化工作業(yè)知識：精餾塔的工藝參數(shù)如何調(diào)節(jié)及其影響？
在制藥、石油化工、精細化工等領(lǐng)域中，常常會有很多液相混合物需要分離或提純，精餾技術(shù)便成為應(yīng)用最廣和規(guī)模最大的傳質(zhì)分離過程。今天給大家講講精餾塔的工藝參數(shù)如何調(diào)節(jié)以及其影響因素。
『1』
精餾操作中怎樣調(diào)節(jié)塔的壓力？
影響塔壓變化的因素是什么？
塔的壓力是精餾塔主要的控制指標(biāo)之一。任何一個精餾塔的操作，都應(yīng)把塔壓控制在規(guī)定的指標(biāo)內(nèi)，以相應(yīng)地調(diào)節(jié)其它參數(shù)。塔壓波動過大，就會破壞全塔的物料平衡和氣液平衡，使產(chǎn)品達不到所要求的質(zhì)量。所以，許多精餾塔都有其具體的措施，確保塔壓穩(wěn)定在適宜范圍內(nèi)。
對于加壓塔的塔壓，主要有以下兩種調(diào)節(jié)方法。
①塔頂冷凝器為分凝器時，塔壓一般是靠氣相采出量來調(diào)節(jié)的。在其它條件不變的情況下，氣相采出量增大，塔壓下降；氣相采出量減小，塔壓上升。
②塔頂冷凝器為全凝器時，塔壓多是靠冷劑量的大小來調(diào)節(jié)，即相當(dāng)于調(diào)節(jié)回流液溫度。在其它條件不變的前提下，加大冷劑量，則回流液的溫度降低，塔壓降低；若減少冷劑量，回流液溫度上升，塔壓上升。
對于減壓精餾塔的壓力控制，主要有以下兩種方法。
①當(dāng)塔的真空借助于噴射泵獲得時，可以用調(diào)節(jié)塔頂冷凝器之冷劑量或冷劑溫度從而改變尾氣量的方法來調(diào)節(jié)塔的真空度。
當(dāng)被分離的物料允許與空氣接觸時，在此控制方案中，蒸汽噴射泵在最大的能力下工作，調(diào)節(jié)閥裝在通大氣的管線上，用調(diào)節(jié)閥開度的大小，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的尾氣抽氣量，從而達到調(diào)節(jié)塔的真空度的目的。
②當(dāng)采用電動真空泵抽真空時，調(diào)節(jié)閥裝在真空泵的回流管線上，用調(diào)節(jié)閥開度的大小來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的尾氣抽出量，從而調(diào)節(jié)塔的真空度。
對于常壓塔的壓力控制，主要有以下兩種方法。
①對于塔頂壓力的穩(wěn)定性要求不高的情況下，無需安裝壓力控制系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)在精餾設(shè)備（冷凝器或回流罐）上設(shè)置一個通大氣的管道，以保證塔內(nèi)壓力接近于大氣壓。
②對于塔頂壓力的穩(wěn)定性要求較高或被分離的物料不能和空氣接觸時，塔頂壓力的控制可采用加壓塔加壓的控制方法。
以上調(diào)節(jié)塔壓的方法未考慮不凝氣實際需分析來調(diào)節(jié)塔的氣相壓力。
『2』
精餾操作中怎樣調(diào)節(jié)釜溫？
影響釜溫波動的因素是什么？
釜溫是由釜壓和物料組成決定的。精餾過程中，只有保持規(guī)定的釜溫，才能確保產(chǎn)品質(zhì)量。因此釜溫是精餾操作中重要的控制指標(biāo)之一。
當(dāng)釜溫變化時，通常采用改變再沸器的加熱蒸汽量，將釜溫調(diào)節(jié)至正常。當(dāng)釜溫低于規(guī)定值時，應(yīng)加大蒸汽用量，以提高釜液的氣化量，使釜液中重組分的含量相對增加，泡點提高，釜溫提高。當(dāng)釜溫高于規(guī)定值時，應(yīng)減少蒸汽用量，以減少釜液的氣化量，使釜液中輕組分的含量相對增加，泡點降低，釜溫降低。
