




约束条件
为保证正常操作,需规定某些参数的极限值,并作为约束条件。塔内气体的流速过低时,对于某些筛板精馏塔会产生漏液现象,从而影响操作降低塔板效率;而流速过高易产生液泛,将完全***塔的操作。由于塔板上液层,气相通过液层的阻力增大,因而可用测量差压的方法检测塔的液泛现象。当压差过高时,则通过差压控制系统减小气体流速。每个精馏塔都存在着一个1大操作压力限制,超过这个压力,塔的安全就没有保障。为精馏过程提供能量的再沸器和冷凝器,也都存在一定限制。再沸器的加热,受塔压和再沸器中液相介质1大汽化率的影响;同时再沸器两侧间的温差不能超过其临界温差,否则会导致给热系数下降,传热量降低。为了使产品符合一定的质量指标,就必须在上述控制方案的基础上设置质量反馈系统,采用再沸器加热量及顶部产品量(或回流量)等作为调节参数,以克服进料成分变化等扰动对产品成分的影响,使产品合格。对冷凝器冷却能力影响1大的是冷却介质的温度。而在介质条件不变时,又与塔的操作压力有关;同时馏出产品组份的变化也将影响到冷凝器的冷却能力限制。在确定精馏塔的控制方案时,必须考虑到上述的约束条件,以使精馏塔工作于正常操作区内。
精馏塔的控制方案
在了解了精馏塔的操作要求和影响因素之后,余下的问题就是如何确定精馏塔的控制方案。首先简述设置精馏塔控制方案的基本观点。塔设备的高度与直径之比,因情况不同,差别很大,塔外壳用钢板焊制,也可用铸铁铸造,每层塔板为一节,并用法兰连接。为简化讨论,只谈及顶部和底部产品均为液相的且没有侧线采出的情况。由于精馏塔的控制方案繁多,只按这些基本观点选择具有代表性的、常见的控制方案作出介绍。
1.设置精馏塔控制方案的基本观点
(1)按物料及能量平衡关系进行控制
对于一个实际操作的二元精馏塔,在进料成分一定时,只要把D/F和V/F调节一定;这主要是由两方面的因素决定的,一是压力的变化将引起塔内气相流量和塔顶上汽液平衡条件的变化,导致塔内物料平衡的变化。且顶部回流罐液位调节以保证回流按照L=Vr-D的关系保持一定;底部产品流量B在液位调节作用下也可以保证B=F-D的物料平衡关系,那么该塔的产品质量就能得到控制。需指出,由于能量关系因素V主要取决于再沸器加热量,但也取决于进料和回流的热焓。当回流温度恒定时,只须考虑进料设置温度或热焓自动调节系统。于是可保持再沸器的蒸汽量一定,就相当于塔内上升蒸汽量V一定了。考虑到因冷凝器冷却量和环境等扰动因素而使能量平衡可能***,从而使塔压变化,因此在塔顶设置压力调节系统。对于D/F和V/F的控制,由顶部产品量D、再沸器加热蒸汽量和进料量F分别组成比值控制系统。若考虑到动态关系,可添加补偿环节,一般采用超前-滞后环节。
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。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。(6)环境温度的变化精馏塔操作的环境温度的变化一般不大,但在采用风冷器作冷凝器时,则天气骤变与昼夜温差,对塔的操作影响较大,它会使回流量或回流温度变化。
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。
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↓ 2NaA
CaA2 K2CO3=CaCO3↓ 2KA
2.3.3 可溶性钙盐受热分解生成难溶碳酸钙垢在蒸馏过程中,可溶性钙盐受热分解生成溶解度小的盐垢:
Ca(H CO3)2 =CaCO3 ↓ H2O CO2↑ Mg(HCO3)2 = MgCO3↓ H2O CO2↑
前处理制浆工艺对醪垢的生成也有影响
在酒精生产中,前处理制浆工艺可分为干法、半干法、湿法及改良湿法等,其对醪液输送、换热、蒸馏等过程中的结垢及积料影响程度从小到大,依次为湿法、干法、半干法、改良湿法。无论哪种制浆工艺,造成堵塔或换热器效率下降的主要原因均为醪垢的积累,物料粒度则是次要原因。能耗要求和经济性指标精馏过程中消耗的能量,主要是再沸器的加热量和冷凝器的冷却量消耗。