塔高、塔徑對產品和質量有什么影響？

塔高、塔徑對產品和質量有什么影響？

塔徑主要影響生產能力，塔高主要影響產品純度。

塔徑與生產能力的關系可以用下式來說明：
D=（v/0.785w）1/2
式中
D----塔的直徑，m；
v----塔內蒸汽的體積流量，m²/s
w----空塔流速，m/s。

對一定的塔來說，空塔流速是有一定限制的。在一定的空塔速度下，塔內蒸汽的體積流量越大，則需要的塔徑越大；同理，塔徑越大，則允許的塔內蒸汽負荷越大，即生產能力越大，因此塔徑是影響生產能力的主要因素。

塔的高度，在板效率和板間距確定的情況下，決定于實際塔板數。而實際塔板數又是由最小理論塔板數決定的。最小理論塔板數愈多，而實際塔板數也愈多。

塔徑、塔高對生產的影響是辯證的，不可截然分開的。例如，增加塔高，則可減少回流比，從而提高生產能力；而增加塔徑，則可加大回流比，達到降低塔高的目的。

精餾操作的影響因素有哪些？

除了設備問題以外，精餾操作過程的影響因素主要有以下幾個方面：塔的溫度和壓力（包括塔頂、塔釜和某些有特殊意義的塔板）；進料狀態(tài)；進料量；進料組成；進料溫度；塔內上升蒸汽速度和蒸發(fā)釜的加熱量；回流量；塔頂冷劑量；塔頂采出量和塔底采出量。塔的操作就是按照塔頂和塔底產品的組成要求來對這幾個影響因素進行調節(jié)。

精餾塔操作壓力的變化

對精餾操作有什么影響？

塔的設計和操作都是基于一定的壓力下進行的，因此一般的精餾塔總是先要保持壓力的恒定。塔壓波動對塔的操作將產生如下的影響：

（1）影響產品質量和物料平衡

改變操作壓力，將使每塊塔板上的氣液相平衡的組成發(fā)生改變。壓力升高，則氣相中的重組分減少，相應的提高了氣相中的輕組分的濃度；液相中的輕組分含量增加，同時也改變了氣液相的重量比，使液相量增加，氣相量減少。總的結果是：塔頂餾分中的輕組分濃度增加，但數量卻相對減少；釜液中的輕組分濃度增加，釜液量增加。同理，壓力降低，塔頂餾份的數量增加，輕組分濃度降低；釜液量減少，輕組分濃度減少。正常操作中應保持恒定的壓力，但若操作不正常，引起塔頂產品中重組分濃度增加時，則可采用適當升高操作壓力的辦法，使產品質量合格，但此時液相中輕組分的損失增加。

（2）改變組分間的相對揮發(fā)度
 

壓力增加，組分間的相對揮發(fā)度降低，分離效率下降，反之亦然。

（3）改變塔的生產能力

壓力增加，組分的重度增大，塔的處理能力增大。

（4）塔壓的波動

這將引起溫度和組成間對應關系的混亂。我們在操作中經常以溫度作為衡量產品質量的間接標準，但這只有在塔壓恒定的情況下才是正確的。當塔壓改變時，混合物的露點、泡點發(fā)生改變，引起全塔的溫度分布發(fā)生改變，溫度和產品質量的對應關系也將發(fā)生改變。

從以上分析來看，改變操作壓力，將改變整個塔的工作狀況，因此在正常操作中應維持恒定的壓力，只有在塔的正常操作受到破壞時，才可以根據上述分析，在工藝指標允許的范圍內，對塔的壓力進行適當的調整。

應當指出，在精餾操作過程中，進料量、進料組成和進料溫度的改變，塔釜加熱蒸汽量的改變、回流量、回流溫度、塔頂冷劑量的改變以及塔板的堵塞等，都有可能引起塔壓的波動，此時我們應先分析塔壓波動的原因，及時處理，使操作恢復正常。

進料狀態(tài)對精餾操作有什么影響？

進料情況有五種：（1）冷進料；（2）泡點進料；（3）氣液混合進料；（4）飽和蒸汽進料；（5）過熱蒸汽進料。

為了便于分析，令每公斤分子進料液體變成飽和蒸汽所需熱量δ=每公斤分子進料的汽化潛熱。從上式可以看出：冷進料時δ>1，泡點進料時δ=1，氣液混合進料時0<δ<1，飽和蒸汽進料時δ=0，過熱蒸汽進料時δ<0。

