化工仿真二元精馏思考题

1、六.二元精馏思考题1.简述本二元精馏塔的主要设备部件。主 要 部 件 有 :DA-405 脱 丁 烷 塔 、 GA-405A/B 回 流 泵 、 FA-405 回 流 罐 EA-405A/B 再沸器、 EA-406 冷凝器 、 GA-406A/B 塔顶产品采出泵。2.简述板式塔和填料塔的特点及用途。举出几种板式塔的塔板类型。填料塔与板式塔比较:(1 填料塔操作范围较小,对于液体负荷的变化特别敏感。当液体负荷较小时,填料表面不能很好地润湿,传质效果急剧下降;当液 体负荷过大时,容易产生液泛。板式塔具有较大的操作范围。(2 填料塔不宜处理含固体悬浮物的物料,而某些类型的板式塔(如大孔径穿流板塔可以

2、有效地处理这种物系。另外,板式塔的清 洗亦比填料塔方便。(3 当气液接触过程中需要冷却以移除反应热或溶解热时,填料塔因涉及液体均布问题而使结构复杂化,板式塔可方便地在塔板上安 装冷却盘管。(4 填料塔直径可以很小。板式塔直径一般不小于 0.6m 。(5 板式塔的设计比较准确可靠。安全系数较小。|(6 塔径不大时,填料塔因结构简单而造价便宜。(7 填料塔适用于易起泡物系和 wiki腐蚀 /wiki性物系,因填料对泡沫有限制和破碎的作用,可以采用瓷质填料。(8 对热敏性物系宜采用填料塔,因为填料塔内的滞液量比板式塔少,物料在塔内的停留时间相对短。(9 填料塔的压降比板式塔的小,因而对真空操作更为适

3、宜塔板类型:浮阀塔,筛板塔,泡罩塔。3.写出本精馏塔正常工况的工艺条件。答:位号 名称和量程 正常值TI-1 进料温度 (0100 65 TI-6 回流温度 (0100 38 TI-4 塔釜温度 (0200 121 TI-2 塔顶温度 (0100 46 TI-7 冷却水入口温度 (0100 30 FH 放火炬流量 (01000 kmol/h 0.0 kmol/hPI-4 塔釜压力 (01MPa 0.42 MPaFI-4 塔釜采出流量 (0400 kmol/h 130 kmol/hFI-5 塔顶采出流量 (0600 kmol/h 240 kmol/hFI-6 冷却水流量 (0400 kmol/h

4、 1850 kmol/hFIC-1 进料量调节器 (0800 kmol/h 370 kmol/hFIC-2 回流量调节器 (0800 kmol/h 350 kmol/hLIC-1 塔釜液位调节器 (0100% 55 %LIC-2 回流罐液位调节器 (0100% 55 %PIC-1 塔压调节器 (高压调节 (01MPa 0.40 MPaPRC-2 塔压调节器 (正常调节 (01MPa 0.35 MPaTIC-3 灵敏板温度调节器 (0100 78 FIC-3 再沸器蒸气流量调节器 (0800 kmol/h 264 kmol/hPI-5 蒸气压力 (01MPa 0.35 MPaTI-5 蒸气温度

5、(0200 135 AI-1 塔顶 C5含量 (01.0% <0.5 %AI-2 塔釜 C4含量 (010.0% <1.5 %TDI-8 塔温差 >5 PDI-3 塔压差 0.07 MPa4. 精馏塔开车前必须作好哪些准备工作 ? 4答:开车前应当完成如下主要准备工作:管线及设备试压;拆除盲板; 管线及设备氮气吹扫 和氮气置换;检测及控制仪表检验与校零;公用工程投用;系统排放和脱水等。5.试说明精馏塔冷态开车的一般步骤。答 : 开车前的准备工作:将各阀门关闭。各调节器置手动,且输出为零。 开“ N2”开关,表示氮气置换合格。 开“ G.Y. ”开关,表示公用工程具备。 开“

