甲醇精餾基礎(chǔ)知識(shí)

1、甲醇精餾基礎(chǔ)知識(shí)一、粗甲醇精餾的意義：在甲醇合成時(shí)，因合成條件如壓力、溫度、合成氣組成及催化劑性能等因素的影響，在產(chǎn)生甲醇反應(yīng)的同時(shí)，還伴隨著一系列副反應(yīng)。所得產(chǎn)品除甲醇外，還有水、醚、醛、酮、酯、烷烴、有機(jī)酸、有機(jī)胺、高級(jí)醇、硫醇、甲基硫醇和羰基鐵等幾十種有機(jī)雜物。甲醇作為有機(jī)化工的基礎(chǔ)原料，用它加工的產(chǎn)品種類很多，因此對(duì)甲醇的純度均有一定的要求。粗甲醇通過(guò)精餾，可根據(jù)不同要求，制得不同純度的精甲醇，使各類雜物降至規(guī)定指標(biāo)以下，從而確保精甲醇的質(zhì)量。二、有關(guān)基本概念31.什么是精餾？精餾的原理是什么？把液體混合物進(jìn)行多次部分汽化，同時(shí)又把產(chǎn)生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分離為所要求組分的操作

2、過(guò)程稱為精餾。為什么把液體混合物進(jìn)行多次部分汽化，同時(shí)又多次部分冷凝，就能分離為純或比較純的組分呢？對(duì)于一次汽化、冷凝來(lái)說(shuō)，由于液體混合物中所含組分的沸點(diǎn)不同，當(dāng)其在一定溫度下部分汽化時(shí)，因低沸點(diǎn)物易于汽化，故它在氣相中的濃度較液相高，而液相中高沸點(diǎn)物的濃度較氣相高。這就改變了氣液兩相的組分。當(dāng)對(duì)部分汽化所得蒸氣進(jìn)行部分冷凝是，因高沸點(diǎn)物易于冷凝，使冷凝液中高沸點(diǎn)物的濃度較氣相高，而未冷凝氣中低沸點(diǎn)物的濃度較液相高。這樣經(jīng)過(guò)一次部分汽化和部分冷凝，使混合液通過(guò)各組分濃度的改變得到初步分離。如果多次地這樣進(jìn)行下去，將最終在液相中留下基本上是高沸點(diǎn)的組分，在氣相中留下基本上是低沸點(diǎn)的組分。由此可見

3、，部分汽化和部分冷凝，都使氣液相的組成發(fā)生變化，多次部分汽化和部分冷凝同時(shí)進(jìn)行，就可以將混合物分離為純的或比較純的組分。液體汽化要吸收熱量，氣體冷凝要放出熱量。為了合理利用熱量，我們可以把氣體冷凝時(shí)放出的熱量供給液體汽化時(shí)使用，也就是使氣液兩相直接接觸，在傳熱的同時(shí)進(jìn)行傳質(zhì)。為滿足這一要求，在實(shí)踐中，這種多次部分汽化伴隨部分冷凝的過(guò)程是在逆流作用的塔式設(shè)備中進(jìn)行。所謂逆流，就是因液體受熱而產(chǎn)生的溫度較高的氣體，自下而上地同塔頂因冷凝而產(chǎn)生的溫度較低的回流液體（富含低沸點(diǎn)組分）作逆向流動(dòng)，即回流液自上而下與上升蒸氣相遇，塔內(nèi)發(fā)生傳質(zhì)、傳熱過(guò)程如下：（1）氣液兩相進(jìn)行熱的交換利用部分汽化所得氣體混

4、合物中的熱來(lái)加熱部分冷凝所得液體混合物；（2）氣液兩相在熱交換過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行質(zhì)的交換。溫度較低的液體混合物被溫度較高的氣體混合物加熱而部分汽化。此時(shí)，因揮發(fā)能力的差異，低沸點(diǎn)組分比高沸點(diǎn)組分揮發(fā)得多，結(jié)果表現(xiàn)為低沸點(diǎn)組分從液相轉(zhuǎn)入氣相，氣相中易揮發(fā)組分增濃；同理，溫度較高的氣相混合物，因加熱了溫度較低的液體混合物，而使自己部分冷凝，同樣因?yàn)閾]發(fā)能力的差異，使高沸點(diǎn)組分從氣相轉(zhuǎn)入液相，液相中難揮發(fā)組分增濃。精餾塔是由若干塔板組成的，塔的最上面稱為塔頂，塔的最下面稱為塔釜。一塊塔板只進(jìn)行一次部分汽化和部分冷凝，塔板數(shù)愈多，部分汽化和部分冷凝的次數(shù)愈多，分離效果愈好。通過(guò)整個(gè)精餾過(guò)程，最終由塔頂?shù)玫?/p>

5、高純度的易揮發(fā)組分（塔頂餾出物）。塔釜得到的基本上是難揮發(fā)的組分。2、什么是拉烏爾定律？ 拉烏爾定律是從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出來(lái)的一條重要的規(guī)律。該定律指出，在一定溫度下，汽液平衡時(shí)，溶液上方氣相中任意組分所具有的分壓，等于該組分在相同溫度下的飽和蒸汽壓乘以該組分在液相中的分子分?jǐn)?shù)。用數(shù)學(xué)式表示為：9 k- a4 Z& L9 pA =PAXA式中pA氣相中A組分的分壓； PA純組分A在該溫度下的飽和蒸汽壓； XA液相中組分A的分子分?jǐn)?shù)。3、什么是道爾頓定律？道爾頓定律是表示理想氣體混合物的總壓和分壓的關(guān)系的定律。道爾頓定律指出：理想氣體混合物的總壓，等于個(gè)個(gè)組成氣體分壓之后。根據(jù)道爾頓定律可以推出一個(gè)很

6、重要的結(jié)論：混合氣體中每個(gè)組分氣體的分壓等于混合氣體的總壓乘以該氣體在混合氣體中所占的分子分?jǐn)?shù)。例如，第i個(gè)組分氣體的分壓可用下式表示：pi =P總Yi式中pi組分氣體i分壓； P總混合氣體的總壓； Yi組分氣體I在混合氣體中所占分子分?jǐn)?shù)。4、揮發(fā)度和相對(duì)揮發(fā)度：揮發(fā)度和相對(duì)揮發(fā)度是精餾過(guò)程使用的重要基本概念之一，精餾塔設(shè)計(jì)中也經(jīng)常應(yīng)用它。純物質(zhì)的揮發(fā)性能一般都以飽和蒸汽壓力的大小來(lái)描述。對(duì)處在相同溫度的不同物質(zhì)，飽和蒸汽壓力大的稱為易揮發(fā)物質(zhì)，否則就是難揮發(fā)物質(zhì)。飽和蒸汽壓即是外壓時(shí)該物質(zhì)的沸點(diǎn)溫度下的蒸汽壓，因此習(xí)慣上，也用沸點(diǎn)來(lái)說(shuō)明揮發(fā)性能。如在101.325kPa下水的沸點(diǎn)為100，乙

7、醇的沸點(diǎn)為78.4，甲醇的沸點(diǎn)為64.7，我們可以說(shuō)甲醇比乙醇容易揮發(fā)，乙醇又比水容易揮發(fā)。對(duì)純物質(zhì)來(lái)說(shuō)，不論是飽和蒸汽壓力，還是沸點(diǎn)，都可以用來(lái)判斷其揮發(fā)能力的大小。精餾過(guò)程是處理多組分的液態(tài)混合物，而與液體成平衡的氣相也是由各組分組成的氣體混合物。這時(shí)各個(gè)組分在氣相中所具有的分壓數(shù)值的大小反映了該物質(zhì)的揮發(fā)性能。其揮發(fā)性能的大小除與物料性質(zhì)有關(guān)外，根據(jù)拉烏定律，還與物料在液體中所具有的濃度大小有關(guān)。為此規(guī)定揮發(fā)度的定義是：組分的氣相分壓與組分液相的濃度之比。對(duì)物質(zhì)a和物質(zhì)b組成的溶液, Va= Vb=式中Va、Vb分別為組分a和組分b的揮發(fā)度； Pa 、Pb組分a和組分b在氣相中的分壓；X

