蒸餾、蒸發(fā)操作單元機械化、自動化設計指導方案

ⅡⅡ蒸餾、蒸發(fā)操作單元機械化、自動化設計指導方案目錄1物料種類 11.1蒸餾物料種類 11.2蒸發(fā)物料種類 12蒸餾、蒸發(fā)分類 12.1蒸餾分類 12.2蒸發(fā)分類 13蒸餾、蒸發(fā)操作方式 23.1蒸餾操作方式 23.2蒸發(fā)操作方式 24機械化、自動化操作要求 34.1蒸餾單元 3間歇操作 34.1.2連續(xù)操作 44.1.3蒸餾過程 54.2蒸發(fā)單元 74.2.1間歇操作 74.2.2連續(xù)操作 84.2.3蒸發(fā)過程 84.3其他 95集中控制的要求 95.1蒸餾控制要求 95.2蒸發(fā)控制要求 106典型蒸餾、蒸發(fā)單元設計方案 106.1某企業(yè)乙醇精餾單元“機械化換人、自動化減人”設計方案 106.1.1工藝簡述 106.1.2乙醇精餾單元采用的“機械化換人、自動化減人”設計方案 106.2蒸發(fā)單元自動化設計方案 116.2.1工藝簡述 126.2.2氯化鈣溶液蒸發(fā)單元采用的“機械化換人、自動化減人”設計方案 12PAGEPAGE21物料種類1.1蒸餾物料種類蒸餾是借液體混合物各組分揮發(fā)度的不同，使其分離為純組分的操作。工業(yè)上被蒸餾的物料大多是溶液，還有少部分氣體（常壓下是氣體）。物料種類按待分離混合物中組分的數(shù)目可分為雙組分和多組分物料。1.2蒸發(fā)物料種類蒸發(fā)就是通過加熱的方法將溶液中的一部分溶劑汽化并除去，從而使溶液濃度提高的一種單元操作，其目的是為了得到高濃度的溶液。物料種類分為稀溶液和濃溶液，一般多為稀溶液。濃溶液的性質差異性比較大，包括高粘度、易生泡沫、宜結晶、熱敏性、有結晶析出等溶液。2蒸餾、蒸發(fā)分類2.1蒸餾分類（1）按組分，可分為雙組分和多組分蒸餾。（2）按操作壓力，可分為常壓蒸餾、減壓蒸餾、加壓蒸餾。（3）按生產連續(xù)性，可分為連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾。（4）按操作方式，可分為簡單蒸餾，平衡蒸餾，精餾等。2.2蒸發(fā)分類（1）按操作壓力，可分為常壓蒸發(fā)、減壓蒸發(fā)、加壓蒸發(fā)。（2）按生產連續(xù)性，可分為連續(xù)蒸發(fā)和間歇蒸發(fā)。（3）按其蒸發(fā)所需熱量的利用次數(shù)，可分為單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)。（4）按其蒸發(fā)方式，可分為自然蒸發(fā)和強制循環(huán)蒸發(fā)。（5）按照原料液沿加熱管壁的流動方式，分為升膜和降膜式，降膜用于濃縮高濃度介質，升膜用于低濃度溶液的濃縮。3蒸餾、蒸發(fā)操作方式3.1蒸餾操作方式一套完整的蒸餾系統(tǒng)一般由蒸餾塔、再沸器、冷凝冷卻器、回流罐、物料泵等組成，也可能是其中兩個或幾個部分的組合。蒸餾操作過程是溶液經過泵和管線輸送到蒸餾塔，經過塔底再沸器加熱蒸出塔底的低沸點物料，氣相經過塔頂冷凝器冷凝進入回流罐，按照回流比要求，一部分回流塔頂，一部分經冷卻器冷卻采出產品，塔底液經過冷卻器降溫后由泵送到后續(xù)單元。3.2蒸發(fā)操作方式蒸發(fā)是將溶液加熱至沸騰，使其中的部分溶劑汽化并被移除，以提高溶液中溶質濃度的操作，被蒸發(fā)的溶液由不揮發(fā)的溶質和揮發(fā)性的溶劑所組成，因此蒸發(fā)亦是揮發(fā)性溶劑和不揮發(fā)性溶質的分離過程。