筛板精馏塔的操作与塔效率的测定

筛板精馏塔的操作与塔效率的测定

筛板精馏塔的操作与塔效率的测定一、。

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二、。

筛板塔作为逐级接触式的典型代表,通常是由一个圆柱形的壳体及其中按肯定间距水平设置的若干块筛板组成。

筛板是由气体通道--筛孔、溢流堰和降液管组成。

筛孔是在塔板上匀称分布的很多圆形小孔,直径通常为3~8。

溢流堰的作用是保证塔板上能保留足够的液体。

降液管是液体从上层塔板流至下层塔板的通道。

筛板塔在操作时,液体在重力作用下,自上而下通过各层塔板的降液管逐层下降,最终由塔底流出,气体在压差作用下,经由塔板上的筛孔自下而上通过各层筛板后由塔顶排出。

由于在每块塔板上都有肯定量的液体,气体通过液层时,气液两相相互接触,进行热量交换和质量传递,使上升气体中难挥发组分冷凝,使筛板上液体中的易挥发组分汽化。

为了保证两相充分接触,两相的接触方式应实行逆流或错流。

气液接触时一般有三种状态,即鼓泡状态、泡沫状态和喷射状态。

由于后两种接触状态有不断更新的两相界面,使两相之间的传质效果更好,故在工业生产中常常采纳。

气体通过筛板时,由于筛板本身和板上液层二者的阻力,因而产生板压降。

其中,由筛板本身阻力造成的压降称为干板压降;由液层阻力造成的压降称为液层压降。

干板压降随气体上升速度的增大而增大。

在不同的气体速度下,干板阻力损失和液层阻力损失所占比例是不同的。

在低气速条件下,以液层阻力为主;在高气速条件下,干板阻力所占比例相对增大。

在每一块筛板上,由于气液接触的时间有限,因而离开筛板时,气液两相的传质并未达到平衡。

这就是说一块实际的塔板的传质效果同一块理论塔板的传质效果相比,存在肯定差距。

通过精馏操作,实现某组分分别目的需要的理论塔板数可在~相图上用图解法求出。

对于抱负双组分溶液的精馏,在全回流操作的条件下,理论塔板数也可以用芬斯克公式进行计算:3-5-1式中:--全回流时所需要的最少理论塔板数;α--全塔物料的平均相对挥发度;--塔顶馏出液或塔釜液中组分的摩尔分数;--塔顶馏出液或塔釜液中组分的摩尔分数;,--分别代表塔顶馏出液和塔釜液。

当塔顶、塔底物料的相对挥发度相差不大时,α可近似取塔顶物料的相对挥发度α顶和塔底相对挥发度α底的几何平均值:3-5-2在实际回流比时的理论塔板数,可以依据芬斯克公式计算的结果,借助吉利兰图直接查得。

对于板式精馏塔,一般以塔板效率来概括塔板上气液接触的状况和各种非抱负流淌对精馏过程的影响。

塔板效率的表示方法有点效率、单板效率和总板效率即塔板效率等。

总板效率是板式塔分别性能的综合度量,它不仅与影响点效率、单板效率的各种因素有关,而且还把单板效率随组成的变化也包括在内,因此,总板效率综合了塔板结构、物料的物理性质、操作变量等因素对塔分别力量的影响。

对于一个新物系,总板效率一般需由试验测定。

全塔总板效率的定义为:3-5-3式中,、分别表示达到某一分别要求所需要的理论塔板数不包括塔釜和实际塔板数,总板效率一般可在全回流操作条件下进行测定。

1依据原料的进料量、组成以及对产品的分别要求,需严格维持体系的物料平衡。

:在精馏塔操作时,物料的总进料量应恒等于总出料量,即3-5-4式中:,--原料液进料流量-1;,--塔顶产物流量-1;,--塔底原料流量-1。

在精馏操作时,无论进料量大于出料量还是出料量大于进料量,都会导致总物料量的不平衡。

前者会引起液泛,而后者会引起塔釜的物料蒸干,最终都破坏了精馏塔的正常操作。

:在满意总物料平衡的状况下,还应同时满意下式:3-5-5式中:--原料液中易挥发组分的摩尔分数;--塔顶馏出液中易挥发组分的摩尔分数;--塔釜液中易挥发组分的摩尔分数。

由式3-5-4和式3-5-5可以看出,在进料量,,进料组成,以及产品的分别要求,肯定的状况下,应严格保证馏出液,和釜液,的采出率为:3-5-63-5-7若塔顶的采出率,,取得过大,即使精馏塔有足够的分别力量,在塔顶仍不能获得合格的产品。

2精馏塔应有足够的分别力量。

当塔板数肯定时,正常的精馏操作过程要有足够的回流比,才能保证肯定的分别效果,从而得到合格的产品。

一般应依据设计的回流比严格掌握回流量,即回流量为,。

3精馏塔操作时,应有正常的气液负荷量,以避开发生严峻的液沫夹带,严峻的漏液及溢流、液泛等不正常的操作状况。

1精馏过程中由于物料不平衡而引起的不正常现象及其调整方法。

在精馏操作过程中,要求维持总物料的平衡,即,=,+,,是比较简单的,但要求在各组分物料平衡条件下操作则比较困难,过程往往处在不平衡的条件下,即3-5-8在这种状况下,恢复正常操作的处理方法是:,,-,条件下操作在此状况下操作,随着过程的进行,塔内轻组分会大量流失,而重组分则逐步积累,使操作过程渐趋恶化。

其外观表现是:塔釜温度合格而塔顶温度逐步上升,塔顶产品不合格,严峻时可明显观看到冷凝器视镜内液流削减。

造成的缘由首先是塔釜产品与塔顶产品采出比例不当,即3-5-9其次是进料组成有变化,轻组分含量下降。

对于前一种状况,可采纳不转变加热功率,而削减塔顶采出量及加大塔釜出料量和进料量的方法,使过程在,,-,条件下操作一段时间,以补充塔内的易挥发组重量,待顶部温度逐步下降至规定值时,再调整操作参数使过程在,=,-,条件下进行。

假如是由于进料组成发生变化,但变化不大而造成此现象,调整方法同上;若进料组成变化较大时,尚需要调整进料口的位置,甚至转变回流量。

,,-,条件下操作很明显,随着过程的进行,塔内难挥发组分会渐渐流失而易挥发组分会渐渐积累,表现为塔顶温度合格而釜温下降,塔釜产品采出不合格,同样会使操作过程趋于恶化。

造成这种状况的缘由之一是塔底产品与塔顶产品采出比例不当,即:3-5-10其二是进料组成有变化,易挥发组分含量上升。

对于前一种状况,可采纳调大加热功率,同时不转变回流量而加大塔顶采出量的方法,使过程在,,-,条件下操作;此外也可视详细状况适当削减进料量。

待釜温升至正常值后,按,=,-,状况下的操作要求调整操作条件。

对于后一种状况,亦可按上述方法调整,并视详细状况而对进料口位置作适当调整。

2由于分别力量不够引起产品不合格的现象及调整方法。

分别力量不够引起产品不合格,其表现为塔顶温度上升,塔釜温度降低,塔顶、塔釜产品质量均不符合要求。

对于这种状况,一般是通过加大回流比来调整。

但应留意,若在精馏塔的进料量,及组成已定的条件下,且又规定了塔顶、塔底产品的组成,依据物料衡算,则塔顶和塔底产品的出料量,、,亦已确定。