精馏塔的干扰因素
和其他化工过程一样,精馏是在一定的物料平衡和能量平衡的基础上进行的。一切因素均通过物料平衡和能量平衡影响塔的正常操作。影响物料平衡的因素包括进料量和进料成分的变化,顶部馏出物及底部出料的变化。可溶性钙盐转化成碳酸钙垢在蒸馏过程中,可溶性有机酸钙盐与醪液中的可溶性碳酸盐反应生成碳酸钙垢:CaA2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaACaA2+K2CO3=CaCO3↓+2KA2。影响能量平衡的因素主要是进料温度或热焓的变化,再沸器加热量和冷凝器冷却量的变化,此外还有塔的环境温度等变化。同时,物料平衡和能量平衡之间又是相互影响的。要了解这些因素是如何影响精馏塔操作的,首先必须分析它的静态规律,即研究其静态特性。从而分析上述因素对精馏塔的动态影响。
1.精馏塔中静态关系的分析
图15为精馏塔的物料流程图,可简单地视其于为二元精馏。则从物料平衡和能量关系出发,可得出它的总的物料平衡关系为
F=D+B (9)
轻组分的物料平衡关系为
Fz=Dy+Bx (10)
式中,F、D和B分别为进料量、顶部馏出物量和塔底产品;z、y和x分别为进料、顶部馏出物和底部产品中轻组分的含量。由以上两式,可明显看出进料量F在产品中的分配量(即D/F)是决定顶部和底部产品中轻组分含量y和x的关键因素。
静态下精馏塔的能量关系为
QH+FHF=QC+DHD+BHB (11)
式中,QH为再沸器加热量,QC为冷凝器冷却量,HP、HD和HB分别为进料顶部、底部产品的比热熔。在式中,每一项都影响着塔内上升蒸汽的流量V。对于一个既定的塔来讲,V与F之比与塔的分离度S有关。即V/F一定时意味着塔分离度也一定。
按精馏段指标的控制方案
如果对塔顶出料的成分要求高于釜底出料时,或者全部为气相进料时,或当塔底提馏段板上的温度不能很好地反映产品组分变化时,则可采用精馏段控制。精馏段温度也是衡量质量指标的间接指标,它是以改变回流量作为控制手段的方案,称为精馏段温控。
除了上述主要控制系统外,精馏段温控还设有若干个辅助控制系统。对进料量、塔压、塔底采出量与塔顶馏出液的控制方案,与提馏段温控时相同。在精馏段温控时,再沸器加热量应维持一定,而且足够大,以使塔在1大处理量时,仍能保持塔底产品的质量。
由于采用了精馏段温度作为间接质量指标,因此它能较直接地反映精馏段的产品情况。当精馏段恒定后,能较好地保证塔顶产品的质量。对于动态气相进料时,其进料量的变化过程也比较快,采用精馏段温控就比较及时。
提馏段和精馏段温控方案,分别以塔底和塔顶的温度作为被控变量。当要分离的产品纯度较高时,由于塔顶或塔底的温度变化及其相邻塔之间的温度相差均很小,这就要求有非常灵敏的测温装置,同时对温控的调节精度都有很高的要求,但实际上却很难做到。提馏段温度是衡量质量指标的间接指标,而以改变再沸器加热量作为控制手段的方案,就是提馏段温控。解决这一问题的方法,是取精馏塔的灵敏板的温度作为被控变量。
所谓灵敏板,是指当塔的操作受到扰动或控制作用时,各板上的物料组分和温度变化1大的那块塔板。当产品组分变化时,在灵敏板处可获得1大的的温度变化值,所以,以灵敏板温度进行控制时,塔的产品纯度可以得到保证。
下面就来说说对精馏塔的清洗。
水洗。水洗是采用高压水冲洗,其目的是去除酸洗留下的废液和污垢,一直洗到中性为止。
超纯水清洗。超纯水清洗的目的是去除水和其他溶液在设备表面残留的离子。
干燥。超纯水清洗后应采用洁净的氮气或氢气等干热的气体进行干燥。
料洗。完全干燥后的精馏塔可以用或四料清洗。料洗后的精馏塔就可以用于生产。