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這是最直接、最常調整的因素,也是維持塔穩定的基礎。
1、進料條件:
進料量:進料量的波動是破壞穩定的最主要原因之一。流量突然增大,會導緻塔内汽液負荷增加,可能引起液泛;流量減小,則可能導緻塔闆漏液,分離效率下降。控制系統(如流量計、調節閥)的靈敏度和精度至關重要。
進料組成:進料中輕、重組分比例的變化,會直接影響塔内各闆的物料平衡和溫度分布。若輕組分增多,塔頂負荷加重,可能導緻頂溫下降、壓力升高;重組分增多則相反。
進料狀态(熱狀況):進料可以是過冷液、飽和液、氣液混合物、飽和蒸汽或過熱蒸汽。進料狀态決定了進料闆上下兩段的汽液相負荷分布。其變化會顯著影響提餾段和精餾段的内部回流比和蒸汽流量,從而破壞平衡。
2、塔内溫度分布:
靈敏闆溫度:這是精餾塔控制的“靈魂”。靈敏闆是塔内溫度對組分變化最敏感的塔闆。通過嚴格控制靈敏闆溫度,可以間接、快速地控制塔頂或塔底産品的質量。溫度波動直接反映了組分濃度的變化。
塔頂/塔底溫度:塔頂溫度通常對應着頂部産品的露點,塔底溫度對應着底部産品的泡點。它們的波動也指示着産品純度的變化。
3、塔壓:
壓力是精餾操作的基礎:塔壓的穩定直接決定了塔内物料的沸點(汽液平衡關系)。壓力波動會立即引起全塔溫度分布的混亂,使原有的溫度-組成對應關系失效,産品質量無法保證。
壓力波動原因:冷卻水溫度/壓力變化、冷凝器結垢、不凝氣積聚、熱源波動等都會引起壓力變化。
4、回流比:回流比是精餾塔分離能力的核心控制手段。增大回流比可提高分離效果,但會增加再沸器和冷凝器的負荷,可能導緻液泛。減小回流比會降低分離效果,産品純度下降。回流比的穩定對塔的平穩運行至關重要。
5、塔内汽液相負荷:
蒸汽速度(氣相負荷):由再沸器供熱決定。蒸汽速度過高會導緻液泛;過低則會造成漏液,使塔闆效率急劇下降。
液體流量(液相負荷):主要由回流比和進料量決定。液體流量過大會導緻降液管超負荷,同樣引發液泛。
設備本身的性能和設計是穩定操作的物質基礎。
1、塔内件狀态:
塔闆/填料:塔闆堵塞、結垢、腐蝕或變形,填料的破損、結焦或裝填不均,都會導緻塔内壓降增大、傳質效率下降,容易引發液泛或霧沫夾帶。
降液管:降液管堵塞或設計不當,會導緻液體下流不暢,形成液封,也是液泛的常見原因。
2、附屬設備性能:
再沸器:熱源(蒸汽、熱油等)的穩定性、再沸器結垢程度都會影響供熱穩定性,從而影響塔底汽化量。
冷凝器:冷卻介質(水、空氣)的溫度和流量變化、冷凝器結垢都會影響冷凝效果,進而影響回流液溫度和塔壓。
泵與儀表:回流泵、進料泵的運行穩定性,以及溫度、壓力、流量、液位等檢測儀表的準确性和控制閥的響應速度,都直接關系到自動控制系統的效果。
精餾塔并非孤立系統,它依賴于穩定的外部條件。
1、公用工程穩定性:
熱源:蒸汽壓力或溫度的波動會直接影響再沸器的供熱。
冷卻介質:冷卻水溫度的季節性變化或壓力波動,會直接影響冷凝器的冷凝能力。
電力:儀表風、泵等動力源的穩定性。
2、環境條件:
環境溫度和氣壓的變化,尤其是對于空冷式冷凝器,影響非常顯著。
這些現象既是穩定性被破壞的結果,也會進一步加劇不穩定。
1、液泛:塔内液體無法正常下流,被上升蒸汽托住,導緻壓降急劇升高,操作完全失控。這是最嚴重的操作故障。
2、漏液:當蒸汽速度過低時,液體從塔闆開孔處直接漏下,沒有進行充分的傳質傳熱,塔闆效率極低。
3、霧沫夾帶和泡沫:上升蒸汽将液滴夾帶至上層塔闆,造成産品污染和效率下降。
4、壓力波動:如前所述,壓力不穩是操作的大忌。
