東方仿真精餾塔單元

.第六節(jié)精餾塔單元一、精餾塔工作原理：〔沸點較低或飽和蒸汽壓較高的組分中的重組分濃度漸漸上升，從而實現(xiàn)分別。精餾過程的主要設備有：精餾塔、再沸器、冷凝器、回流罐和輸送設備等。精餾塔以進精餾段漸漸濃縮，離開塔頂后全部冷凝進入回流罐，一局部作為塔頂產(chǎn)品〔也叫餾出液，產(chǎn)品〔也叫殘液，一局部則經(jīng)再沸器加熱后送回塔中，為精餾操作供給肯定量連續(xù)上升的蒸氣氣流。二、工藝流程說明：料的混合物，經(jīng)過屢次氣化冷凝，即可到達分別混合物中丁烷的目的。67.8℃脫丙烷塔的釜液(主要有C4、C5、C6、C7(DA-405)的1632FIC101TC101通過調整再沸器加熱蒸汽的流量，來掌握提餾段靈敏板溫度，從而掌握丁烷的分別質量。脫丁烷塔塔釜液〔主要為C5以上餾分〕一局部作為產(chǎn)品采出，一局部經(jīng)再沸器(EA-418A、B)局部汽化為蒸汽從塔底上升。塔釜的液位和塔釜產(chǎn)品采出量由LC101和FC102組成的串級掌握器掌握。再沸器承受低壓蒸汽加熱。塔釜蒸汽緩沖罐〔FA－414〕液位由液位掌握器LC102〔C4餾分和少量C5〕〔EA-419〕全部冷凝成液體，該冷凝液靠位差流入回流罐FA-40。塔頂壓力PC102承受分程掌握：在正常的壓力波動號，PC1024.25atm壓)，高壓掌握器PC101將調整回流罐的氣相排放量，來掌握塔內(nèi)壓力穩(wěn)定。冷凝器以冷卻LC103(GA-412AB)送回塔頂做為回流，回流量由流量掌握器FC104四、本仿真單元的掌握點分析：.〔一〕冷態(tài)開車：裝置冷態(tài)開工狀態(tài)為精餾塔單元處于常溫、常壓氮吹掃完畢后的氮封狀態(tài)，全部閥門、機泵處于關停狀態(tài)。1、進料過程開FA-408頂放空閥PC101〔開度大于5%FIC101〔不超過向精餾塔進料。PC1010.5atm時，關閉PC1014.25atm(假設塔內(nèi)壓力大幅波動，改回手動調整穩(wěn)定壓力)?！睩IC101〕100〔6atm〕動”調整“排空”閥PV101〔PIC101〕6atm。2、啟動再沸器當壓力PC101升至0.5atmPC102調整閥至504.25atm后，可加大塔進料〔FIC10150%左右。待塔釜液位LC10120V13TC101TC101LC10140%-60%。待FA-414LC1025050％。留意：加熱時可翻開加熱蒸汽入口閥V16，這會使加熱速度提高；另外還要特別留意是FA-414〔TV101閥門開度增大的速度較快所以罐內(nèi)的液位將快速上升。3、建立回流2060℃。隨著塔進料增加和再沸器、冷凝器投用，塔壓會有所上升?；亓鞴逎u漸積液。(1)塔壓上升時，通過開大PC102的輸出，轉變塔頂冷凝器冷卻水量和旁路量來掌握塔壓穩(wěn)定。留意：PIC101SP4.25atm，但是它與PIC102以達不到“安全閥”掌握作用。所以就準時將PIC101SP4.25atm5.00atm。(2)當回流罐液位LC10320%以上時，先開回流泵GA412A/B的入口閥V19，再啟動泵，再開出口閥V17，啟動回流泵。(3)通過FC104的閥開度掌握回流量，維持回流罐液位不超高，全回流操作。4、調整至正常(1)當各項操作指標趨近正常值時，翻開進料閥FIC101。(2)逐步調整進料量FIC101通過TC101TC101留意：升溫速度掌握，升溫速度過快將成塔頂壓力過高〔首先將PV102B閥關閉，PV102A閥PV101FA-414將超標。但有時TV101閥門開度為100%時，塔釜和靈敏板的升溫速度還是較慢，這時主要液液位較低時要慢的多。逐步調整回流量FC104至正常值。開FC103和FC102將各掌握回路投自動，各參數(shù)穩(wěn)定并與工藝設計值吻合后，投產(chǎn)品采出串級。.5、總結：因精餾塔掌握單元包含了離心泵、換熱器和液位掌握等單元操作，所以它是一個格外重要的操作單元，因此我們安排了3.5蒸汽加熱是整個精餾塔的動力源，假設靈敏板上的溫度不穩(wěn)定，塔內(nèi)的溫度和壓力將發(fā)生變化，汽液二相平衡就被打破。所以第一步要穩(wěn)定靈敏板溫度89.