8、a 、Xb組分a和組分b在液相中的分子分?jǐn)?shù)。對(duì)符合拉烏爾定律的理想溶液，Pa=PAXa Pb=PBXb= PB（1Xa）式中PA、PB分別指組分a和b的飽和蒸汽壓。由此可見，當(dāng)溶液濃度不變時(shí)，物質(zhì)揮發(fā)度的大小與飽和蒸汽壓有關(guān)，也就是與溫度有關(guān)，溫度愈高，揮發(fā)度愈大。當(dāng)溫度不變時(shí)，揮發(fā)度的大小與濃度有關(guān)。對(duì)理想溶液而言，濃度愈大，揮發(fā)度愈大，二者成正比關(guān)系。為了比較混合液中各個(gè)組分揮發(fā)度的大小，同時(shí)也便于在精餾中進(jìn)行計(jì)算，因而引出了相對(duì)揮發(fā)度的概念，其定義是，混合液中各個(gè)組分揮發(fā)度之比。如對(duì)物質(zhì)a和物質(zhì)b組成的溶液，其相對(duì)揮發(fā)度，ab= 式中ab為組分a對(duì)組分b的相對(duì)揮發(fā)度。5、什么是露點(diǎn)？什么

9、是泡點(diǎn)？什么是沸點(diǎn)？ 把氣體混合物在壓力不變的條件下降溫冷卻，當(dāng)冷卻到某一溫度時(shí)，產(chǎn)生第一個(gè)微小的液滴，溫度叫做該混合物在指定壓力下的露點(diǎn)溫度，簡(jiǎn)稱露點(diǎn)。處于露點(diǎn)溫度下的氣體稱為飽和氣體。從精餾塔頂蒸出的氣體溫度，就是處在露點(diǎn)溫度下。這里提醒一下，第一個(gè)液滴不是純組分，它是露點(diǎn)溫度下與氣相相平衡關(guān)系的液相。其組成是由相平衡關(guān)系決定的。由此可見，不同組成的氣體混合物它們的露點(diǎn)是不同的。液體混合物在一定的壓力下加熱到某一溫度時(shí)，液體中出現(xiàn)第一個(gè)很小的氣泡，即剛開始沸騰，則此溫度叫該液體在指定壓力下的泡點(diǎn)溫度，簡(jiǎn)稱泡點(diǎn)。處于泡點(diǎn)溫度下的液體稱為飽和液體，精餾塔的釜液溫度，就是處在泡點(diǎn)溫度下。應(yīng)該說(shuō)明

10、，這第一個(gè)很小的氣泡，也不是純組分，它的組成也是由相平衡關(guān)系確定的。當(dāng)純液體物質(zhì)的飽和蒸汽壓等于外壓時(shí)，液體就會(huì)沸騰，此時(shí)的溫度叫該液體在指定壓力下的沸點(diǎn)。應(yīng)該指出，純物質(zhì)的沸點(diǎn)是隨外界壓力而改變的。當(dāng)外壓升高，沸點(diǎn)升高；外壓降低，沸點(diǎn)降低。對(duì)液體混合物來(lái)說(shuō)，各組分的分壓總和等于外壓時(shí)，物料開始沸騰。由于各組分的分壓隨其在液相中的含量的改變而有所不同，因此，它沒(méi)有恒定的沸點(diǎn)。液體混合物在泡點(diǎn)至露點(diǎn)的整個(gè)溫度范圍內(nèi)，都處于沸騰狀態(tài)，并且不同溫度下氣液相組成是不同的。6、回流比、全回流、最小回流比：回流比的定義就是：回流液體量與采出量的重量比。通常用R來(lái)表示，即R=L/D# 式中R回流比；L單位時(shí)

11、間內(nèi)塔頂回流液體量，公斤/小時(shí)；D單位時(shí)間內(nèi)塔頂采出量，公斤/小時(shí)；全回流是指精餾操作中，把停止塔的進(jìn)料、塔釜出料和塔頂出料，將塔頂冷凝液全部作為回流液的操作，稱作全回流。最小回流比是在規(guī)定的分離要求下，即塔頂、塔釜采出的組成為一定時(shí)，逐漸減少回流比，此時(shí)所需理論塔板數(shù)逐漸增加。當(dāng)回流比減少到某一數(shù)值時(shí)，所需理論塔板數(shù)增加到無(wú)窮多，這個(gè)回流比的數(shù)值，稱為完成該預(yù)定分離任務(wù)的最小回流比。它是精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算中的重要數(shù)據(jù)之一，通常操作時(shí)的實(shí)際回流比取最小回流比的1.32倍。7、簡(jiǎn)述回流液在精餾分離過(guò)程中的作用： 在精餾過(guò)程中，混合液加熱后所產(chǎn)生的蒸氣由塔頂引出，進(jìn)入塔頂冷凝器。蒸氣在此冷凝（或部分冷

12、凝）成液體，將其一部分冷凝液返回塔頂沿塔板下流，這部分液體就叫做回流液；將另一部分冷凝液（或未凝蒸汽）從塔頂采出，作為產(chǎn)品。在回流液沿塔板下流過(guò)程中，與塔內(nèi)不斷汽化上升的蒸汽進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝，即發(fā)生質(zhì)交換過(guò)程，這樣一來(lái)，就增大了回流下來(lái)液體中高沸點(diǎn)組分的含量?；亓魇菢?gòu)成氣、液兩相接觸傳質(zhì)的必要條件，沒(méi)有氣、液兩相接觸傳質(zhì)也就無(wú)從進(jìn)行物質(zhì)交換。當(dāng)然組分揮發(fā)度的差異仍然是精餾過(guò)程的基礎(chǔ)。8、精餾塔的壓力降： 所謂精餾塔的壓力降，就是平時(shí)所說(shuō)的塔頂和塔釜的壓力差。對(duì)板式塔來(lái)說(shuō)，塔板壓降主要由三部分組成，即干板壓力降、液層壓力降和克服液體表面張力的壓力降。塔頂和塔釜的壓力差是全塔每塊塔板塔頂

13、和塔釜的壓力降的總和。所謂干板壓力降，就是精餾塔內(nèi)上升氣體（或蒸汽）通過(guò)沒(méi)有液體存在的塔板時(shí)，所產(chǎn)生的壓力降；當(dāng)氣體穿過(guò)每層塔板上液體層時(shí)產(chǎn)生的壓力降，叫做液層壓力降；氣體克服液體表面張力所產(chǎn)生的壓力降，叫液體表面張力壓力降。對(duì)于固定的塔來(lái)說(shuō)，在正常操作中，塔壓力降主要隨上升氣體的流速大小而變化，有經(jīng)驗(yàn)表明，壓力降與氣體流速的平方成正比。9、什么是空塔速度？它與孔速有什么關(guān)系？ 空塔速度是指單位時(shí)間內(nèi)精餾塔上升蒸汽的體積與塔截面的比，即塔內(nèi)上升氣體在單位時(shí)間內(nèi)流動(dòng)的距離。單位為米3/秒米2或米/秒。用公式可表示為： W = Vs/Aa 式中W空塔速度, 米/秒； Vs上升蒸氣體積流量，米3/秒

14、； Aa塔的總截面積，米2。上式也可以表示為 W = Vs/0.785D2D塔內(nèi)徑，米孔速是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)升氣孔道的上升蒸汽的體積與孔道總截面的比，即上升氣體穿過(guò)升氣孔道的流速，單位為米3/秒米2或米/秒。用公式可表示為： W孔= Vs/AT式中W孔孔速度, 米/秒； Vs上升蒸氣體積流量，米3/秒； AT升氣孔道總截面積，米2。因?yàn)樯龤饪椎揽偨孛娣e是由塔板開孔率決定的，設(shè)開孔率為，則上式可表示為：W孔= Vs/0.785D2= W/$空塔速度是影響精餾操作的重要因素之一。對(duì)于已經(jīng)確定的塔來(lái)說(shuō)，如果在允許范圍內(nèi)提高空塔速度，則能提高塔的生產(chǎn)能力。當(dāng)空塔速度,提高到一定限度時(shí)，氣液兩相在塔板上

