篩板精餾塔的操作與塔效率的測定

篩板精餾塔的操作與塔效率的測定

篩板精餾塔的操作與塔效率的測定一、。

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二、。

篩板塔作為逐級接觸式的典型代表,通常是由一個圓柱形的殼體及其中按肯定間距水平設(shè)置的若干塊篩板組成。

篩板是由氣體通道--篩孔、溢流堰和降液管組成。

篩孔是在塔板上勻稱分布的很多圓形小孔,直徑通常為3~8。

溢流堰的作用是保證塔板上能保留足夠的液體。

降液管是液體從上層塔板流至下層塔板的通道。

篩板塔在操作時,液體在重力作用下,自上而下通過各層塔板的降液管逐層下降,最終由塔底流出,氣體在壓差作用下,經(jīng)由塔板上的篩孔自下而上通過各層篩板后由塔頂排出。

由于在每塊塔板上都有肯定量的液體,氣體通過液層時,氣液兩相相互接觸,進(jìn)行熱量交換和質(zhì)量傳遞,使上升氣體中難揮發(fā)組分冷凝,使篩板上液體中的易揮發(fā)組分汽化。

為了保證兩相充分接觸,兩相的接觸方式應(yīng)實行逆流或錯流。

氣液接觸時一般有三種狀態(tài),即鼓泡狀態(tài)、泡沫狀態(tài)和噴射狀態(tài)。

由于后兩種接觸狀態(tài)有不斷更新的兩相界面,使兩相之間的傳質(zhì)效果更好,故在工業(yè)生產(chǎn)中常常采納。

氣體通過篩板時,由于篩板本身和板上液層二者的阻力,因而產(chǎn)生板壓降。

其中,由篩板本身阻力造成的壓降稱為干板壓降;由液層阻力造成的壓降稱為液層壓降。

干板壓降隨氣體上升速度的增大而增大。

在不同的氣體速度下,干板阻力損失和液層阻力損失所占比例是不同的。

在低氣速條件下,以液層阻力為主;在高氣速條件下,干板阻力所占比例相對增大。

在每一塊篩板上,由于氣液接觸的時間有限,因而離開篩板時,氣液兩相的傳質(zhì)并未達(dá)到平衡。

這就是說一塊實際的塔板的傳質(zhì)效果同一塊理論塔板的傳質(zhì)效果相比,存在肯定差距。

通過精餾操作,實現(xiàn)某組分分別目的需要的理論塔板數(shù)可在~相圖上用圖解法求出。

對于抱負(fù)雙組分溶液的精餾,在全回流操作的條件下,理論塔板數(shù)也可以用芬斯克公式進(jìn)行計算:3-5-1式中:--全回流時所需要的最少理論塔板數(shù);α--全塔物料的平均相對揮發(fā)度;--塔頂餾出液或塔釜液中組分的摩爾分?jǐn)?shù);--塔頂餾出液或塔釜液中組分的摩爾分?jǐn)?shù);,--分別代表塔頂餾出液和塔釜液。

當(dāng)塔頂、塔底物料的相對揮發(fā)度相差不大時,α可近似取塔頂物料的相對揮發(fā)度α頂和塔底相對揮發(fā)度α底的幾何平均值:3-5-2在實際回流比時的理論塔板數(shù),可以依據(jù)芬斯克公式計算的結(jié)果,借助吉利蘭圖直接查得。

對于板式精餾塔,一般以塔板效率來概括塔板上氣液接觸的狀況和各種非抱負(fù)流淌對精餾過程的影響。

塔板效率的表示方法有點效率、單板效率和總板效率即塔板效率等。

總板效率是板式塔分別性能的綜合度量,它不僅與影響點效率、單板效率的各種因素有關(guān),而且還把單板效率隨組成的變化也包括在內(nèi),因此,總板效率綜合了塔板結(jié)構(gòu)、物料的物理性質(zhì)、操作變量等因素對塔分別力量的影響。

對于一個新物系,總板效率一般需由試驗測定。

全塔總板效率的定義為:3-5-3式中,、分別表示達(dá)到某一分別要求所需要的理論塔板數(shù)不包括塔釜和實際塔板數(shù),總板效率一般可在全回流操作條件下進(jìn)行測定。

1依據(jù)原料的進(jìn)料量、組成以及對產(chǎn)品的分別要求,需嚴(yán)格維持體系的物料平衡。

:在精餾塔操作時,物料的總進(jìn)料量應(yīng)恒等于總出料量,即3-5-4式中:,--原料液進(jìn)料流量-1;,--塔頂產(chǎn)物流量-1;,--塔底原料流量-1。