℃。精餾塔中塔頂與塔釜的物料安排，我們覺察塔溫度上升→塔頂壓力上升→塔頂冷卻劑發(fā)出報警信號，PC102調整塔頂至回流罐的排氣量來掌握塔頂壓力調整氣相出料，這時覺察生變化。塔的參數(shù)調整：第一步：穩(wěn)定塔的溫度：操作是穩(wěn)定回流量、進料流量；PIC201和PIC102般是將PIC101轉換為手動，來調整塔的壓力；只有壓力穩(wěn)定后才能穩(wěn)定回流罐和塔釜的液位；第三步：穩(wěn)定塔釜和回流罐內(nèi)的液位：由于都串級掌握系統(tǒng)，所以通過流量調整液位大小，再穩(wěn)定流量，最終投入串級掌握〔此處串級還目的是，塔壓力發(fā)生變化時，會影響塔釜糶的干擾能讓副回路〔FIC102〕快速消退干擾，到達讓塔釜液位快速穩(wěn)定的目的〕在考核過程中，常常消滅全部操作都是根本正常，但結果卻只能得到60分左右，這種現(xiàn)象我們叫做“結點”沒有闖過。主要是操作的第四步“調整至正?！钡臈l件是回流罐的液位肯定要大于30%。假設沒有到達就進展后的操作，當液位到達30%以上后這些操作是不得分的，只有再做一次才能得分。小結：第一：影響塔溫度的因素：進料流量、塔頂回流量、加熱蒸汽流量，塔的壓力也有影響，但〔請各位思考一下，假設加熱蒸汽是高壓蒸汽，它與軟件中的低壓蒸汽對精餾塔中靈敏板溫度是如何影響的？〕其次：影響塔壓力的因素：塔的溫度、排空閥的開度、冷卻水流量，還有是進料量和回流量過手動掌握排空閥的開度來調整壓力大??；〔二〕正常停車：1、降負荷逐步關小FIC10170〔35%，應留意其流量的質量評分，它是有延時60〕在降負荷過程中，保持靈敏板溫度TC101的穩(wěn)定性和塔壓PC102的穩(wěn)定，使精餾塔分別出合格產(chǎn)品。FC103LC10420%左右。(可以將離心泵入口和出口閥二度設置為100%，也可將備用泵也翻開，加速泄液)(4)在降負荷過程中，盡量通過FC102排出塔釜產(chǎn)品，使LC10130〔應將旁路閥也翻開〕.量評價，要求是開頭15秒后進展評分，直到靈敏板溫度降到50℃后才評分完畢。這個過程以通過調整蒸汽閥V13來調整靈敏板溫度，這樣等到回流罐內(nèi)液位降至17%以下，可將進料50℃以下，同時溫度質量評分完畢。得分為302、停進料和再沸器在負荷降至正常的70%，且產(chǎn)品已大部采出后，停進料和再沸器。關FIC101關TC101調整閥和V13V16(3)關FC102調整閥和FC103翻開塔釜泄液閥V10，排不合格產(chǎn)品，并掌握塔釜降低液位。手動翻開LC102調整閥，對FA-114〔LV102閥門翻開，特別是將V13V13閥門才能加速排TC101V1350〕3、?；亓魍＿M料和再沸器后，回流罐中的液體全部通過回流泵打入塔，以降低塔內(nèi)溫度。當回流罐液位至0FC104關入口閥V1〔或V2(3)開泄液閥V10排凈塔內(nèi)液體。4、降壓、降溫

或V1

或GA412，翻開PC101PC10150℃左右時，關塔頂冷凝器的冷卻水(PC1020)。四、訓練時間：3.5天。五、工程考核：60%40%。250分鐘3020分鐘。3、工程成績：及格線：85分。85~9020分；90~9510分；95~1005分。六、總結：精餾塔是一個有用性很強的化工單元，所以不能只是要求學生依據(jù)操作規(guī)程死記硬背，塔正常運行工程，然后自己設置故障，讓系統(tǒng)發(fā)生猛烈變化〔關閉進料、開大蒸汽閥門提高塔溫度、關閉回流閥、翻開排空閥泄完塔壓力等等，然后自己再通過調整，穩(wěn)定塔整個系統(tǒng)。這項訓練時間應當占總時間的三分之一。要求：1、完成精餾塔冷態(tài)開車和正常停車操作；2、在正常運行狀態(tài)下，將靈敏板溫度上升54.25atm6atm55310%，然后在規(guī)定的5分鐘時間內(nèi)將液50%狀態(tài)；.410%，然后在規(guī)定的5分鐘時間內(nèi)將液位50%狀態(tài)；5、計算本軟件系統(tǒng)中精餾塔的回流比R24點的調整過程撰寫成操作工藝流程和留意事項。