15、因接觸時(shí)間過(guò)短，而且會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的霧沫夾帶，破壞塔的正常操作。一般是以霧沫夾帶量不大于10%來(lái)確定空塔速度，稱為最大允許速度。當(dāng)空塔速度過(guò)低時(shí)，不利于氣體穿過(guò)孔道，甚至托不住上層塔板的液體，塔板上的液體可以經(jīng)升氣孔道倒流至下層塔板，這種現(xiàn)象通常稱為液體泄漏，泄漏嚴(yán)重時(shí)，會(huì)降低精餾塔的分離效果，特別篩板塔、浮閥塔、舌形塔，尤其是這樣。10、什么是流體的流量與流速？?jī)烧咧g存在什么樣的關(guān)系?流體的流量與流速均可分為重量流量、重量流速與體積流量、體積流速。重量流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)管道或設(shè)備的任一截面（與流向垂直的截面）上的流體重量。重量流量通常用符號(hào)G表示，單位為公斤/秒。體積流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)管道

16、或設(shè)備的任一截面（與流向垂直的截面）上的流體體積。體積流量通常用符號(hào)V表示，單位為米3/秒。重量流速：?jiǎn)挝粫r(shí)間，單位管道或設(shè)備的截面（與流向垂直的截面）上流過(guò)的流體重量。重量流速通常用符號(hào)WG表示，單位為公斤/秒米2。體積流速：?jiǎn)挝粫r(shí)間，單位管道或設(shè)備的截面（與流向垂直的截面）上流過(guò)的流體體積。體積流速通常用符號(hào)WV表示，單位為米3/秒米2或米/秒。它們之間的關(guān)系如下：G = WGF = WVF = V式中F管道或設(shè)備的截面面積，米2； 流體重度，公斤/米3。在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)橐后w重度隨溫度和壓力的變化可以忽略不計(jì)，所以在研究液體的流動(dòng)時(shí)，常常采用體積流量、體積流速。而氣體流動(dòng)時(shí)，由于其重度隨

17、溫度和壓力的變化較大，所以采用重量流量、重量流速比較方便。11、什么是塔的開孔面積？開孔率是怎樣確定的？在精餾塔內(nèi)流動(dòng)著從下往上的蒸汽和從上往下的液體，而且它們要同時(shí)通過(guò)每層塔板。氣體通過(guò)塔板的通道叫升氣孔道，升氣孔道的總截面就是每塊塔板的開孔面積。浮閥塔、袍罩塔的開孔面積，就是每塊塔板上所有浮閥孔或所有升氣孔截面積的總和。開孔截面積的選定，是根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷的大小和允許蒸氣速度確定的。通常所說(shuō)的開孔率就是選定的開孔截面積和空塔總截面積之比，以表示，即： = AT/Aa 100%式中開孔率；AT開孔截面積，米2。Aa空塔總截面積，米2 有時(shí)為了適應(yīng)塔中各板或各段不同的氣體負(fù)荷，設(shè)計(jì)時(shí)可以選用不同的

18、開孔率。開孔率不同，其傳質(zhì)效率亦不同。另外，開孔率對(duì)塔的處理能力也有很大影響。在相同塔徑中處理能力隨開孔率的增加相應(yīng)提高；對(duì)于同一處理能力而言，開孔率增加，則塔徑可以減小，因此開孔率是設(shè)計(jì)中的重要指標(biāo)之一。12、什么是液泛？如何處理？.在精餾操作中，下層塔板上的液體涌至上層塔板，破壞了塔的正常操作，這種現(xiàn)象叫液泛。液泛形成的原因，主要是由于塔內(nèi)上升蒸氣的速度過(guò)大，超過(guò)了最大允許速度造成的。另外，在精餾操作中，也常常遇到液體負(fù)荷太大，使溢流管內(nèi)液面逐漸升高，以至上、下塔板的液體連在一起，破壞了塔的正常操作的現(xiàn)象，這也是液泛的一種形式。上述兩種現(xiàn)象同屬液泛，但引起的原因卻是不一樣的。出現(xiàn)液泛現(xiàn)象時(shí)

19、，不管是板式塔還是填料塔，均應(yīng)停止或減少進(jìn)料量，稍減少蒸汽，降低釜溫，停止塔頂采出，進(jìn)行全回流操作，使涌帶到塔頂或上層的難揮發(fā)組分慢慢流回到塔釜或塔下的正常位置。當(dāng)生產(chǎn)不允許停止進(jìn)料時(shí)，可將釜溫控制在稍低于正常的操作溫度下，加大塔頂采出量（該采出品質(zhì)量不能保證），減小回流比，當(dāng)塔壓差降到正常值后，再將操作條件全面恢復(fù)正常。13、什么是霧沫夾帶？霧沫夾帶是指氣體自下層塔板帶至上層塔板的液體霧滴。在傳質(zhì)過(guò)程中，大量霧沫夾帶會(huì)使不應(yīng)該上到塔頂?shù)闹亟M分帶到產(chǎn)品中，從而降低產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)會(huì)降低傳質(zhì)過(guò)程中的濃度差，致使塔板效率下降。對(duì)于給定的塔來(lái)說(shuō)，最大允許的霧沫夾帶量（一般最大允許的霧沫夾帶量為10%，

20、即10公斤液體/100公斤氣體）就限定了氣體上升速度，此時(shí)的速度稱最大允許速度。這時(shí)操作上主要表現(xiàn)為塔壓差增大，塔頂餾分中重組分含量升高，若塔頂為氣相采出，則可看出明顯的帶液現(xiàn)象。影響霧沫夾帶的因素很多，諸如塔板間距、空塔速度、堰高、液流速度及物料的物理化學(xué)性質(zhì)等。同時(shí)還必須指出：霧沫夾帶量與捕集裝置的結(jié)構(gòu)也有很大的關(guān)系。雖然影響霧沫夾帶量的因素很多，但主要的影響因素是空塔速度和兩塊塔板之間的氣液分離空間。對(duì)于固定的塔來(lái)說(shuō)，霧沫夾帶量主要隨著空塔速度的增大而增大。但是，如果增大塔板的間距，擴(kuò)大分離空間，則相應(yīng)可提高空塔速度。14、什么是液體泄漏？塔板上的液體從上升氣體通道倒流入下層塔板的現(xiàn)象叫

21、泄漏。在精餾操作中，如上升氣體所具有的能量不足以穿過(guò)塔板上的液層，甚至低于液層所具有的位能，這時(shí)就會(huì)托不住液體而產(chǎn)生泄漏?？账俣仍降?，泄漏越嚴(yán)重。其結(jié)果是使一部分液體在塔板上沒(méi)有和上升氣體接觸就流到下層塔板，不應(yīng)留在液體中的低沸點(diǎn)組分沒(méi)有蒸出去，致使塔板效率下降。因此，塔板的適宜操作的最低空塔速度是由液體泄漏量所限制的，正常操作中要求塔板的泄漏量不得大于塔板上液體量的10%。泄漏量的大小，亦是評(píng)價(jià)塔板性能的特性之一。篩板、浮閥塔板和舌形塔板在塔內(nèi)上升氣速變小的情況下比較容易產(chǎn)生泄漏。15、什么是操作彈性？操作彈性是指氣體速度的最小允許值（負(fù)荷下限）到最大允許值（負(fù)荷上限）之間的范圍。上升氣體

22、速度在此范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，精餾塔能在一定的分離效果下，維持正常操作。精餾塔的負(fù)荷上限是以上升蒸氣的霧沫夾帶量不超過(guò)蒸氣流量的10%為限制；負(fù)荷下限是以塔板上液體的泄漏量不得大于塔板上液體量的10%為限制。一般地說(shuō)，浮閥塔操作彈性最大，有的試驗(yàn)表明負(fù)荷上限與負(fù)荷下限之比可達(dá)79左右，泡罩塔次之，篩板塔最小。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)上升氣體速度變化時(shí)，塔板效率要變化，這會(huì)引起分離效果發(fā)生變化。三、精餾的分類：1、精餾是怎樣分類的？$精餾可以從三個(gè)角度去分類。第一、按精餾操作的方式不同，可分為間歇精餾和連續(xù)精餾。第二、按精餾操作的條件（如壓力）不同，可分為加壓精餾、常壓精餾、減壓精餾等。第三、按精餾分離的原理不