在精餾操作時,無論進(jìn)料量大于出料量還是出料量大于進(jìn)料量,都會導(dǎo)致總物料量的不平衡。

前者會引起液泛,而后者會引起塔釜的物料蒸干,最終都破壞了精餾塔的正常操作。

:在滿意總物料平衡的狀況下,還應(yīng)同時滿意下式:3-5-5式中:--原料液中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù);--塔頂餾出液中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù);--塔釜液中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)。

由式3-5-4和式3-5-5可以看出,在進(jìn)料量,,進(jìn)料組成,以及產(chǎn)品的分別要求,肯定的狀況下,應(yīng)嚴(yán)格保證餾出液,和釜液,的采出率為:3-5-63-5-7若塔頂?shù)牟沙雎?,取得過大,即使精餾塔有足夠的分別力量,在塔頂仍不能獲得合格的產(chǎn)品。

2精餾塔應(yīng)有足夠的分別力量。

當(dāng)塔板數(shù)肯定時,正常的精餾操作過程要有足夠的回流比,才能保證肯定的分別效果,從而得到合格的產(chǎn)品。

一般應(yīng)依據(jù)設(shè)計的回流比嚴(yán)格掌握回流量,即回流量為,。

3精餾塔操作時,應(yīng)有正常的氣液負(fù)荷量,以避開發(fā)生嚴(yán)峻的液沫夾帶,嚴(yán)峻的漏液及溢流、液泛等不正常的操作狀況。

1精餾過程中由于物料不平衡而引起的不正常現(xiàn)象及其調(diào)整方法。

在精餾操作過程中,要求維持總物料的平衡,即,=,+,,是比較簡單的,但要求在各組分物料平衡條件下操作則比較困難,過程往往處在不平衡的條件下,即3-5-8在這種狀況下,恢復(fù)正常操作的處理方法是:,,-,條件下操作在此狀況下操作,隨著過程的進(jìn)行,塔內(nèi)輕組分會大量流失,而重組分則逐步積累,使操作過程漸趨惡化。

其外觀表現(xiàn)是:塔釜溫度合格而塔頂溫度逐步上升,塔頂產(chǎn)品不合格,嚴(yán)峻時可明顯觀看到冷凝器視鏡內(nèi)液流削減。

造成的緣由首先是塔釜產(chǎn)品與塔頂產(chǎn)品采出比例不當(dāng),即3-5-9其次是進(jìn)料組成有變化,輕組分含量下降。

對于前一種狀況,可采納不轉(zhuǎn)變加熱功率,而削減塔頂采出量及加大塔釜出料量和進(jìn)料量的方法,使過程在,,-,條件下操作一段時間,以補充塔內(nèi)的易揮發(fā)組重量,待頂部溫度逐步下降至規(guī)定值時,再調(diào)整操作參數(shù)使過程在,=,-,條件下進(jìn)行。

假如是由于進(jìn)料組成發(fā)生變化,但變化不大而造成此現(xiàn)象,調(diào)整方法同上;若進(jìn)料組成變化較大時,尚需要調(diào)整進(jìn)料口的位置,甚至轉(zhuǎn)變回流量。

,,-,條件下操作很明顯,隨著過程的進(jìn)行,塔內(nèi)難揮發(fā)組分會漸漸流失而易揮發(fā)組分會漸漸積累,表現(xiàn)為塔頂溫度合格而釜溫下降,塔釜產(chǎn)品采出不合格,同樣會使操作過程趨于惡化。

造成這種狀況的緣由之一是塔底產(chǎn)品與塔頂產(chǎn)品采出比例不當(dāng),即:3-5-10其二是進(jìn)料組成有變化,易揮發(fā)組分含量上升。

對于前一種狀況,可采納調(diào)大加熱功率,同時不轉(zhuǎn)變回流量而加大塔頂采出量的方法,使過程在,,-,條件下操作;此外也可視詳細(xì)狀況適當(dāng)削減進(jìn)料量。

待釜溫升至正常值后,按,=,-,狀況下的操作要求調(diào)整操作條件。

對于后一種狀況,亦可按上述方法調(diào)整,并視詳細(xì)狀況而對進(jìn)料口位置作適當(dāng)調(diào)整。

2由于分別力量不夠引起產(chǎn)品不合格的現(xiàn)象及調(diào)整方法。

分別力量不夠引起產(chǎn)品不合格,其表現(xiàn)為塔頂溫度上升,塔釜溫度降低,塔頂、塔釜產(chǎn)品質(zhì)量均不符合要求。

對于這種狀況,一般是通過加大回流比來調(diào)整。

但應(yīng)留意,若在精餾塔的進(jìn)料量,及組成已定的條件下,且又規(guī)定了塔頂、塔底產(chǎn)品的組成,依據(jù)物料衡算,則塔頂和塔底產(chǎn)品的出料量,、,亦已確定。