化工行業(yè)安全培訓(xùn)：影響精餾操作開車的主要因素
2023-12-11
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根據(jù)精餾塔的總物料衡算可知，對(duì)于一定的原料液流量F和組成xF，只要確定了分離程度xD和xW，餾出液流量D和釜?dú)堃毫髁縒也就確定了。而塔頂組成xD和塔釜xW組成決定了氣液平衡關(guān)系、xF、F、R和理論板數(shù)NT（適宜的進(jìn)料位置），因此D和W只能根據(jù)xD和xW確定，而不能任意增減，否則進(jìn)、出塔的兩個(gè)組分的量不平衡，必然導(dǎo)致塔內(nèi)組成變化，操作波動(dòng)，使操作不能達(dá)到預(yù)期的分離要求。
在精餾塔的操作中，需維持塔頂和塔底產(chǎn)品的穩(wěn)定，保持精餾裝置的物料平衡是精餾塔操作的必要條件，通常由塔底液位來(lái)控制精餾塔的物料平衡。
回流比是影響精餾塔分離效果的主要因素，生產(chǎn)中經(jīng)常用回流比來(lái)調(diào)節(jié)、控制產(chǎn)品的質(zhì)量。例如當(dāng)回流比增大時(shí)，精餾產(chǎn)品質(zhì)量提高；反之，當(dāng)回流比減小時(shí)，xD減小而xW增大，使分離效果變差。
回流比增加，使塔內(nèi)上升蒸氣量及下降液體量均增加，若塔內(nèi)氣液負(fù)荷超過(guò)允許值，則可能引起塔板效率下降，此時(shí)應(yīng)減小原料液流量。
2）塔頂冷凝器為分凝器時(shí)，可增加塔頂冷劑的用量，以提高凝液量，增大回流比。
3）有回流液中間罐的強(qiáng)制回流，可暫時(shí)加大回流量，以提高回流比，但不得將回流儲(chǔ)罐抽空。
然而，在餾出液采出率D/F一定的條件下，借增加回流比R以提高xD的方法并非總是有效。此外，加大操作回流比意味著加大蒸發(fā)量與冷凝量，這些數(shù)值還將受到塔釜及冷凝器傳熱面積的限制。
當(dāng)進(jìn)料組成和熱狀況（xF和q）發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)適當(dāng)改變進(jìn)料位置，并及時(shí)調(diào)節(jié)回流比R。一般精餾塔常設(shè)幾個(gè)進(jìn)料位置，以適應(yīng)生產(chǎn)中進(jìn)料狀況，保證在精餾塔的適宜位置進(jìn)料。如進(jìn)料狀況改變而進(jìn)料位置不變，必然引起餾出液和釜?dú)堃航M成的變化。
進(jìn)料熱狀況對(duì)精餾操作有著重要意義。常見(jiàn)的進(jìn)料熱狀況有五種，不同的進(jìn)料狀況，都直接影響提餾段的回流量和塔內(nèi)的氣液平衡。精餾塔較為理想的進(jìn)料狀況是泡點(diǎn)進(jìn)料，它較為經(jīng)濟(jì)和最為常用。對(duì)特定的精餾塔，若xF減小，則將使xD和xW均減小，欲保持xD不變，則應(yīng)增大回流比。
釜溫是由釜壓和物料組成決定的。精餾過(guò)程中，只有保持規(guī)定的釜溫，才能確保產(chǎn)品質(zhì)量。因此釜溫是精餾操作中重要的控制指標(biāo)之一。
提高塔釜溫度時(shí)，塔內(nèi)液相中易揮發(fā)組分減少，同時(shí)，上升蒸氣的速度增大，有利于提高傳質(zhì)效率。如果由塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品，則塔釜排出的難揮發(fā)物中易揮發(fā)組分減少，結(jié)果是使塔頂產(chǎn)品損失減少；如果塔釜排出物為產(chǎn)品，則可提高產(chǎn)品質(zhì)量，但塔頂排出的易揮發(fā)組分中夾帶的難揮發(fā)組分增多，從而增大損失。因此，在提高溫度的時(shí)候，既要考慮到產(chǎn)品的質(zhì)量，又要考慮到工藝損失。
當(dāng)釜溫變化時(shí)，通常改變蒸發(fā)釜的加熱蒸汽量，使釜溫轉(zhuǎn)為正常。當(dāng)釜溫低于規(guī)定值時(shí)，應(yīng)加大加熱蒸汽用量，以提高釜液的汽化量，使釜液中重組分含量相對(duì)增加，泡點(diǎn)提高，釜溫提高。當(dāng)釜溫高于規(guī)定值時(shí)，應(yīng)減少加熱蒸汽用量，以減少釜液的汽化量，使釜液中輕組分的含量相對(duì)增加，泡點(diǎn)降低，釜溫降低。
塔的壓力是精餾塔主要的控制指標(biāo)之一。在精餾操作中，常常規(guī)定了操作壓力的調(diào)節(jié)范圍。塔壓波動(dòng)過(guò)大，就會(huì)破壞全塔的氣液平衡和物料平衡，使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。提高操作壓力，可以相應(yīng)地提高塔的生產(chǎn)能力，操作穩(wěn)定。但在塔釜難揮發(fā)產(chǎn)品中，易揮發(fā)組分含量增加。如果從塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品，則可提高產(chǎn)品的質(zhì)量和易揮發(fā)組分的濃度。影響塔壓變化的因素是多方面的，例如：塔頂溫度、塔釜溫度、進(jìn)料組成、進(jìn)料流量、回流量、冷劑壓力等的變化以及儀表故障、設(shè)備和管道的凍堵等，都可能引起塔壓的變化。真空蒸餾的真空系統(tǒng)出了故障、塔頂冷卻器的冷卻劑突然停止等都會(huì)引起塔壓的升高。