23、同，可分為一般精餾和特殊精餾。特殊精餾又包括恒沸精餾、萃取精餾、水蒸汽蒸餾及分子蒸餾等。我廠的甲醇精餾是連續(xù)、萃取精餾，并采取加壓精餾及常壓精餾相結(jié)合的流程。萃取精餾原理及萃取劑的選擇： 萃取精餾是向混合液中加入第三組分（稱為萃取劑或溶劑）以改變?cè)M分的揮發(fā)度而得以分離。此處要求萃取劑的沸點(diǎn)較組分的沸點(diǎn)高得多，且不與組分形成恒沸液。萃取精餾常用于分離各組分沸點(diǎn)（揮發(fā)度）差別很小的溶液。對(duì)于萃取精餾來(lái)說(shuō)，萃取劑常?？梢赃x擇出許多種。一般說(shuō)來(lái)，選擇萃取劑的主要依據(jù)如下： （1）萃取劑的選擇性要大。被分離組分在萃取劑中相對(duì)揮發(fā)度的大小稱為萃取劑的選擇性。被分離組分在萃取劑中相對(duì)揮發(fā)度增大得多，分離就

24、容易，也就是所選擇的萃取劑的選擇性大。選擇性是選擇萃取劑的主要依據(jù)。因?yàn)檫x擇性的大小也就決定了被分離組分中輕重關(guān)鍵組分分離的難易程度。因此塔板數(shù)的多少、回流比的大?。ㄋ绊懙剿剑┮才c它有密切的關(guān)系。（2）萃取劑對(duì)被分離組分的溶解度要大，這樣塔板上的液體才能形成均相，不會(huì)分層。（3）萃取劑的沸點(diǎn)應(yīng)比被分離組分的沸點(diǎn)高得多，否則萃取劑易從塔頂揮發(fā)損失掉。（4）熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性要好，無(wú)毒性，不腐蝕設(shè)備。（5）回收容易，價(jià)廉易得。3、萃取精餾在粗甲醇精餾中的應(yīng)用：在粗甲醇蒸餾中，甲醇-烷烴形成恒沸物的沸點(diǎn)與甲醇的沸點(diǎn)較為接近。其中甲醇-庚烷、甲醇-異辛烷、甲醇-壬烷、甲醇-癸烷的共沸溫度分別為5

25、8.8、58.3、63.9、64.3，與甲醇沸點(diǎn)64.7更為接近，用普通蒸餾的方法很難分離。但C6C15烷烴等類雜質(zhì)只有在濃度很高的甲醇中被溶解。水與甲醇可以任何比例互溶，當(dāng)溶液中加入了萃取劑水，使甲醇濃度降低，烷烴類等雜質(zhì)就會(huì)從溶液中析出，分離出來(lái)。分離出的庚烷、異辛烷、壬烷、癸烷的沸點(diǎn)分別為98.4、109.8、150.7、174比甲醇高出很多。從而實(shí)現(xiàn)烷烴等類雜質(zhì)的分離。四、精餾操作的影響因素81、精餾操作的影響因素有哪些？除了設(shè)備問(wèn)題以外，精餾操作過(guò)程的影響因素有以下幾方面：塔的溫度和壓力（包括塔頂、塔釜和某些有特殊意義塔板）；（2）進(jìn)料狀態(tài)；（3）進(jìn)料量；（4）進(jìn)料組分；（5）進(jìn)料溫

26、度；（6）塔內(nèi)上升蒸汽速度和蒸發(fā)釜的加熱量；（7）回流量；（8）塔頂冷劑量；（9）塔頂采出量；（10）塔底采出量。塔的操作就是按照塔頂和塔釜產(chǎn)品的組成要求來(lái)對(duì)這幾個(gè)影響因素進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，在萃取精餾和共沸精餾的操作過(guò)程中，萃取劑，共沸劑的加入溫度、純度及加入量的變化，也是影響操作的因素。精餾工要在操作中克服各種影響因素的變化，防止對(duì)塔頂、塔釜產(chǎn)品的數(shù)量和組成的影響。4 n- ; d) R. K8 q0 B8 e. 7 0 + Q2、精餾塔操作壓力的變化對(duì)精餾操作有什么影響？塔的設(shè)計(jì)和操作都是基于一定的塔壓下進(jìn)行的，因此一般精餾塔總是首先要保持壓力的恒定。塔壓波動(dòng)對(duì)塔的操作將產(chǎn)生如下的影響。（1

27、）影響產(chǎn)品質(zhì)量和物料平衡 改變操作壓力，將使每塊塔板上汽液平衡的組成發(fā)生改變。壓力升高，則氣相中重組分減少，相應(yīng)地提高了氣相中輕組分的濃度；液相中輕組分含量較前增加，同時(shí)也改變了氣液相的重量比，使液相量增加，氣相量減少。總的結(jié)果是：塔頂餾分中輕組分濃度增加，但數(shù)量卻相對(duì)減少；釜液中的輕組分濃度增加，釜液量增加。同理，壓力降低，塔頂餾分的數(shù)量增加，輕組分濃度降低；釜液量減少，輕組分濃度減少。正常操作中，應(yīng)保持恒定的壓力，但若因操作不正常，引起塔頂產(chǎn)品中重組分濃度增加時(shí)，則可采用適當(dāng)提高壓力的辦法，使產(chǎn)品質(zhì)量合格，但此時(shí)釜液中的輕組分損失增加。（2）改變組份間的相對(duì)揮發(fā)度 壓力增加，組份間的相對(duì)揮

28、發(fā)度降低，分離效率下降，反之，組份間的相對(duì)揮發(fā)度增加，分離效率提高。（3）改變塔的生產(chǎn)能力 壓力增加，組份的重度增大，塔的處理能力增大。（4）塔壓的波動(dòng) 這將引起溫度和組成間對(duì)應(yīng)關(guān)系的混亂。我們?cè)诓僮髦薪?jīng)常以溫度作為衡量產(chǎn)品質(zhì)量的間接標(biāo)準(zhǔn)，但這只有在塔壓恒定的前提下才是正確的。當(dāng)塔壓改變時(shí)，混合物的泡點(diǎn)、露點(diǎn)發(fā)生變化，引起全塔的溫度發(fā)生改變，溫度和產(chǎn)品質(zhì)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系也將發(fā)生改變。從以上分析可看出，改變操作壓力，將改變整個(gè)塔的操作情況，因此在正常操作中應(yīng)維持恒定的壓力（工藝指標(biāo)），只有在塔的正常操作受到破壞時(shí)，才可根據(jù)以上的分析，在工藝指標(biāo)允許的范圍內(nèi)，對(duì)塔的壓力進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。應(yīng)該指出，在精餾

29、操作過(guò)程中，進(jìn)料量、進(jìn)料組成和進(jìn)料溫度的改變，塔釜加熱蒸汽量的改變，回流量、回流溫度和冷劑壓力（對(duì)內(nèi)回流塔而言）的改變以及塔的堵塞等，都可能引起塔壓的波動(dòng)，此時(shí)應(yīng)首先分析引起塔壓波動(dòng)的原因，及時(shí)處理，使操作恢復(fù)正常。3、進(jìn)料狀態(tài)對(duì)精餾操作有什么影響？進(jìn)料情況有五種：冷進(jìn)料；泡點(diǎn)進(jìn)料；氣液混合進(jìn)料；飽和蒸氣進(jìn)料；過(guò)熱蒸氣進(jìn)料。為了便于分析，令1 =從上式可以看出，冷進(jìn)料時(shí)1，泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)=1，氣液混合進(jìn)料時(shí)01，飽和蒸氣進(jìn)料時(shí)=0，過(guò)熱蒸氣進(jìn)料時(shí)0在精餾塔內(nèi)，進(jìn)料口以上為精餾段，進(jìn)料口以下為提餾段。精餾塔總的物料平衡是單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)料量（F）等于單位時(shí)間內(nèi)塔頂餾出液量（P）與單位時(shí)間內(nèi)塔底殘液量（W

