，应该自动调节为手动调节，同时联系检修。（5）、在开车初期时，由于塔板上液体较少，还没有处于良好的气液接触状态，大量的轻组份容易进入塔釜，其被塔釜气化的量一时还满足不了塔内热量的要求。因此，对于刚开车的塔，应在进料之前，对加热釜先适当预热，在塔釜见液面后就要适量供热，否则将会使釜温不易提起，使釜液面过高，釜液排出量增大，以至釜液中轻组份的损失增大3、对固定分离要求的过程来说，当减少回流比时，运转费用（主要表现在塔釜加热量和塔顶冷量）将减少，所需塔板数将增加，塔的投资费用增大；反之，当增加回流比时，可减少塔板数，却增加了运转费用。因