蒸發(fā)的目的是為了獲得濃度高的溶液（有時也可能有結晶析出）或制取溶劑，但通常以前者為主。用來實現(xiàn)蒸發(fā)操作的設備稱為蒸發(fā)器。蒸發(fā)操作主要采用飽和水蒸汽加熱。當溶液的沸點較高時，可以采用其它高溫載熱體熔鹽加熱或電加熱等。當溶液的粘度較高時，也可以采用煙道氣直接加熱。蒸發(fā)操作中溶液汽化所生成的蒸汽稱為二次蒸汽，以區(qū)別于加熱蒸汽。二次蒸汽必須不斷地用冷凝等方法加以移除，否則蒸汽和溶液漸趨平衡，致使蒸發(fā)操作無法進行。若二次蒸汽直接被冷凝而不再利用者，稱為單效蒸發(fā)。若二次蒸汽被引入另一個蒸發(fā)器而作為熱源，此種串聯(lián)的蒸發(fā)操作，稱為多效蒸發(fā)。一套完整的蒸發(fā)系統(tǒng)一般由蒸發(fā)器循環(huán)泵、打料泵、冷凝冷卻器、儲罐等組成。4機械化、自動化操作要求4.1蒸餾單元4.1.1間歇操作間歇操作的機械化或自動化操作要求主要是對進料、出料、蒸餾過程等的控制。.4.1.1.1進料（1）氣體進料①采用動量輸送設備（如真空泵、壓縮機等）向蒸餾單元進料，設置流量計和自動控制閥，流量與自動控制閥、動量輸送設備聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠程自動控制。動量輸送設備，如真空泵、壓縮機等采用遠程自動啟停、調節(jié)；壓縮機通過遠程控制變頻、調節(jié)或遠程自動啟停（根據(jù)工藝要求）。本章節(jié)涉及的此類設備按此要求執(zhí)行。壓力表、流量計采用遠傳顯示、報警、聯(lián)鎖、調節(jié)等。本章節(jié)涉及的此類儀表按此要求執(zhí)行。控制閥門采用遠程自動控制。本章節(jié)涉及的此類閥門按此要求執(zhí)行。②采用氣化器向蒸餾單元進料，設置流量計、自動控制閥，流量與自動控制閥、氣化器熱源聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠程自動控制；③采用壓差向蒸餾單元進料，設置流量計、自動控制閥，流量與自動控制閥聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠程自動控制。（2）液體進料采用動量輸送設備（泵等）向蒸餾單元進料，設置流量計、自動控制閥，流量與自動控制閥、動量輸送設備聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠程自動控制。動量輸送設備，如泵采用遠程自動啟停、調節(jié)，或者通過遠程控制變頻、調節(jié)。本章節(jié)涉及的此類設備按此要求執(zhí)行。4.1.1.2出料（1）氣相出料出料管線設置流量計、自動控制閥，流量與自動控制閥聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠程自動控制。（2）液相出料蒸餾單元可設液位計、稱重模塊、出料管線設流量開關，遠程控制出料閥。①采用重力出料無流量時，液位、重量、流量與出料閥聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠程自動控制。②采用動量輸送設備出料無流量時，液位、重量、流量與出料閥聯(lián)鎖，同時聯(lián)鎖動量輸送設備，實現(xiàn)遠程自動控制。