當進料狀況發(fā)生變化（回流比、塔頂餾出物的組成為規(guī)定值）時，δ值也將發(fā)生變化，這直接影響到提餾段回流量的改變，從而使提餾段操作線方程式改變，進料板的位置也隨之改變，δ線位置的改變，將引起理論塔板數和精餾段、提餾段塔板數分配的改變。對于固定進料狀況的某個塔來說，進料狀況的改變，將會影響到產品質量及損失情況的改變。

例如，某塔應為泡點進料，當改為冷液進料時，則精餾段塔板數過多，提餾段塔板數不足，結果是塔頂產品質量可能提高，而釜液中的輕組分的蒸出則不完全。若改為氣液混合進料或者飽和蒸汽、過飽和蒸汽進料，則精餾段的塔板數不足，提餾段的塔板數過多，其結果是塔頂產品中重組分含量超過規(guī)定，釜液中輕組分含量比規(guī)定值低，同時增加了塔頂冷劑的消耗量，減少了塔釜的熱劑消耗。

生產中多用泡點進料，此時，精餾段、提餾段上升蒸汽的流量相等，故塔徑也一樣，設計計算也比較方便。

進料量的大小對精餾操作有什么影響？

進料量的大小對精餾操作的影響可分為下述兩種情況來討論：

（1）進料量變動范圍不超過塔頂冷凝器和加熱釜的負荷范圍時，只要調節(jié)及時得當，對頂溫和釜溫不會有顯著的影響，而只影響塔內上升蒸汽速度的變化。進料量增加，蒸汽上升的速度增加，一般對傳質是有利的，在蒸汽上升速度接近液泛速度時，傳質效果為最好。若進料量再增加，蒸汽上升速度超過液泛速度時，則嚴重的霧沫夾帶會破壞塔的正常操作。進料量減少，蒸汽上升速度降低，對傳質是不利的，蒸汽速度降低容易造成漏液，降低精餾效果。因此，低負荷操作時，可適當的增大回流比，提高塔內上升蒸汽的速度，以提高傳質效果。應該說明，上述結論是以進料量發(fā)生變動時，塔頂冷劑量或釜溫熱劑量均能作相應的調整為前提的。

（2）進料的變動范圍超出了塔頂冷凝器或加熱釜的負荷范圍，此時，不僅塔內上升蒸汽的速度改變而且塔頂溫度、塔釜溫度也會相應的改變，致使塔板上的氣液相平衡組成改變，塔頂和塔釜餾分的組成改變。

例如，液相進料時，若進料量過大，則引起提餾段的回流也很快增加，在熱劑不夠的前提下，將引起提餾段溫度降低，釜溫中輕組分濃度增大，釜液的流量增大，這同時也會引起上升蒸汽中輕組分量增加，致使全塔溫度下降，頂部餾出物中的輕組分純度提高。

當氣液兩相混合進料時，若進料量突然增加過快，將使精餾段內蒸汽量突然增加，同時使提餾段內回流液量也突然增加，在冷劑、熱劑不夠的前提下，前者是精餾段的溫度上升，后者是提餾段的溫度下降；前者引起塔頂餾分中重組分濃度增加，使產品質量不合格，后者引起塔釜餾份中輕組分的濃度增加，損失加大。當全部為氣相進料，進料量突然增加過大時，首先應想到是精餾段內上升蒸汽的量突然增加，隨之而來的是塔頂的氣相餾出物量增加，回流比減小，塔頂溫度上升，提餾段的溫度上升。前者使塔頂產品中重組分含量增加，塔內回流液體中重組分含量也增加；后者使塔底產品中重組分的濃度增加。

綜上所述，不管進料狀況如何，進料量過大的波動，將會破壞塔內正常的物料平衡和工藝條件，造成塔頂、塔釜產品質量不合格或者物料損失增加。因此，應盡量使進料量保持平衡，即使在需要調節(jié)時，也應該緩慢進行。

進料組成的變化對精餾操作有什么影響？

進料組成的變化，直接影響精餾操作，當進料中重組分的濃度增加時，精餾段的負荷增加。對于固定了精餾段板數的塔來說，將造成重組分帶到塔頂，使塔頂產品質量不合格。

若進料中的輕組分的濃度增加時，提餾段的負荷增加。對于固定了提餾段塔板數的塔來說，將造成提餾段的輕組分蒸出不完全，釜液中輕組分的損失加大。應該這樣理解：重組分增加要增加精餾段，所以要使加料口下移，如果只有一個加料口那就要增加精餾段的負荷，所以重組分也會上移到塔頂；反之也一樣。同時，進料組成的變化還將引起全塔物料平衡和工藝條件的變化。組分變輕，則塔頂餾分增加，釜液排出量減少。同時，全塔溫度下降，塔壓升高。組分變重，情況相反。