下述參數(shù)是依據(jù)理論閱歷來設置的，沒有經(jīng)過完整的“工程整定”得到的，所以各參數(shù)都有肯定的調整空間，并到達一樣系統(tǒng)掌握質量的目的。1LIC101——FIC102串級掌握系統(tǒng)參數(shù)設置：初始參數(shù)LIC101參數(shù)P=2、I=100、D=0；FIC102參數(shù)P=0.2、I=10、D=0假設將LIC101參數(shù)P=5、I=10、D=0；FIC102參數(shù)P=10、I=100、D=0；這樣根本可以保證副掌握回路的“先調、快調、粗調”的特點〔比例掌握作用強，積分掌握作用弱，主回路的“后調、慢調、細調”的特點。緣由是：比例掌握作用弱，積分掌握作用強〔比例掌握作用強，則先調、快調〔掌握準時〕和細調〔余差大；積分掌握作用強，則后調、慢調〔掌握不準時〕和細調〔余差小。另外從系統(tǒng)穩(wěn)定性來分析：積分控制作用讓系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，只能減弱比例掌握作用，來彌補系統(tǒng)的穩(wěn)定性。出料流量，F(xiàn)IC102能快速作出調整，根本保證了塔釜的液位根本穩(wěn)定在50%±1%左右不變化。因此從另一方向可以解釋軟件的參數(shù)設置緣由，目的是保證液位掌握速度，而不要求液定，流量質量評分才能消滅高分。2LIC103——FIC103串級掌握系統(tǒng)參數(shù)設置：初始參數(shù)LIC103參數(shù)P=2、I=100、D=0；FIC103參數(shù)P=0.6、I=10、D=0LIC103參數(shù)P=5、I=10、D=0；FIC103參數(shù)P=10、I=100、D=0；系統(tǒng)消滅很明顯的振蕩，F(xiàn)IC103OP0100%FV103閥門0100%兩極端之間變化。主種現(xiàn)象的最主緣由是回流罐的液體是先用離心泵輸出，然后分為兩條支路，一路是作為回流液FIC10，另一路作為塔頂產(chǎn)品輸出FIC10。針對這種工藝，因離心泵出口流量臨時根本不變，假設將通過FV103閥門開度減小讓回流罐內(nèi)液位上升，將會導致回流液流量快速增大〔造成精餾塔的壓力和溫度系統(tǒng)不穩(wěn)定，這樣對回流罐內(nèi)的液位高度的影響是有限的〔準時性較差，喪失串級掌握系統(tǒng)的最大優(yōu)勢，就是副回路沒有快速消退干擾，讓主變量盡快穩(wěn)定下來。只有等到回流液〔FIC104〕也作為調整，將閥門開度減小，才能讓離心泵出口流量減小，從而提高回流罐內(nèi)液位高度?；谏鲜鰻顩r，只能緩慢轉變FV103閥門開度，減小因FV103閥門開度變化對回流量的影響，所以將FIC103參數(shù)設置為P=2、I=100、D=0；這樣系統(tǒng)就不會再消滅振蕩現(xiàn)象。因此系統(tǒng)初始參數(shù)調協(xié)是FIC103參數(shù)P=0.6、I=10、D=0，讓FV103閥門開度作緩慢變化。另一方向可以解釋軟件的參數(shù)設置緣由，目的是保證液位掌握速度，而不要求液位的余差，同時保證出料流量能穩(wěn)定，變化緩慢，即要求流量的余差較小，這樣流量才能穩(wěn)定，流量質量評分才能消滅高分。3PIC102塔壓力掌握系統(tǒng)參數(shù)調整：PIC102參數(shù)P=0.5、I=20、D=10.本實訓軟件中第一次覺察PIC102掌握器的微分時間不為系統(tǒng)。塔壓力過高時將翻開冷凝器EA419的冷劑調整閥PV102A閥門，到達降溫降壓力的目的。本系統(tǒng)參加微分掌握作用的緣由：本系統(tǒng)是壓力掌握系統(tǒng)，只有通過冷凝器EA419降溫作用將塔頂有限空間內(nèi)的氣態(tài)物閥PV102A象〔冷凝器EA419〕容量滯后是很大的，假設不用微分掌握作用，塔頂壓力掌握過程的超〔這一點通過調整塔壓施加干擾試驗得到證明。從而進一步說明微分掌握作用是能消退對象的容量滯后，提高掌握系統(tǒng)的掌握質量。4、PIC101——PIC102塔壓力掌握系分析：從工藝流程中覺察塔頂壓力掌握系統(tǒng)是有兩個壓力掌握器來完成的。