1）在對(duì)塔頂壓力穩(wěn)定性要求不高的情況下，無(wú)需安裝壓力控制系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)在精餾設(shè)備（冷凝器或回流罐）上設(shè)置一個(gè)通大氣的管道，以保證塔內(nèi)壓力接近于大氣壓。2）對(duì)塔頂壓力的穩(wěn)定性要求較高或被分離的物料不能和空氣接觸，且塔頂冷凝器為全凝器時(shí)，塔壓多是靠冷劑量的大小來(lái)調(diào)節(jié)的。3）用調(diào)節(jié)塔釜加熱蒸汽量的方法來(lái)調(diào)節(jié)塔釜的氣相壓力。在生產(chǎn)中，當(dāng)塔壓變化時(shí)，控制塔壓的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)就會(huì)自動(dòng)動(dòng)作，使塔壓恢復(fù)正常。當(dāng)塔壓發(fā)生變化時(shí)，首先要判斷引起變化的原因，而不要簡(jiǎn)單地只從調(diào)節(jié)上使塔壓恢復(fù)正常，要從根本上消除引起變化的原因，才能不破壞塔的正常操作。如釜溫過(guò)低引起塔壓降低，若不提高釜溫，而單靠減少塔頂采出來(lái)恢復(fù)正常塔壓，將造成釜液中輕組分大量增加。由于設(shè)備原因而影響了塔壓的正常調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)考慮改變其他操作因素以維持生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)則要停車檢修。1）開工準(zhǔn)備。包括塔及管線的吹掃、清洗、試漏等，檢查儀器、儀表、閥門等是否齊全、正確、靈活，與有關(guān)崗位聯(lián)系，進(jìn)行開車。2）預(yù)進(jìn)料。先打開放空閥，充氮置換系統(tǒng)中的空氣，以防在進(jìn)料時(shí)出現(xiàn)事故，當(dāng)壓力達(dá)到規(guī)定指標(biāo)后停止。打開進(jìn)料閥，進(jìn)料要求平穩(wěn)，打入指定液位高度的料液后停止。4）建立回流。塔釜見(jiàn)液面后，以一定的升溫速率緩慢升溫至工藝指標(biāo)。隨著塔壓的升高，逐漸排出設(shè)備內(nèi)的惰性氣體，并逐漸加大塔頂冷凝器的冷劑量，當(dāng)回流液槽的液面達(dá)1/2以上時(shí)，開始回流。在全回流情況下繼續(xù)加熱，直到塔溫、塔壓均達(dá)到規(guī)定指標(biāo)，產(chǎn)品質(zhì)量符合要求。4）進(jìn)料與采出產(chǎn)品。打開進(jìn)料閥進(jìn)料，同時(shí)從塔頂和塔底采出產(chǎn)品，調(diào)節(jié)到指定的回流比。5）控制調(diào)節(jié)。精餾塔控制調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)是控制塔內(nèi)氣、液相負(fù)荷的大小，以保持良好的傳質(zhì)和傳熱，獲得合格產(chǎn)品。但氣、液相負(fù)荷無(wú)法直接控制，生產(chǎn)中主要通過(guò)控制溫度、壓力、進(jìn)料量及回流比來(lái)實(shí)現(xiàn)。空塔加料時(shí)，由于沒(méi)有回流液體，精餾段的塔板處于干板操作狀態(tài)。由于沒(méi)有氣液接觸，氣相中的難揮發(fā)組分容易被直接帶入精餾段。如果升溫速率過(guò)快，則難揮發(fā)組分會(huì)大量地被帶到精餾段，而不易為易揮發(fā)組分所置換，塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量不易達(dá)到合格，導(dǎo)致開車時(shí)間長(zhǎng)。當(dāng)塔頂有了回流液，塔板上建立了液體層后，升溫速率可適當(dāng)?shù)靥岣摺?/span>減壓精餾塔的升溫速率，對(duì)于開車成功與否的影響，將更為顯著。如果升溫速率太快，則頂部尾氣的排出量太大，真空設(shè)備的負(fù)荷增大，在真空泵最大負(fù)荷的限制下，可能使塔內(nèi)的真空度下降，開車不易成功。開車時(shí)，對(duì)閥門、儀表一定要勤調(diào)、慢調(diào)，合理使用。發(fā)現(xiàn)有不正�，F(xiàn)象應(yīng)及時(shí)分析原因，果斷進(jìn)行處理。1）臨時(shí)停車。接停車命令后，馬上停止塔的進(jìn)料、塔頂采出和塔釜采出。進(jìn)行全回流操作。適當(dāng)減少塔頂冷劑量及塔釜熱劑量，全塔處于保溫、保壓的狀態(tài)。如果停車時(shí)間較短，可根據(jù)塔的具體情況處理，只停塔的進(jìn)料，可不停塔頂采出（此時(shí)為產(chǎn)品），以免影響后工序的生產(chǎn)，但塔釜采出應(yīng)關(guān)閉。這種操作破壞了正常的物料平衡，不可長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用，否則產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)下降。2）長(zhǎng)期停車。接停車命令后，立即停止塔的進(jìn)料，產(chǎn)品可繼續(xù)進(jìn)行采出，當(dāng)分析結(jié)果不合格時(shí)，停止采出，同時(shí)停止塔釜加熱和塔頂冷凝，然后放凈釜液。對(duì)于分離低沸點(diǎn)物料的塔，釜液的放凈要緩慢進(jìn)行，以防止節(jié)流造成過(guò)低的溫度使設(shè)備材質(zhì)冷脆。
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