進料組成變化時，可采取如下措施：

（1）改進料口。組分變重時，進料口往下改；組分變輕時，進料口往上改。

（2）改變回流比。組分變重時，加大回流比；組分變輕時，減少回流比。

（3）調節(jié)冷劑和熱劑量。根據組成變動的情況，相應地調節(jié)塔頂冷劑和塔釜熱劑量，維持頂、釜的產品質量不變。

進料溫度的變化對精餾操作有什么影響？

進料溫度的變化對精餾操作的影響是很大的?？偟膩碇v，進料溫度降低，將增加塔底蒸發(fā)釜的熱負荷，減少塔頂冷凝器的冷負荷。進料溫度升高，則增加塔頂冷凝器的冷負荷，減少塔底蒸發(fā)釜的熱負荷。當進料溫度的變化幅度過大時，通常會影響整個塔身的溫度，從而改變氣液平衡組成。例如：進料溫度過低，塔釜加熱蒸汽量沒有富余的情況下，將會使塔底餾份中輕組分含量增加。進料溫度的改變，意味著進料狀態(tài)的改變，而后者的改變將影響精餾段、提餾段負荷的改變。因此，進料溫度是影響精餾塔操作的重要因素之一。

塔內上升蒸汽的速度和蒸發(fā)釜加熱量的波動

對精餾塔操作有什么影響？

塔內上升蒸汽的速度的大小，直接影響著傳質效果。板式塔（例如泡罩塔）內上升蒸汽是通過泡罩的齒縫以鼓泡的形式與液體進行熱量和質量交換的，一般的說，塔內最大的蒸汽上升的速度應比液泛的速度小一些。工藝上常選擇最大允許速度為液泛速度的80%。速度過低會使塔板效率顯著下降。

影響塔內上升蒸汽速度的主要因素是蒸發(fā)釜的加熱量。在釜溫保持不變的情況下，加熱量增加，塔內上升蒸汽的速度加大；加熱量減少，塔內上升蒸汽的速度減小。

應該注意，加熱量的調節(jié)范圍過大、過猛，有可能造成液泛或漏液。

回流比的大小對精餾操作有什么影響？

操作中改變回流比的大小，以滿足產品的質量要求是經常遇到的問題。當塔頂餾份重組分含量增加時，常采用加大回流的方法將重組份壓下去，以使產品質量合格。當精餾段的輕組分下到提餾段造成塔下部溫度降低時，可以用適當減少回流比的方法以使釜溫度提起來。增加回流比，對從塔頂得到產品的精餾塔來說，可以提高產品質量，但是卻要降低塔的生產能力，增加水、電、氣的消耗?；亓鞅冗^大，將會造成塔內物料的循環(huán)量過大，甚至能導致液泛，破壞塔的正常操作。

塔頂冷劑量的大小對精餾操作有什么影響？

對采用內回流操作的塔（例如冷凝蒸出塔），其冷劑量的大小，對精餾操作的影響是比較顯著的；同時，也是影響回流量波動的主要因素。內回流塔的回流量是靠塔頂冷凝器的負荷來調節(jié)的。當冷劑量無相變時，冷凝器的負荷主要由冷劑量進入的多少來調節(jié)。如果操作中冷劑量減少，塔頂溫度升高，從而流量減少，塔頂溫度升高，塔頂產品中重組分的含量增加，純度下降；如冷劑量增加，情況正相反。當冷劑有相變時，即液體冷劑蒸發(fā)吸熱，在冷劑量充分的情況下，調節(jié)冷劑蒸發(fā)壓力高低所帶來的回流量變化，將更為靈敏。

對于外回流的塔，同樣會由于冷劑量的波動，在不同程度上影響精餾塔的操作。例如，冷劑量的減少，將使冷凝器的作用變差，冷凝液量減少，而在塔頂產品的液相采出量作定值調節(jié)時，回流量勢必減少。假如冷凝器還有過冷作用（即通常所說的冷凝冷卻器）時，則冷劑量的減少，還會引起回流液溫度的升高。這些都會使精餾塔的頂溫升高，塔頂產品中重組分含量增多，質量下降。