30、）之和。 F = P + W 精餾段的物料平衡是單位時(shí)間內(nèi)上升到精餾段的蒸氣量（V）等于單位時(shí)間內(nèi)下降到提餾段的液量（L）與等于單位時(shí)間內(nèi)塔頂餾出液量（P）之和。V =L + P提餾段的物料平衡是單位時(shí)間內(nèi)下降到提餾段的液量（L）等于上升到精餾段的蒸氣量（V）與單位時(shí)間內(nèi)塔底殘液量（W）之和。L= V+ W當(dāng)進(jìn)料量為F，則進(jìn)料板上增添的液流為F，下降到提餾段的液量應(yīng)該是,L= L +F，又因?yàn)?F = P + W、V =L + P 、 L= V+ W。則 L= V+ W = V+ F P = V+ F （ VL）= V V+ F + L; 又因?yàn)閂 V+ F + L = L +F3可得到V=

31、V+（1）F當(dāng)回流比、塔頂餾出物的組成為規(guī)定值時(shí)，進(jìn)料狀況發(fā)生變化，值也將發(fā)生變化，由于L= L +F，這直接影響到提餾段回流液量的改變，最終值的改變將引起理論塔板數(shù)和精餾段、提餾段的塔板數(shù)分配的改變，從而使進(jìn)料塔板的位置也隨之改變。例如，某塔設(shè)計(jì)為泡點(diǎn)進(jìn)料，當(dāng)改為冷液進(jìn)料時(shí)，則精餾段塔板數(shù)過(guò)多，提餾段塔板數(shù)不足，結(jié)果是塔頂產(chǎn)品質(zhì)量可能提高，而釜液中輕組分的蒸出則不完全。若改為氣液混合進(jìn)料、或飽和蒸氣、過(guò)熱蒸氣進(jìn)料，則精餾段塔板數(shù)不足，提餾段塔板數(shù)過(guò)多，其結(jié)果是塔頂產(chǎn)品中重組分含量超過(guò)規(guī)定，而釜液輕組分含量比規(guī)定值低，同時(shí)增加了塔頂冷凝器的冷劑的消耗量，減少了塔釜的熱劑消耗。在精餾塔內(nèi)，只有當(dāng)

32、進(jìn)料為飽和蒸氣時(shí)（=0），才能L= L。同理，由V= V+（1）F可知，只有當(dāng)進(jìn)料為正在沸點(diǎn)的液體時(shí)（=1），才能V= V生產(chǎn)中多用泡點(diǎn)進(jìn)料，此時(shí)，精餾段、提餾段上升蒸氣的流量相等，故塔徑一樣，設(shè)計(jì)計(jì)算也比較方便。04、進(jìn)料組份的變化對(duì)精餾操作有什么影響？進(jìn)料組份的變化直接影響精餾操作，當(dāng)進(jìn)料中重組份的濃度增加時(shí)，精餾段的負(fù)荷增加。對(duì)于固定了精餾段塔板數(shù)的塔來(lái)說(shuō)，將造成重組份帶到塔頂，使塔頂產(chǎn)品質(zhì)量不合格。若進(jìn)料中輕組份的濃度增加時(shí)，此時(shí)精餾段的負(fù)荷增加。對(duì)于固定了提餾段塔板數(shù)的塔來(lái)說(shuō)，將造成提餾段輕組份蒸出不完全，釜液中輕組份的損失加大。同時(shí)，進(jìn)料組成的變化還將引起全塔物料平衡和工藝條件的變

33、化。組份變輕，則塔頂餾份增加，釜液排出量減少。此時(shí)，全塔溫度下降，塔壓升高。組成變重，情況相反。進(jìn)料組成變化時(shí)，可采取如下措施：（1）改進(jìn)料口 組成變重時(shí)，進(jìn)料口往下改；組成變輕時(shí)，進(jìn)料口往上改。（2）改變回流比 組成變重時(shí)，加大回流比；組成變輕時(shí)，減少回流比。（3）調(diào)節(jié)冷劑和熱劑量 根據(jù)組成的變動(dòng)情況，相應(yīng)地調(diào)節(jié)塔頂冷凝器的冷劑和塔釜熱劑量，維持塔頂及塔底產(chǎn)品質(zhì)量不變。5、進(jìn)料溫度的變化對(duì)精餾操作有什么影響?進(jìn)料溫度的變化對(duì)精餾操作的影響是很大的。總的來(lái)講，進(jìn)料溫度降低，將增加塔底蒸發(fā)釜的熱負(fù)荷，減少塔頂冷凝器的冷負(fù)荷；進(jìn)料溫度升高，則增加塔頂冷凝器的冷負(fù)荷，減少塔底蒸發(fā)釜的熱負(fù)荷。當(dāng)進(jìn)料溫

34、度的變化幅度過(guò)大時(shí)，通常會(huì)影響整個(gè)塔身的溫度，從而改變汽液平衡組成。例如：在進(jìn)料溫度過(guò)低，塔釜的加熱蒸汽量沒(méi)有富裕的情況下，將會(huì)使塔底餾分中輕組分含量增加。進(jìn)料溫度的的改變，意味著進(jìn)料狀態(tài)的改變，而進(jìn)料狀態(tài)的改變將影響精餾段、提餾段負(fù)荷的改變，進(jìn)而產(chǎn)品質(zhì)量、物料平衡都將發(fā)生改變。因此，進(jìn)料溫度是影響精餾塔操作的重要因素之一。6、塔內(nèi)上升蒸汽的速度和蒸發(fā)釜加熱量波動(dòng)對(duì)精餾操作有什么影響？塔內(nèi)上升蒸汽的速度大小，直接影響著傳質(zhì)效果。一般地說(shuō)，塔內(nèi)最大上升蒸汽的速度應(yīng)比液泛速度小一些。工藝上常選擇最大允許速度為液泛速度的80%。速度過(guò)低會(huì)使塔板效率顯著下降。影響塔內(nèi)上升蒸汽速度的主要因素是蒸發(fā)釜的加

35、熱量。在釜溫保持穩(wěn)定的情況下，加熱量增加，內(nèi)上升蒸汽的速度加大；加熱量減少，內(nèi)上升蒸汽的速度減少。應(yīng)該注意，加熱量調(diào)節(jié)范圍過(guò)大、過(guò)猛，有可能造成液泛或泄漏。7、回流比的大小對(duì)精餾操作有什么影響？操作中以改變回流比的大小來(lái)保證產(chǎn)品的質(zhì)量。當(dāng)塔頂餾分中重組份含量增加時(shí)，常采用加大回流比的方法將重組份壓下去，以使產(chǎn)品質(zhì)量合格。當(dāng)精餾段的輕組份下到提餾段造成塔下部溫度降低時(shí)，可以用適當(dāng)減少回流比的辦法以使塔下部溫度提起來(lái)。增加回流比，對(duì)從塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品的精餾塔來(lái)說(shuō)，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，但是卻要降低塔的生產(chǎn)能力，增加水、電、汽的消耗。回流比過(guò)大，將會(huì)造成塔內(nèi)物料的循環(huán)量過(guò)大，甚至能導(dǎo)致液泛，破壞塔的正常操作

36、。8、塔頂冷劑量的大小對(duì)精餾操作有什么影響？對(duì)采用內(nèi)回流操作的塔，其冷劑量的大小，對(duì)精餾操作的影響比較顯著；同時(shí)也是影響回流量波動(dòng)的主要因素。對(duì)于采用外回流的塔，同樣會(huì)由于冷劑量的波動(dòng)，在不同程度上影響精餾塔的操作。例如，冷劑量減少，將使冷凝器的作用變差，冷凝液量減少，而在塔頂產(chǎn)品的液相采出量作定值調(diào)節(jié)時(shí)，回流量勢(shì)必減少。假如冷凝器還有過(guò)冷作用（即通常所稱的冷凝冷卻器）時(shí)，則冷劑量的減少，還會(huì)引起回流液溫度的升高。這些都會(huì)使精餾塔的頂溫升高，塔頂產(chǎn)品中重組份含量增多，質(zhì)量下降。9、塔頂采出量的大小對(duì)精餾操作有什么影響？塔頂采出量的大小和該塔進(jìn)料量的大小有著相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)料量增大，采出量應(yīng)增大