釜溫波動的原因比較多。當(dāng)塔壓突然升高時，釜溫會隨之升高，而后又下降。這種釜溫的升高是因為壓力升高引起了釜液泡點的升高所致。因而，塔內(nèi)的上升蒸氣量不但不會增加，反而還會因為壓力的升高而減少；這樣，塔釜混合液中輕組分的蒸出就不完全，將導(dǎo)致釜液泡點的下降，因而使釜溫又隨之下降。反之，當(dāng)塔壓突然下降時，塔內(nèi)的上升蒸氣量會因塔壓的降低而增加，造成塔釜液面的迅速降低，這樣重組分可能被帶至塔頂。隨著釜液中組分的變重，釜液的泡點升高，釜溫也會隨之升高。由此看來，塔壓是引起釜溫變化的重要因素。因此，操作中只有首先把塔壓控制在要求的指標(biāo)上，才能確切地知道釜溫是否符合工藝要求，否則會導(dǎo)致錯誤的操作。
釜溫也會隨著進料中輕組分濃度的增加而降低，重組分濃度的增加而升高。另外，釜中有水、再沸器中物料聚合堵塞了部分列管、加熱蒸汽壓力的波動、調(diào)節(jié)閥的失靈、物料的平衡采出受到破壞等，都能引起釜溫的波動。釜溫波動時，要分析引起波動的原因，加以消除。例如，塔頂采出量過小，使輕組分壓入塔釜而引起釜溫下降。此時若不增加塔頂采出，單純地加大塔釜加熱蒸汽的用量，不但對釜溫沒有作用，嚴(yán)重時還會造成液泛。又如，再沸器的列管因物料聚合而堵塞，致使釜溫下降，此時，應(yīng)停車對設(shè)備進行檢修。
『3』
在精餾操作中怎樣調(diào)節(jié)回流比？
回流比是根據(jù)對原料的分離要求確定的�；亓鞅冗^大或過小，都會影響精餾操作的經(jīng)濟性和產(chǎn)品的質(zhì)量。加大回流比，可使塔頂產(chǎn)品中的輕組分濃度增加，但是，卻減小了塔的生產(chǎn)能力，也使塔頂冷量、塔釜熱量的消耗增大。在正常操作中應(yīng)保持適宜的回流比，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，爭取最好的經(jīng)濟效果。只有在塔的正常生產(chǎn)條件受到破壞或產(chǎn)品質(zhì)量不合格時，才能調(diào)節(jié)回流比。
例如，塔頂產(chǎn)品中重組分含量增加，質(zhì)量下降，要適當(dāng)增大回流比。塔的負荷（進料量）過低，為了保證塔內(nèi)一定的上升蒸氣速度，也要適當(dāng)增大回流比。對于大型的生產(chǎn)裝置，當(dāng)不同類型的塔板結(jié)構(gòu)與上升蒸氣速度的要求及儀表的設(shè)計工作范圍與實際生產(chǎn)量的大小產(chǎn)生矛盾時，可以相應(yīng)地適當(dāng)改變回流比。又如浮閥塔板，如果處理能力只有設(shè)計能力的50-60%時，為了使浮閥在適宜范圍內(nèi)工作，為了讓儀表的測量范圍在適宜的工作范圍內(nèi)，應(yīng)采取加大回流比來保證生產(chǎn)的穩(wěn)定，這對大型生產(chǎn)裝置維持必要的穩(wěn)定生產(chǎn)是極為重要的。
調(diào)節(jié)回流比的方法可有如下幾種：
①減少塔頂采出量以增大回流比。
②塔頂冷凝器為分凝器時，可增加塔頂冷劑的用量，以提高凝液量，增大回流比。
③有回流液中間貯槽的強制回流，可暫時加大回流量，以提高回流比，但不得將回流貯槽抽空。
『4』
在精餾操作中怎樣調(diào)節(jié)塔的壓差？
塔壓差是衡量塔內(nèi)氣體負荷大小的主要因素，也是判斷精餾操作的進料、出料是否均衡的重要標(biāo)志之一。在進料、出料保持平衡，回流比不變的情況下，塔壓差基本上是不變的。當(dāng)正常的物料平衡遭到破壞，或塔內(nèi)溫度、壓力改變時，都會造成塔內(nèi)上升蒸氣流速的改變，以及塔板液封高度的改變，從而引起塔壓差的變化。