6、Y.B. ”开关,表示仪表投用。 开 C4充压阀 VC4,待塔压 PRC-2达 0.31MPa 以上 , 关 VC4,防止进料闪蒸,使塔设备局部过冷(此步不完成,后续评分为零 。 开冷凝器 EA-406的冷却水出口阀 V23。 开差压阀 V6和 V7。 开进料前阀 V1。手动操作 FIC-1的输出约 20%(进料量应大于 100kmol/h ,进料经过一段时间在提馏段各塔板流动和建立持液量的时间迟后,塔釜液位 LIC-1上升。由于进料压力达 0.78 MPa,温度为 65,所以进塔后部分闪蒸使塔压上升。 通过手动 PRC-2输出(即冷却水量 ,控制塔顶压力在 0.35MPa 左右,投自动。 当

7、塔釜液位上升达 60%左右,暂停进料。开再沸器 EA-405A 的加热蒸汽入口阀 V3和出口阀 V4。 手动开加热蒸汽量 FIC-3的输出约 20%,使塔釜物料温度上升直到沸腾。塔釜温度低于约 108的阶段为潜热段,此时塔顶温度上升较慢,回流罐液位也无明显上升。 注意当塔釜温度高于 108后,塔顶温度及回流罐液位明显上升。说明塔釜物料开始沸腾。为了防止回流罐抽空,当回流罐液位上升至 10%左右,开 GA405A 泵的入口阀 V13,启动泵 G5A (GA405A ,然后开泵出口阀 V12。手动 FIC-2的输出大于 50%,进行全回流。回流量应大于 300 kmol/h。 调整塔温进行分离质量

8、控制。此时塔灵敏板温度 TIC-3大约为 6972左右。缓慢调整塔釜加热量 FIC-3,以每分钟 0.5提升 TIC-3直到 78(实际需数小时 。缓慢提升温度的目的是使物料在各塔板上充分进行汽液平衡,将轻组分向塔顶升华,将重组分向塔釜沉降。当 TIC-3的给定值升至 78时,将灵敏板温度控制 TIC-3投自动(主调节器 ,将 FIC-3投自动(副调节器 ,然后两调节器投串级。同时观察塔顶 C5 含量AI-1和塔底 C4含量 AI-2,应当趋于合格。同时注意确保塔釜液位 LIC-1和回流罐液位LIC-2不超限 (当塔顶 AI-1不合格且 LIC-2大于 80%,应及时开阀门 V25排放。同理,

9、当塔釜 AI-2不合格且 LIC-1大于 80%,应及时开阀门 V24排放 。 此刻塔顶及塔釜液位通常尚未达到 50%,重开进料前阀 V1,手动操作 FIC-1的输出。 可逐渐提升进料量,由于塔压及塔温都处于自动控制状态,塔釜加热量和塔顶冷却量会随进料增加而自动跟踪提升。最终进料流量达到 370 kmol/h时将 FIC-1投自动。 手动 FIC-2的输出将回流量提升至 350 kmol/h左右,投自动。 塔顶采出:提升进料量的同时 , 应监视回流罐液位。当塔顶 C5含量 AI-1低于 0.5% 且LIC-2达到 50%左右时 , 先开 V16阀,开泵 G6A (GA406A ,再开泵出口阀

10、V17。手动调节 LIC-2的输出,当液位调至 50%时投自动。 塔底采出:提升进料量的同时 , 应监视塔釜液位。当塔底 C4含量 AI-2低于 1.5% 且LIC-2达到 50%左右时 , 手动调节 LIC-1的输出,当液位调至 50%时投自动。 将塔顶压力调节器 PRC-2和 PIC-1投超驰(用投串级代替 。 微调各调节器给定值,使精馏塔达到设计工况:FIC-1 370 kmol/hFIC-2 350 kmol/hLIC-1 50 %LIC-2 50 %TIC-3 78 PRC-2 0.35 MPaAI-1 <0.5 %AI-2 <1.5 %6. 本精馏塔进料前用 C4 将塔