37、。( b: * x! p # G4 _) l7 : m眾所周知，采出量只有隨進(jìn)料量變化時(shí)，才能保持塔內(nèi)固定的回流比，維持塔的正常操作，否則將會(huì)破壞塔內(nèi)的氣液平衡。例如，當(dāng)進(jìn)料量不變時(shí)，對(duì)采用內(nèi)回流的塔，若塔頂采出量增大，則回流比勢(shì)必減少，引起各板上的回流液量減少，氣液接觸不好，傳質(zhì)效率下降；同時(shí)操作壓力也將下降，各板上的氣液相組成發(fā)生變化。結(jié)果是重組分被帶到塔頂，塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量不合格。在強(qiáng)制回流的操作中，如果進(jìn)料量不變，塔頂采出量突然增大，則易造成回流液槽抽空?；亓饕阂恢袛啵敎鼐蜕?，這同樣也會(huì)影響塔頂產(chǎn)品質(zhì)量下降。如果進(jìn)料量加大，但塔頂采出量不變，其后果是回流比增大，塔內(nèi)物料增多，上升蒸汽

38、速度增大，塔頂與塔釜的壓差增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起液泛。10、塔底采出量的大小對(duì)精餾操作有什么影響？塔釜保持穩(wěn)定的液面，是維持釜溫恒定的首要條件。塔釜液面的變化，又主要決定于塔底采出量的大小。當(dāng)塔底采出量過(guò)大時(shí)，會(huì)造成塔釜液面降低或抽空。這將使通過(guò)蒸發(fā)釜的釜液循環(huán)量減少，從而導(dǎo)致傳熱不好，輕組份蒸不出去，塔頂、塔底的產(chǎn)品均不合格。如果是使用列管式蒸發(fā)釜，由于循環(huán)液量太小，使釜液經(jīng)過(guò)上半部列管時(shí)形成過(guò)熱氣體，表現(xiàn)為揮發(fā)管的氣體溫度較高，而釜溫卻較低。如果塔底采出量過(guò)小，將會(huì)造成塔釜液面過(guò)高（嚴(yán)重時(shí)，會(huì)超過(guò)揮發(fā)管甚至于淹塔），增加了釜液循環(huán)的阻力，同樣造成傳熱不好，釜溫下降。特別應(yīng)指出，對(duì)于易聚合的物料

39、，釜液面過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)造成停留時(shí)間加長(zhǎng)，增加聚合的可能性。另外，維持一定的釜液面還起著液封的作用，以確保安全生產(chǎn)。11、精餾塔的操作總結(jié)精餾塔的操作，主要掌握三個(gè)平衡。物料平衡 F=D+W與FxFi=DxDi+WxWi式中F進(jìn)料量；D塔頂出料量；W塔底出料量；xFi進(jìn)料組成；xDi塔頂出料組成:xWi塔底出料組成。物料平衡體現(xiàn)了塔的生產(chǎn)能力，它主要是靠進(jìn)料量和塔頂、塔釜采出量來(lái)調(diào)節(jié)。當(dāng)塔的操作不符合總的物料平衡時(shí)，這可以從塔壓差的變化上看出，進(jìn)得多，取得少，則塔壓差上升。對(duì)于應(yīng)該固定的精餾塔來(lái)講，塔壓差應(yīng)在一定的范圍內(nèi)。塔壓差過(guò)大，說(shuō)明塔內(nèi)上升蒸汽的速度過(guò)大，霧沫夾帶嚴(yán)重，甚至發(fā)生液泛，破壞

40、塔的正常操作；塔壓差過(guò)小，表明塔內(nèi)上升蒸汽的速度過(guò)小，塔板上氣液湍動(dòng)的程度過(guò)低、傳質(zhì)效果差，對(duì)篩板、浮閥、浮噴、斜孔等塔半還容易產(chǎn)生泄漏，降低塔板效率。如果精餾塔的操作不符合對(duì)某組份的物料平衡式時(shí)，將有兩種表現(xiàn)：DxDiFxFiWxWi，在這種情況下，輕組份采出量超過(guò)了物料平衡的量，使塔內(nèi)的物料組成變重，全塔溫度逐步升高，塔頂餾份中重組份濃度增加，以致使質(zhì)量不合格。例如，甲醇生產(chǎn)中加壓塔的回流量是定值調(diào)節(jié)，如果定值過(guò)小，則采出量就過(guò)大，將造成精甲醇產(chǎn)品的蒸餾量降低，而干點(diǎn)升高，質(zhì)量不合格。WxWiFxFiDxDi，這種情況和第一種情況相反，重組份的采出量超過(guò)了物料平衡的量，全塔的物料組成將隨著

41、操作的進(jìn)行而逐漸變輕，塔身溫度下降，特別是釜溫明顯下降、釜液中輕組份的濃度增加。由此可見，物料平衡掌握不好，將使整個(gè)塔的操作處混亂狀況，達(dá)不到預(yù)期的目的。所以物料平衡是塔操作中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。另外，如果正常的物料平衡受到破壞，那么，氣液平衡也達(dá)不到預(yù)想的效果，隨之而來(lái)的是熱量平衡也得重新調(diào)整。（2）氣液平衡 yi = piXi 或yi = KiXi式中yi混合氣中i組分的摩爾數(shù)；pi純組份I在該溫度下的飽和蒸汽壓；Xi溶液中i組份的摩爾數(shù)；Ki氣液平衡常數(shù)。氣液平衡主要體現(xiàn)了產(chǎn)品的質(zhì)量及損失情況。它是靠調(diào)節(jié)塔的操作條件（溫度、壓力）及塔板上氣液接觸的情況來(lái)達(dá)到的。因?yàn)橹挥性跍囟取毫潭〞r(shí)，才

42、有確定的氣液平衡組成。精餾塔的操作溫度和壓力是根據(jù)塔的分離任務(wù)（即關(guān)鍵組份的分離度）決定的。當(dāng)溫度、壓力發(fā)生變化時(shí)，氣液平衡所決定的組成就發(fā)生變化，產(chǎn)品的質(zhì)量及損失情況也發(fā)生變化。但是，氣液平衡組成又是靠在每塊塔板上氣液互相接觸進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱而實(shí)現(xiàn)的。這就是說(shuō)，氣液平衡是和物料平衡密切相關(guān)。物料平衡掌握得好，塔內(nèi)上升蒸汽的速度合適，氣液接觸好，則傳質(zhì)效率高，每塊板上的氣、液組成就愈接近于平衡組成，也就是常說(shuō)的板效率高；反之則低。當(dāng)然，溫度、壓力也會(huì)隨物料平衡的改變而變化?？傊畾庖浩胶獾慕M成與物料平衡有著不可分割的關(guān)系。反過(guò)來(lái)，溫度、壓力的改變又可造成塔板上氣相和液相的相對(duì)量的改變，從而破壞原來(lái)

43、的物料平衡。例如，在甲醇生產(chǎn)中，釜溫低于規(guī)定值，會(huì)使塔板上的液相量增加，蒸氣量減少，釜液量增加，甲醇組份下移，頂部甲醇量減少；當(dāng)頂溫高于規(guī)定值，就會(huì)使塔板上的氣相量增加，液相量減少，頂部產(chǎn)物量增加，釜液量減少。這些都會(huì)破壞正常的物料平衡。（3）熱量平衡 Q冷凝 = Q汽化（對(duì)每塊塔板）與 Q入 = Q出 + Q損（指全塔）式中Q冷凝每塊塔板上氣相的冷凝熱量；Q汽化每塊塔板上液相的汽化熱量；Q入物料帶入的總熱量及外加熱總量；Q出物料帶出的總熱量；Q損全塔損失的熱量。熱量平衡是物料平衡和氣液平衡得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。沒(méi)有塔釜供熱就沒(méi)有上升蒸汽，沒(méi)有塔頂冷凝就沒(méi)有回流液，整個(gè)精餾過(guò)程就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。而熱量平衡

44、又是依依附于物料平衡和氣液平衡的。例如，進(jìn)料量或組成發(fā)生了改變，則塔釜耗熱量及塔頂耗冷量均應(yīng)該作相應(yīng)的改變。否則，不是回流量過(guò)小影響甲醇的質(zhì)量，就是回流比過(guò)大造成不必要的浪費(fèi)。當(dāng)塔的操作壓力、溫度發(fā)生了改變（即氣液平衡組成），則每塊板上氣相冷凝的放熱量和液體汽化的吸熱量也會(huì)發(fā)生改變，總之都體現(xiàn)在塔釜供熱和塔頂取熱的變化上。反過(guò)來(lái)，熱量平衡發(fā)生了變化也會(huì)影響物料平衡和氣液平衡的改變。例如，加熱釜的供熱不夠，就會(huì)造成釜溫達(dá)不到規(guī)定值，回流比降低，形成塔內(nèi)操作紊亂，致使：物料平衡破壞，釜液排出量增多，塔頂餾出量減少，對(duì)塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品的工藝關(guān)系來(lái)說(shuō)，塔的生產(chǎn)能力下降。氣液平衡破壞，塔內(nèi)的上升蒸氣量減少，