4.1.2連續(xù)操作連續(xù)操作的機械化或自動化操作要求主要是對進料、出料、蒸餾過程等的控制。.4.1.2.1進料氣體采用動量輸送設備（如壓縮機等）、氣化器、壓差等向蒸餾單元連續(xù)進料，設置流量計和自動控制閥，實現(xiàn)流量自動控制調節(jié)。液體經動量輸送設備（如泵等）、壓差等向蒸餾單元連續(xù)進料，設置流量計和自動控制閥，實現(xiàn)流量自動控制調節(jié)。4.1.2.2出料當液相出料時，蒸餾單元可設置液位計，出料管線可設置流量計和控制閥，通過液位或流量控制出料。當氣相出料時，出料管線可設置流量計和控制閥，通過流量控制出料。4.1.3蒸餾過程蒸餾過程中，重點是嚴格控制溫度、壓力、液位、進料量、回流量等操作參數(shù)，還要注意它們之間的相互制約、相互影響，盡量使用自動控制操作系統(tǒng)，減少人為操作失誤。4.1.3.1蒸餾塔（釜）重點監(jiān)控的工藝參數(shù)：塔釜溫度、液位，重點塔板溫度、組分，塔頂溫度、壓力（真空度）、回流量。（1）塔底設遠傳壓力表或溫度計，熱媒管線設自動控制閥，通過遠程自動調節(jié)熱媒流量，控制壓力或溫度。（2）塔底設遠傳液位計，出料管線設自動控制閥，通過液位實現(xiàn)遠程自動控制塔底出液流量。（3）塔頂設遠傳溫度計，回流管線設自動控制閥，實現(xiàn)遠程自動調節(jié)回流量，控制塔頂溫度。4.1.3.2再沸器重點監(jiān)控的工藝參數(shù)：介質的溫度、壓力（真空度），加熱介質流量、溫度、壓力。（1）釜式再沸器設遠傳自控液位計，出料管線設自動控制閥，液位實現(xiàn)遠程自動控制釜液泵流量。（2）采用蒸汽或其他高溫氣體加熱的再沸器，蒸汽或高溫氣管道上設置流量集中顯示、自動控制閥，根據(jù)釜溫自動調節(jié)汽（氣）量。（3）立式再沸器殼程走蒸汽時，在冷凝水管線上設置自動控制閥。（4）采用液體加熱的再沸器，加熱液體的管線上設置自動控制閥，依據(jù)加熱液體溫度和釜溫來自動調節(jié)加熱液體流量。4.1.3.3冷凝器重點監(jiān)控的工藝參數(shù)：溫度，冷卻介質流量、溫度、壓力。（1）調節(jié)冷媒流量的冷凝器，冷媒管線設置自動控制閥，用物料出口溫度自動控制冷卻水流量。（2）冷媒進料管線設流量集中顯示、低報警，低低聯(lián)鎖切斷再沸器熱媒進料閥門。4.1.3.4回流罐重點監(jiān)控的工藝參數(shù)：液位、壓力（真空度）。（1）設遠傳自控液位計，液位集中、顯示、控制，用回流罐罐液位控制回流或餾出量（2）回流管線設流量計、自動控制閥，按照回流比實現(xiàn)遠程自動控制回流量。（3）采出管線設流量計、自動控制閥，按照比值實現(xiàn)遠程自動控制采出流量。（4）有氣體采出管線設流量計、自動控制閥，按照比值實現(xiàn)遠程自動控制采出流量。4.2蒸發(fā)單元4.2.1間歇操作間歇操作的機械化或自動化操作要求主要是對進料、出料、蒸發(fā)過程等的控制。.4.2.1.1進料（1）采用動量輸送設備（泵等）向蒸發(fā)單元進料，設置流量計、自動控制閥，流量與自動控制閥、動量輸送設備聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠程自動控制。動量輸送設備，如泵采用遠程自動啟停、調節(jié)，或者通過遠程控制變頻、調節(jié)。本章節(jié)涉及的此類設備按此要求執(zhí)行。