11、升压有何作用 ?防止闪蒸7. 本精馏塔开车时如何判断塔釜物料开始沸腾 ? 随着全塔分离度提高 , 塔釜沸点会如何变 化 ?塔顶温度及回流罐液位明显上升说明塔釜物料开始沸腾;变高。8.回流比如何计算?什么是全回流?说明全回流在开车中的作用。回流比是回流量与采出量的比值; 回流比无穷大时为全回流, 即没有采出量; 全回流使在开 车时有充分的时间调整塔的运行状态。9. 为什么回流罐液位低于 10% 不得开始全回流 ?液位低于 10%时回流罐可能会被抽空。10. 回流量过大会导致什么现象 ?答:回流量过大,会导致液泛现象。11.什么是灵敏板?该板的温度有何特点?答:在精馏段或提馏段的某些塔板上, 温度

12、变化量最为显著的塔板称之为灵敏板; 该板特点:温度变化最为显著,塔板温度对外界干扰因素反应最灵敏!12. 为什么本塔开车时灵敏板温度从 70左右上升至 78必须缓慢提升 ? 如何提升既准 确又方便 ?使物料在各塔板上充分进行汽液平衡,将轻组分向塔顶升华,将重组分向塔釜沉降。 缓慢提升塔釜加热量。13. 为什么本塔开车时进料负荷必须缓慢提升 ? 进料负荷提升对全塔有何影响 ? 如何调整 ? 防止塔内液位的突然提升, 保证塔的运行状态的稳定。 塔内的蒸发量增大, 塔釜和回流罐的 液位上升。应增大塔的采出量。14. 本塔塔顶采出合格标准是什么 ? 影响塔顶采出合格标准的主要因素是什么 ?答:当釜液降

13、至 5%,停止塔采出。 当回流罐液位降至 20%时 , 停回流 , 停再沸器加热 , 停塔顶 采出。15. 本塔塔釜采出合格标准是什么 ? 影响塔釜采出合格标准的主要因素是什么 ?16. 如果塔顶馏出物不合格且回流罐液位超高 , 应如何处理 ?答:打开塔底采出阀,使液面降下来,达到标准后关闭之,然后继续调节相关控制阀,使塔 斧流出物达到标准要求!17. 如果塔釜馏出物不合格且塔釜液位超高 , 应如何处理 ?18. 如果塔釜加热量超高会导致什么现象 ?会导致塔釜蒸干。19. 为什么本塔可用千摩尔流量表述全塔物料动态平衡 ? 本塔物料平衡如何控制 ?控制采出量20. 监测塔压差对了解全塔工况有何重

14、要意义 ?可以及时了解塔内的气速,塔板的液位量21.什么是淹塔现象?如何形成?如何克服?淹塔:在精馏过程中, 自某块塔板往上液体逐渐积累, 以至充满部分塔段, 使上升气体受阻, 使气、液两相的传质传热过程不能正常进行,这就叫淹塔。原因:1沉降管堵死。回流液无法下流。开工时铁屑、焊渣等杂物,正常生产中设备腐蚀物的沉 积,或者液体中的固体析出,溶液的自聚物,都易引起降液管堵塞。2液体量太大,使降液管超负荷。方法:1适当降低进料量和回流量。2如设备故障,则停工处理。22.什么是液泛现象?如何形成?如何克服?如果塔板上的液体难于沿溢流斗流下, 造成溢流斗内液面越涨越高, 直至与塔板上的液面相 平,液体

15、无法下流,叫做液泛。液泛的诱因可能有:1. 液体流量过大,降液管超负荷 ;操作改进方法:减少处理量设备改进方法:增大塔径及降液管面积、或增大塔板间距,或使用阶梯流 (若是板间压差过大使降液管内液面过高可考虑 ,增大降液管底 缝高度2. 过量雾沫夹带引起操作改进方法:增大液体进料量,回流量,减少塔底再沸器供热量 "设备改进方法:增大开孔率,降低气速,增大塔板间距,延长液沫滞空时间。 *23.什么是雾沫夹带现象?如何形成?如何克服?雾沫夹带是指随着塔压的提高,物料被带到上一块塔板的现象。 产生雾沫夹带的原因主要有两个:塔底温度过高,导致塔内气象流速高;塔顶回流过小,导致塔盘上液相高度过低;解决方案:降低塔底温度;增大回流比。24.千摩尔 /小时(kmol/h流量单位如何换算成公斤 /小时(kg/h流量单位?略。25.简要说明本塔灵敏板温度控制与塔釜加热量串级控制的原理。略。26.什么是超驰(取