45、氣液接觸變差，傳質(zhì)效率下降，同時(shí)氣相中重組份含量減少，液相中輕組份含量增加，釜液中輕組份損失增大。粗甲醇精餾過(guò)程的正常操作，就是通過(guò)調(diào)節(jié)的手段，掌握好三個(gè)平衡。一般都是根據(jù)塔的負(fù)荷，給塔釜一定的供熱量，建立起熱量平衡；隨之達(dá)到一定的氣液平衡，然后用物料平衡作為經(jīng)常的手段，控制熱量平衡和氣液平衡的穩(wěn)定。操作中往往是物料平衡首先改變（負(fù)荷、組成），相應(yīng)通過(guò)調(diào)節(jié)熱量平衡（回流量、回流比），而達(dá)到氣液平衡的目的（包括精甲醇質(zhì)量、殘液中含醇量、重組份的濃縮程度等）。自然，當(dāng)塔釜供熱量改變時(shí)使熱量平衡遭受破壞，則應(yīng)調(diào)節(jié)供熱量（一般自動(dòng)控制）使恢復(fù)平衡，同時(shí)輔以物料平衡的調(diào)節(jié)（甚至塔負(fù)荷），勿使塔內(nèi)氣液平衡

46、受到嚴(yán)重破壞。12、輔助設(shè)備對(duì)精餾操作有什么影響？精餾操作離不開塔底蒸發(fā)釜、塔頂冷凝器和輸送泵等。在正常生產(chǎn)中這些設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況均應(yīng)滿足精餾塔操作的要求，否則將使精餾塔的生產(chǎn)能力受到限制，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使整個(gè)操作過(guò)程無(wú)法進(jìn)行下去。例如，蒸發(fā)釜在生產(chǎn)過(guò)程中，可能會(huì)因某些不飽和烴的聚合，而堵塞列管，使傳熱面積減小，造成塔的生產(chǎn)能力下降甚至于被迫停車。塔頂冷凝器同樣會(huì)由于使用的水質(zhì)不好、列管結(jié)垢而降低冷凝效率，使塔的生產(chǎn)能力下降，無(wú)法執(zhí)行正常的工藝條件。當(dāng)正常的生產(chǎn)工藝受到破壞時(shí)，不僅要從精餾塔的工藝過(guò)程去找原因，也應(yīng)把輔助設(shè)備的狀況考慮進(jìn)去。13、塔的安裝對(duì)精餾操作有什么影響？不同的物料和不同的工藝過(guò)

47、程，對(duì)塔設(shè)備提出的要求是不同的。但是，一般總希望塔設(shè)備的適用能力高，生產(chǎn)能力大，操作穩(wěn)定。對(duì)于一個(gè)定型的塔設(shè)備來(lái)說(shuō)，由于安裝的有問(wèn)題，就可能會(huì)達(dá)不到以上的要求 。如塔身、塔板、溢流堰、降液管等，在安裝時(shí)若不合乎要求，都可能對(duì)精餾操作帶來(lái)影響。（1）塔身 塔身要求垂直，一般傾斜不能超過(guò)千分之一，否則將會(huì)在塔板上造成死區(qū)（如圖4-1）。對(duì)于直徑在600毫米以下的小型精餾塔，如果塔板的安裝是先分節(jié)安裝，然后再組裝的話，則塔身的不垂直將直接影響全塔的所有塔板的水平度，使塔的效率降 （2）塔板 塔板要求水平，其水平度用水平儀測(cè)定不能超過(guò)2毫米。如果塔板不水平，將造成板面上的液層高度不均，塔內(nèi)上升蒸汽易從

48、液層高度較小的淺處穿過(guò)（如圖4-2），從而很難保證塔板的效率。這對(duì)篩板塔的影響尤為嚴(yán)重。（3）溢流口 溢流口與下層塔板的距離（如圖4-3），應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)能力和下層溢流堰的高度而定。但必須滿足溢流口插入受液盤的液體之中，以封住上升蒸汽。如果溢流口與下層塔板的距離過(guò)近，則可能造成上層塔板的回流因?yàn)橐后w不能順利地流入下層塔板，使上層塔板的液層增高，下層塔板的壓力增大，嚴(yán)重時(shí)造成液泛。溢流口過(guò)高，超過(guò)溢流堰高度時(shí)，上升蒸汽“走短路”，從溢流管直接上升到上層塔板，起不到液封作用，影響塔板的效率。安裝時(shí)，對(duì)于各種具體的板型都有不同程度的要求，如果不按要求去安裝，將可能使塔的生產(chǎn)效果大大下降。14、篩板塔在操

49、作上有什么要求？篩板塔的塔板結(jié)構(gòu)具有操作彈性小的特點(diǎn)，在操作上要求較為嚴(yán)格。汽速不能低于最小值（約0.1米/秒），否則液體易從篩孔漏掉，使傳質(zhì)效率下降。（2）汽速不能過(guò)大，否則，塔板上的液體被汽流吹散而形成干板。這一方面容易產(chǎn)生霧沫夾帶，另一方面也會(huì)使塔板上沒(méi)有傳質(zhì)過(guò)程，精餾效率下降。（3）塔板的水平度要求嚴(yán)格，水平度差時(shí)，塔板的傾斜度大，容易產(chǎn)生氣體從液面的淺處通過(guò)而不能與液體充分接觸的現(xiàn)象，降低精餾效果。15、預(yù)精餾塔的作用是什么？預(yù)精餾塔的作用。脫除輕組份有機(jī)雜質(zhì)，如二甲醚、甲酸甲酯等，以及溶解在粗甲醇中的合成氣。加水萃取，脫除與甲醇沸點(diǎn)相近的輕餾份，以及分離與甲醇沸點(diǎn)接近的甲醇-烷烴共

50、沸物。通過(guò)預(yù)精餾后，含水甲醇的高錳酸鉀值至少達(dá)1分以上，pH值控制在89。如對(duì)精甲醇中乙醇含量有特殊要求時(shí)，則預(yù)精餾塔對(duì)乙醇的共沸物有部分預(yù)脫除的作用。16、預(yù)精餾塔塔頂冷凝溫度控制的意義是什么？以輕組分為主大部分有機(jī)雜質(zhì)是通過(guò)預(yù)精餾塔塔頂冷凝器，未被冷凝，再經(jīng)排放槽后放空脫除的。冷凝溫度起著分水嶺的作用，控制得高低對(duì)脫除雜質(zhì)的成分有著直接的關(guān)系。粗甲醇雜質(zhì)的含量及成分雖主要決定催化劑的選擇，但催化劑溫度及壓力的變化，對(duì)雜質(zhì)成分及總量均有較大的影響。催化劑進(jìn)入中后期，隨著反應(yīng)溫度及壓力的升高，雜質(zhì)中中高沸點(diǎn)的成分及含量有了顯著的增加。合成壓力/MPa20022024026028030050.1

51、0.20.20.40.40.570.10.20.30.50.70.8100.10.30.30.40.60.8150.10.20.20.30.50.6200.10.20.20.40.60.8上表列出不同條件下合成粗甲醇（銅催化劑）的雜質(zhì)含量。20 MPa 在200溫度下雜質(zhì)含量為0.1%，而在300溫度下雜質(zhì)含量為0.8%。通常以測(cè)定粗甲醇中乙醇含量來(lái)粗略判定粗甲醇中雜質(zhì)總量情況，如催化劑早期乙醇150200mg/kg，催化劑后期則達(dá)10002000 mg/kg以上。預(yù)精餾塔塔頂冷凝溫度一成不變的控制，不能適應(yīng)粗甲醇成分及含量變化的要求。同樣將冷凝溫度控制在3040，如果在催化劑早期產(chǎn)品水溶性及