即PIC101與PIC102。從工藝流程中分析，通過PIC101對回流罐的排空閥〔PV101〕的調整來調整塔壓，這種〔從其給定值SP=5主要是起安全閥的作用。但是這種掌握系統(tǒng)缺乏是將塔頂氣態(tài)物質直接排空將會造成大氣污染，另外直接排放將會造成原材料很大鋪張，同時對塔的其它掌握系統(tǒng)〔塔溫、回流罐與塔釜的液位〕也造成很大的干擾。所以這種掌握系統(tǒng)只能是到達作用。PIC102是通過冷凝器EA419的冷劑流量〔PV102A〕來調整塔壓。PIC102掌握系統(tǒng)的PIC102之間剛好形成了相互彌補的作用。另外從掌握器參數(shù)上來分析，因PIC101系統(tǒng)沒有容量滯后，所以沒有承受微分掌握作用，而PIC102系統(tǒng)有容量滯后，所以承受微分掌握作用。八、精餾塔操作中回流比根本原理〔一〕全回流：1、全回流定義：在精餾操作中，假設塔頂上升蒸汽經(jīng)冷凝后全部回流至塔內(nèi)，則這種操作方法稱為全回流。全回流時的回流比 R等于無窮大。此時塔頂產(chǎn)品為零，通常進料和塔底產(chǎn)品也為零，即既不進料也不從塔內(nèi)取出產(chǎn)品。明顯全回流操作對實際生產(chǎn)是無意義的。但是全回流便于掌握，因此在精餾塔的開工調試階段及試驗精餾塔中，常承受全回流操作。2、全回流操作：操作，全回流是既不進料也不出料，塔頂?shù)恼羝淠笕炕亓髦了?nèi)。升溫降溫操作時承受全回流。使得分別效果變差，塔頂純度降低。.工作狀態(tài)時〔例如突然蒸汽量減小了，或者儲罐料沒有了，還有就是產(chǎn)品罐出滿等〕使用全回流，使體系在最短的時間內(nèi)建立平衡?！捕郴亓鞅龋?L與塔頂產(chǎn)品流量D的比值：即R＝L/D組成以及進料的熱狀態(tài)有關。2、回流比與分別所需理論板數(shù)：回流比與分別所需理論板數(shù)的關系說明：回流比從最小值漸漸增大的過程中，所需理論板數(shù)起初急劇削減，設備費用亦明顯下降，足以補償能消耗用的增加；但當回流比連續(xù)增大時，所需理論板數(shù)削減趨勢緩慢 (其極限值是全回流所需要的最少理論板數(shù))，此時設備費用的削減將不能補償能消耗用的增加?；亓鞅鹊倪x擇是一個經(jīng)濟問題，是在操作費〔主要取決于能耗〕和設備費〔塔板數(shù)以及再沸器和冷凝器的傳熱面積〕之間作出權衡。實際使用的回流比通常為最小回流比的 1.1～2.0倍。操作中精餾塔的分別力量，主要取決于回流比的大小。增大回流比，就可提高產(chǎn)品純度，但也增加了能耗。轉變回流比，是調整精餾塔操作的便利而有效的手段。3、回流比是精餾的核心：在精餾分別的整個過程中，回流比是精餾的核心，是回流比是精餾設計和操作的重要參數(shù)。回流比的大小不僅影響所需的理論塔板數(shù)、塔徑、塔板的構造尺寸，還影響加熱蒸汽和冷卻水的消耗量?；亓鞅鹊倪x取范圍是在最小回流比至無窮大之間。假設選取的回流比太大，不僅使加熱蒸汽及冷卻水的消耗量增大，操作費增大，還可能影響塔徑，使設備投資費用也增大。同時太大的回流比使塔在操作時轉變回流比，調整塔的分別力量的作用也大大減小。因此，無論從經(jīng)濟上考慮，還是操作上考慮，在精餾的設計或操作時都應選取較為適宜的回流比。這就要求我們在設計過程中對回流比進展優(yōu)化選擇來找出最優(yōu)的回流比。4、回流比R回流比RR直接影響精餾塔的分別力量和系統(tǒng)的能耗，同時也影響設備的構造尺寸。.回流比對理論塔板數(shù)的影響圖當回流比增大時精餾段操作線斜率R/(R+1)增大，則精餾段操作線遠離平衡線，如圖中綠線所示。使得精餾塔內(nèi)各板傳質推動力 及 增大，使各板分別力量提高。為此，完1310R加導致塔內(nèi)氣、液兩相流量增加，從而引起再沸器熱流提高。從而使精餾V=(R+1)DV”=V-(1-q)F=(R+1)D-(1-q)F過程能耗增加，氣相流量VV”將影響塔徑的設計。需要的理論板數(shù)N低塔的高度。5、最小回流比RminRmin隨著回流比RDRNE.Rmin。由圖可得整理可得x式中 e－平衡曲線上E點液相摩爾分數(shù)；ye