（2）采用計量槽向蒸發(fā)單元進料①采用動量輸送設備（泵等）向計量槽進料，進料管線設自動控制閥、計量槽設置液位計（或稱重模塊），液位（或重量）與自動控制閥、動量輸送設備聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠程自動控制。②計量槽出料通過重力（或動量輸送設備）向蒸發(fā)單元進料計量槽設置稱重模塊（或液位計），重量（或液位）與計量槽出料閥和蒸發(fā)單元進料閥（泵）聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠程自動控制；（3）采用壓料方式向蒸發(fā)單元進料，進料管線設置流量計、自動控制閥，流量與壓料罐出料閥和蒸發(fā)單元進料閥聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠程自動控制；（4）小批次及特殊物料向蒸發(fā)單元進料，應當采用計量槽的進料方式，遠程控制。4.2.1.2出料蒸發(fā)單元可設液位計、稱重模塊、出料管線設流量開關，遠程控制出料閥。（1）采用重力出料無流量時，液位、重量、流量與出料閥聯(lián)鎖，實現(xiàn)遠程自動控制。（2）采用動量輸送設備出料無流量時，液位、重量、流量與出料閥聯(lián)鎖，同時聯(lián)鎖動量輸送設備，實現(xiàn)遠程自動控制。（3）采用真空出料時，液位、重量、流量與出料閥聯(lián)鎖，同時聯(lián)鎖動力氣源（如氣源閥、真空泵、壓縮機等），實現(xiàn)遠程自動控制。4.2.2連續(xù)操作連續(xù)操作的機械化或自動化操作要求主要是對進料、出料、蒸發(fā)過程等的控制。.4.2.2.1進料液體經動量輸送設備（如泵等）、壓差等向蒸發(fā)單元連續(xù)進料，設置流量計和自動控制閥，實現(xiàn)流量自動控制調節(jié)。4.2.2.2出料當液相出料時，蒸發(fā)單元可設置液位計，出料管線可設置流量計和控制閥，通過液位或流量控制出料。4.2.3蒸發(fā)過程蒸發(fā)過程中，重點是控制溫度、壓力、液位、流量等操作參數(shù)，還要注意它們之間的相互制約、相互影響，盡量使用自動控制操作系統(tǒng)，減少人為操作失誤。4.2.3.1蒸發(fā)器重點監(jiān)控的工藝參數(shù)：溫度、液位、流量。（1）蒸發(fā)器設遠傳溫度計，熱媒管線設自動控制閥，通過溫度實現(xiàn)遠程自動控制熱媒流量。（2）蒸發(fā)器設遠傳液位計，自動調節(jié)進液泵頻率。（3）加壓蒸發(fā)器頂部設遠傳壓力表，熱媒管線設切斷閥，壓力高高聯(lián)鎖切斷熱媒進料。（4）薄膜蒸發(fā)器攪拌電機轉速、電流集中顯示、報警。4.2.3.2冷凝器重點監(jiān)控的工藝參數(shù)：壓力、流量。（1）冷媒進料管線設遠傳流量計或壓力表，流量或壓力低報警，低低聯(lián)鎖切斷一次熱媒進料閥門。（2）冷媒出料管線設遠傳溫度計和壓力表，溫度和壓力集中顯示。4.3其他針對特殊的工藝物料，如特殊的易燃、易爆、有毒、有腐蝕性等介質，在蒸餾或蒸發(fā)過程（進料、蒸餾或蒸發(fā)、出料）中存在諸多安全風險，應在基礎設計階段開展危險和可操作性分析（HAZOP），及預先危險分析（PHA）或事故樹分析（ETA）等定量定性風險評價方法，對整個蒸餾或蒸發(fā)過程的危險性進行分析。根據(jù)分析結果設置相應的機械化及自動化混合方式。蒸餾或蒸發(fā)過程（進料、出料）中如有人員現(xiàn)場操作，如現(xiàn)場閥門的開關切換等操作過程，應采用機械化和自動化的手段來實現(xiàn)現(xiàn)場無人操作。