精馏塔塔顶压力控制方式.ppt

精馏塔塔顶压力控制方式 精馏塔按压力分类 适用范围 优缺点精馏塔顶压力控制方式影响塔压的因素塔压波动的调节方法 概述 塔的压力是精馏塔控制最重要的操作指标 任何精馏塔的操作 都应当把塔压控制在规定的指标内 以相应地调节其它参数 塔压波动过大 就会影响全塔的气液相平衡和热量平衡 影响产品质量 所以 许多精馏塔都有其具体的措施 确保塔压稳定在适宜范周内 精馏塔按其操作压力不同可分为三种情况 即加压精馏塔 减压精馏塔 常压精馏塔 一般来说 凡通过常压下的精馏操作较易实现分离要求的系统 都采用常压精馏 但若常压下混合物的沸点过低 可采用加压精馏 若常压下混合物的沸点过高 则宜采用减压精馏 减压精馏 减压精馏的定义在减压 低于一个大气压 下进行分离混合物的精馏操作称为减压精馏 采用减压精馏的目的在减压下 纯物质的沸点较正常压力下要低 减压精馏就是借助降低系统压力 使混合物的泡点下降 在较低的压力下沸腾 以达到降低精馏操作的温度 减压精馏 减压精馏塔的优点 对某些在高温下精馏时容易分解或聚合而达不到分离目的的物质 就必须采用减压精馏 减压精馏可以降低混合物的泡点 从而降低分离温度 因此可以减少用于加热的蒸汽消耗和使用较低压力的加热蒸汽 提高了分离能力 因为被分离混合物之间的相对挥发度越大 越容易分离 在减压下 一般的说 组分间的相对挥发度将增大 越容易分离 对于有毒物质的分离 采用减压精馏可防止剧毒物料的泄露 减少环境的污染 减压精馏 减压精馏的缺点真空操作对设备的密封要求严格 在技术上带来一定的困难 特别对于易燃易爆物质 当设备内漏入空气时 有爆炸危险 减压精馏的生产能力低于常压和加压精馏设备 常压精馏 定义 在大气压力 常压 下操作的精馏过程叫常压精馏 如果被分离的混合物在常压下有较大的相对挥发度 并且塔顶物料可以用水来冷凝冷却 塔釜物料可以用水蒸汽加热 这时应采用常压精馏 例如 从40 乙醇水溶液中提纯乙醇的过程 可采用常压精馏 顶温80 可用水冷 釜温108 可以用蒸汽加热 热剂和冷剂都容易获得 加压精馏 定义 通常指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 采用加压精馏的同时 希望各组分的相对挥发度的减小不能太多 不至于过分的增加能量消耗和对设备材质的特殊要求 思考 丙烯精馏塔采用设计压力在18公斤左右的加压精馏塔 为什么不采用常压塔 在常压下丙烯和丙烷的相对挥发度还大 答 丙烯丙烷常温常压下为气体 丙烯沸点为 47 4 丙烷沸点为 42 1 如果在常压下分离 至少 48 的冷剂才能把丙烯冷凝 跟在18公斤用冷却水相比冷功耗大大增加 设备材质级别也提高 需要低温设备 常压下操作相同的处理量塔径也会比较大 增加了设备制造 运输 安装成本 上面说了加压精馏的许多优点 但是操作压力不能过分提高 一方面提高压力后 设备的壁厚增加 钢材的消耗量增加 设备制造的困难程度也增加 能量的消耗也增加 另外 增加压力后 混合物组分间的相对挥发度减小 增加了分离的困难 特别对于容易聚合和不耐高温的材料 提高压力就相应提高精馏操作的温度容易造成物质易聚合或分解 堵塞加热釜 影响操作周期 因此 最合适的塔压是经过计算 实践摸索 各种方法比较 最后确定的 加压精馏塔顶压力控制类型 有以下四种类型 气相采出法 冷剂用量调节法 热旁路法 气液相卡脖子法 气相采出法 塔顶冷凝器为分凝器 气液相并存 时 塔压一般是靠气相采出量来调节的 其它条件不变的情况下 气相采出量增大 塔压降低 