精餾操作中，要針對引起塔壓差變化的原因相應(yīng)地進行調(diào)節(jié)，常用的方法有三種。
①在進料量不變的情況下，用塔頂?shù)囊合嗖沙隽縼碚{(diào)節(jié)塔壓差。產(chǎn)品采出多，則塔內(nèi)上升蒸氣的流速減小，塔壓差下降；采出量減少，塔內(nèi)上升蒸氣的流速增大，塔壓差上升。
②在采出量不變的情況下，用進料量來調(diào)節(jié)塔壓差。進料量加大、塔壓差上升；進料量減小，塔壓差下降。
③在工藝指標(biāo)許可的范圍內(nèi)，通過釜溫的變化來調(diào)節(jié)塔壓差。提高釜溫，塔壓差上升；降低釜溫，塔壓差下降。
對于因設(shè)備問題造成的壓差變化，應(yīng)具體問題具體對待，嚴(yán)重時應(yīng)停車檢修。
『5』
在精餾操作中怎樣調(diào)節(jié)塔頂溫度？
塔頂溫度是決定塔頂產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。在塔壓不變的前提下，頂溫升高，塔頂產(chǎn)品中的重組分含量增加，質(zhì)量下降。
塔頂溫度的調(diào)節(jié)方法，主要為兩種：一種是固定回流量，調(diào)節(jié)回流溫度；一種是固定回流溫度，調(diào)節(jié)回流量。由于生產(chǎn)裝置日趨大型化，考慮到生產(chǎn)的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)回流量的方法得到了廣泛采用。具體的調(diào)節(jié)方法如下：
①用回流量控制頂溫。回流量加大，頂溫降低，這種調(diào)節(jié)方法多在塔頂為全凝器時采用。
②當(dāng)塔頂使用的冷劑在傳熱過程中有相變化時，可用冷劑的蒸發(fā)壓力與頂溫串級調(diào)節(jié)來控制頂溫。蒸發(fā)壓力降低，對應(yīng)的蒸發(fā)溫度也降低，引起頂溫降低。這種方法在塔頂冷凝器為分凝器時可以改變回流量；在塔頂冷凝器有過冷作用時，又可以用來改變回流溫度。
③當(dāng)塔頂?shù)睦鋭┰趥鳠徇^程中無相變化時，可用冷劑流量與頂溫串級調(diào)節(jié)來控制頂溫。如流量加大，頂溫降低。這種方法既可改變回流量，又可改變回流溫度。
④用塔頂冷凝器的換熱面積調(diào)節(jié)頂溫。提高冷劑液面，換熱面積增大，頂溫降低。這種方法既可改變回流量，又可改變回流溫度。
⑤當(dāng)精餾段的物料濃度比較高時，可用某兩板間的溫差來調(diào)節(jié)頂溫。溫差增大，回流液量加大，頂溫降低。
『6』
在精餾操作中，有時釜溫升不起來的原因是什么？
精餾塔在開車的升溫過程及正常操作中都會遇到釜溫升不起來的現(xiàn)象。
在開車的升溫過程中，釜溫升不起來的原因可能是：
①加熱系統(tǒng)的疏水器（或叫排水阻氣閥）失靈；
②揚水站的回水閥門未開；
③再沸器內(nèi)的蒸汽冷凝液沒有排空，蒸汽加不進去；
④塔釜物料中有大量的水存在（水與物料不相溶）；
⑤設(shè)備結(jié)構(gòu)不合理，使釜液循環(huán)受阻；
⑥由于操作不當(dāng)（再沸器供熱太晚或進料量太大，太猛），造成回流到塔釜的輕組分量太大，一時釜溫很難提到正常，特別是低溫液相進料的塔，極易出現(xiàn)這種現(xiàn)象。此時應(yīng)改變進料量、進料組成或加大塔頂采出量，以調(diào)整操作。
正常操作中，引起釜溫提不起來的原因可能是：
①塔底再沸器的液相循環(huán)管堵塞，使釜液不循環(huán)；
②再沸器列管內(nèi)的物料結(jié)焦或列管被堵塞；
③排水阻氣閥失靈；
④塔釜組分過重，現(xiàn)有的熱劑不能將釜液加熱到泡點，致使釜液循環(huán)不暢通；
⑤加熱釜的熱劑壓力下降；
⑥釜液面太低或太高