5集中控制的要求5.1蒸餾控制要求蒸餾系統(tǒng)一般由蒸餾塔、再沸器、冷凝冷卻器、回流罐、物料泵、輸送管線及管件、壓力表、溫度計、流量計、液位計、自控閥門等設備組成，其中工藝參數(shù)溫度、壓力（壓差）、流量、液位遠傳至DCS系統(tǒng)集中顯示。進料、出料及蒸餾過程的操作，通過DCS系統(tǒng)實現(xiàn)遠程自動控制。5.2蒸發(fā)控制要求蒸發(fā)系統(tǒng)一般由蒸發(fā)器、循環(huán)泵、打料泵、冷凝冷卻器、輸送管線及管件、壓力表、溫度計、流量計、液位計、自控閥門等設備組成，其中工藝參數(shù)溫度、壓力、流量、液位遠傳至DCS系統(tǒng)集中顯示。進料、出料及蒸發(fā)過程的操作，通過DCS系統(tǒng)實現(xiàn)遠程自動控制。6典型蒸餾、蒸發(fā)單元設計方案6.1某企業(yè)乙醇精餾單元“機械化換人、自動化減人”設計方案6.1.1工藝簡述收集的廢乙醇經過乙醇進料泵連續(xù)輸送到乙醇精餾塔進行常壓蒸餾，塔底溶液經過再沸器加熱，蒸餾出氣相乙醇，經過冷凝器把乙醇冷凝下來，冷凝下來的乙醇暫存在回流罐中，一部分回流到精餾塔頂部，一部分經冷卻器冷卻后去乙醇儲罐，塔底液經塔底冷卻器冷卻去廢水處理工序。6.1.2乙醇精餾單元采用的“機械化換人、自動化減人”設計方案6.1.2.1進出料自動化方案（1）廢乙醇進料管線設泵、流量計和自動控制閥，其流量由流量計和自動控制閥實現(xiàn)遠程自動控制。（2）塔頂回流罐采出和回流管線，按照回流比要求分別設置流量計、自動控制閥實現(xiàn)定比值調節(jié)，一部分回流塔頂，一部分經冷卻器采出產品。（3）塔底出料管線設泵、流量計和自動控制閥，塔底液通過泵輸送下一單元，其流量由流量計和自動控制閥實現(xiàn)遠程自動控制。6.1.2.2乙醇精餾塔自動化方案（1）塔底設遠傳溫度計，遠程自動調節(jié)蒸汽流量，溫度高報警、高高聯(lián)鎖切斷蒸汽進料，蒸汽管線設溫度自動控制閥和緊急切斷閥。（2）塔底設遠傳自控液位計，通過液位調節(jié)器調節(jié)塔底液位和塔底液泵流量；塔底出料泵出料管線設流量計和液位自動控制閥，實現(xiàn)液位和流量串級實現(xiàn)遠程自動調節(jié)塔底液位。（3）塔中部適當位置設遠傳溫度計集中顯示、高限報警。（4）塔頂、塔底設遠傳壓差表集中顯示、高限報警。6.1.2.3再沸器自動化手段（1）加熱蒸汽管線設遠傳壓力表集中顯示。（2）加熱蒸汽管線設自動控制閥和緊急切斷閥，塔底溫度自動調節(jié)蒸汽流量，高高聯(lián)鎖切斷蒸汽進料。6.1.2.4冷凝器自動化方案（1）冷卻水進水管線設遠傳流量計集中顯示、低報警，冷卻水流量低低聯(lián)鎖切斷再沸器加熱蒸汽緊急切斷閥。（2）冷卻水回水管線設遠傳溫度計集中顯示。6.1.2.5回流罐自動化方案設遠傳液位計集中顯示、報警。6.2蒸發(fā)單元自動化設計方案某企業(yè)氯化鈣蒸發(fā)單元“機械化換人、自動化減人”設計方案。該工序將化池工序制得的氯化鈣溶液蒸發(fā)造粒并整形制成產品。6.2.1工藝簡述氯化鈣清液經氯化鈣輸送泵送入一效蒸發(fā)加熱器和一效蒸發(fā)室進行加熱濃縮，濃縮后的氯化鈣溶液經一效蒸發(fā)輸送泵送入二效蒸發(fā)加熱器和二效蒸發(fā)室再次濃縮后，再由二效蒸發(fā)輸送泵送到造粒緩沖罐暫存。生蒸汽先進入二效蒸發(fā)加熱器蒸發(fā)氯化鈣溶液，蒸發(fā)