气相采出量减少 塔压上升 炼油装置的脱乙烷塔 本装置的C 501的压力控制就是采用的气相采出法 冷剂调节 精馏塔的气相物料从塔顶排出进入冷凝器 被冷凝成液相后进入回流罐 它的采压点设在塔顶或塔顶汽相管道上 用调节阀调节冷凝器的冷剂用量来调节塔压 本装置典型的例子是C 402和C 602 热旁路 精馏塔顶汽相主管线从塔顶经冷凝器冷凝后进入回流罐 在主管线引一支管到回流罐顶部 此管线上设一调节阀 取压点在塔顶或主管线上 因汽相旁路管线没有冷凝器 温度较主管线高 所以称之谓热旁路 热旁路的作用原理 调节主付管线内的物料量实现塔顶压力控制 如果塔顶压力小于设定值 调节阀开大 回流罐的压力立即与塔顶压力相等 由于冷凝器位置低于回流罐 回流罐内的物料 从罐底流入冷凝器内 并充满冷凝器 使冷凝器的冷却管不能对精馏塔的气相物料冷凝 精馏塔的气相物料则无处流动而憋压 此时精馏塔的塔底仍在供热而产生大量汽相物料向塔顶流动 因此使塔顶的压力增加 直到塔顶压力增加到略高于设定值后 塔顶调节阀开始关小 当塔顶压力高于回流罐内压力时 塔顶气相物料从主管道流动 经冷凝器后再到回流罐 在经过冷凝器时 气相物料变成液相物料 塔内气化量与塔顶排出量相等时 塔的压力维持一定 一般冷凝器的液相出料都要过冷一些 回流罐内的压力略低于精馏塔的压力 所以精馏塔的气相一直是从主管道经冷凝器流入回流罐 如果因某种原因 精馏塔顶压力高于设定值时 自控仪表发出指令 使热旁路上的调节阀完全关闭 塔顶气相物料全部经主管线经冷凝器后再进入回流罐 因热旁路的冷凝器的传热面积比常规计算值大 所以冷凝速度很快 能使精馏塔内的气相物料快速冷凝成液相 从而能使塔的压力快速降下来 直到恢复到正常值为止 热旁路的三个优点 冷凝器可以安装在地面 这样就不用设置平台 减少材料降低成本 调节灵敏度高 易调节 调节阀安装的管线可以比较细 可以使用比较小的阀门 降低了成本 气液相卡脖子 塔顶排出气相物料进冷凝器 经调节阀进回流罐 因调节阀直接设在出料管道上 调节阀关小 可使精馏塔增压 调节阀开大 可使精馏塔压力降低 作用非常迅速 这就是液相卡脖子 如本装置的C 403C 612 气液相卡脖子 调节阀的位置也可以在放冷凝器前 其原理是一样的 作用可能更快一点 但调节阀的通径要大的多 这两种调节压力方法适于装置规模较小的情况 因为装置规模大了 管线直径大 没有适宜的调节阀 常压塔的压力控制 对塔顶压力的稳定性要求不高的情况下 无需安装压力控制系统 可在精馏设备 回流罐 设一个通大气的管道 以保证塔内压力接近于大气压 对塔顶压力的稳定性要求较高或被分离的物料不能与空气接触时 该塔的压力控制可以采用加压塔的压力控制方法 可以用气相排出法或冷剂法 常压塔的压力控制 调剂塔釜加热器的方法来控制塔顶压力 减压塔塔顶的压力控制 冷剂量 当塔的真空借助喷射泵获得时 可以用调节塔顶冷凝器的冷剂用量或冷剂温度从而改变尾气量的方法来调节塔的真空度 减压塔塔顶的压力控制 不凝气回流 当使用电动真空泵时 可以将调节阀安装在真空泵的回流线上 通过控制抽出量控制塔的真空度 减压塔塔顶的压力控制 补氮气 使用电动真空泵时 还可以用补氮气的方法控制塔压 在真空抽出线上接氮气线 通过调节氮气量来实现控制真空度 影响塔压的因素 影响塔压变化的因素是多方面的 例如 塔顶温度 塔釜温度 进料组分 进料温度 回流量 冷剂量等的变化以及仪表故障 设备管线堵冻等 都可以引起塔压的变化 例如 塔釜温度突然升高 冷剂量减少 进料中轻组分含量增加或进料量加大 采出管线堵塞都会引起塔压升高