52、穩(wěn)定性是達(dá)標(biāo)的，在催化劑后期就可能不達(dá)標(biāo)。因此，隨著催化劑進(jìn)入中后期，合成反應(yīng)溫度及壓力的升高，冷凝溫度也應(yīng)逐步提高，以利于雜質(zhì)的有效脫除。自然，塔頂冷凝溫度的控制，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，也應(yīng)防備減少甲醇的蒸餾損失。17、控制精餾塔提餾段靈敏板溫度的好處是什么？在精餾塔的逐板計(jì)算中，可以發(fā)現(xiàn)某一板或某一段板液的組成變化較大，因而反映出的溫度變化也較大。在操作中發(fā)生變化使物料平衡被破壞時(shí)，該板或該區(qū)域板段的溫度變化最靈敏。實(shí)際生產(chǎn)中就選取其中一塊板作為靈敏板，以此溫度來(lái)控制物料的變化。精餾塔提餾段的靈敏板選在自下而上第812塊板處，稱雜醇油采出溫度，一般控制8894。控制該點(diǎn)溫度的好處： 變化靈

53、敏，調(diào)節(jié)準(zhǔn)確。可以提前看出物料的變化趨勢(shì)，提前調(diào)節(jié)。溫度升高說(shuō)明重組分上移，溫度下降說(shuō)明輕組分下移，特別是溫度下降時(shí)，應(yīng)提前加大塔頂采出或減少入料。必要時(shí)，增加雜醇油采出，避免甲醇和中沸組分下移到塔釜，從而造成塔底排出殘液中甲醇及COD超標(biāo)。18、控制精餾塔精餾段靈敏板溫度的好處是什么？與提餾段靈敏板意義相仿，在精餾段也選取反應(yīng)靈敏處作為靈敏板溫度。從塔頂直至塔的中部溫差很小，頂溫變化幅度也很小，必然是在物料很不平衡的狀況下，才能明顯反映出來(lái)，往往容易調(diào)節(jié)滯后，造成大幅度的波動(dòng)，并重組分容易帶至產(chǎn)品，影響質(zhì)量。而塔中部的溫度與濃度改變較大，只要控制在一定范圍內(nèi)，就可以保證塔頂溫度和組分；當(dāng)物料

54、平衡一旦破壞，此處塔溫反應(yīng)最靈敏，所以將精餾段的靈敏板溫度選在自下而上第2630塊板處（也有選在36塊板），溫度控制在;7680。通過(guò)預(yù)先調(diào)節(jié)，以保證全塔特別是塔頂溫度的穩(wěn)定。在正常生產(chǎn)條件下，這個(gè)溫度的維持，是全塔物料平衡的關(guān)鍵。19、精餾塔塔頂溫度控制的意義是什么？#精餾塔塔頂溫度是決定甲醇產(chǎn)品質(zhì)量的重要條件。實(shí)質(zhì)上是在操作壓力下純甲醇的沸點(diǎn)溫度，常壓精餾塔一般控制在6667。如在塔壓穩(wěn)定的前提下，塔頂溫度升高，則說(shuō)明塔頂重組分增加，使沸程和高錳酸鉀值超標(biāo)。這時(shí)必須判明是工藝原因還是設(shè)備冷凝器泄漏原因。前者往往是由于塔內(nèi)重組分上升，后者則由于塔外水分被回流帶至塔頂；是工藝原因則應(yīng)調(diào)節(jié)蒸汽量

55、和回流量；如是回流比小則應(yīng)增加蒸汽量，提高回流比，必要時(shí)可減少或暫停采出精 甲醇，待頂溫正常后再采出產(chǎn)品，以保證塔內(nèi)物料平衡。如果設(shè)備冷凝器泄漏，則應(yīng)停車，消除泄漏點(diǎn)，然后恢復(fù)正常生產(chǎn)。20、精餾塔釜底溫度控制的意義是什么？如果塔內(nèi)分離效果很好，釜液接近水的單一組分，其沸點(diǎn)為106110（與塔釜壓力有關(guān)）。維持正常的釜底溫度，可以避免輕組分流失，提高甲醇的回收率；也可減少殘液的污染作用。如果塔釜溫度降低，往往是由于輕組分帶至殘液中，或是熱負(fù)荷驟減，也有可能是塔下部重組分（恒沸物，沸點(diǎn)比水低）過(guò)多所造成。這時(shí)需判明情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，如調(diào)節(jié)回流（增加熱負(fù)荷），增加甲醇采出（要參看精餾段靈敏板溫度），增

56、加重組分采出等，必要時(shí)需減少入料量。五、開車前的準(zhǔn)備工作、開車及停車1、精餾塔安裝完畢后，在開車前要做哪些準(zhǔn)備工作？精餾塔安裝完畢后，首先要進(jìn)行強(qiáng)度試壓，然后是吹洗塔和管線，氣密試驗(yàn)，貫通流程，上述工作結(jié)束后方可驗(yàn)收交付生產(chǎn)使用。應(yīng)該指出，強(qiáng)度試壓和氣密性試驗(yàn)的順序不能顛倒，否則將隱藏著不安全因素。2、設(shè)備的強(qiáng)度試壓有什么具體要求？設(shè)備安裝完畢后，首先要進(jìn)行強(qiáng)度試壓，一般用水作為試壓介質(zhì)。試驗(yàn)壓力應(yīng)為設(shè)備的設(shè)計(jì)圖紙所規(guī)定的壓力。如果圖紙上沒(méi)有具體的要求，一般情況下，可按如下規(guī)程進(jìn)行：對(duì)工作壓力在5公斤/厘米2以下的設(shè)備，試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.5倍（鑄鐵塔除外）；工作壓力在5公斤/厘米2以上者

57、，試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.25倍；工作壓力不到2公斤/厘米2時(shí)，試驗(yàn)壓力為2公斤/厘米2。對(duì)于操作壓力為常壓的容器，可以只進(jìn)行盛水試漏。試驗(yàn)時(shí)設(shè)備的壓力要逐漸地升高。發(fā)現(xiàn)有泄漏或其它的缺陷時(shí)，必須降至常壓，不準(zhǔn)帶壓檢修設(shè)備，以免發(fā)生意外。檢修完后重新升壓，再次進(jìn)行檢查。在試壓過(guò)程中，要遵守以下幾點(diǎn)。（1）在強(qiáng)度試壓中，升至規(guī)定的壓力后，須停壓5分鐘，然后降至工作壓力，用重量為0.51.5公斤的榔頭沿焊縫兩邊150毫米的地方敲擊，觀察是否有滲漏和變形。（2）一小時(shí)內(nèi)允許的壓力下降值為：設(shè)備的容積在1米3以下時(shí)，允許下降值小于1%；設(shè)備的容積在13米3以下時(shí)，允許下降值小于0.5%；設(shè)備的容積在3

58、米3以上時(shí)，允許下降值小于0.2%；（3）強(qiáng)度試壓的介質(zhì)一般用常溫水，水應(yīng)從設(shè)備的低點(diǎn)注入，以便使設(shè)備內(nèi)的氣體由設(shè)備的最高點(diǎn)處放空。3、新設(shè)備或大修后的設(shè)備為什么要進(jìn)行設(shè)備及管線的吹洗？吹洗的目的是為了除去在安裝 過(guò)程中留在設(shè)備或管線內(nèi)的灰塵和焊條、鐵屑等雜物。吹洗的氣體一般用壓縮空氣。吹洗的檢查方法是用白紗布在吹洗流程的末尾處檢查，無(wú)黑點(diǎn)時(shí)為吹洗合格。吹洗氣的走向應(yīng)該是從設(shè)備 的最高點(diǎn)往低處吹。4、設(shè)備在投產(chǎn)前為什么要進(jìn)行氣密性試驗(yàn)？有什么具體要求？氣密性試驗(yàn)的目的在于通過(guò)試驗(yàn)保證設(shè)備密閉不漏，若有泄漏，可消除在開車之前。這樣就防止了有毒、易燃易爆物料的泄漏，保證了連續(xù)、正常的生產(chǎn)。氣密試驗(yàn)

59、要求如下。（1）氣密性試驗(yàn)的介質(zhì)，最常用的為空氣；但對(duì)試驗(yàn)后不允許用空氣存在的設(shè)備，則應(yīng)用氮?dú)?。如物料減少氮?dú)庥昧?，可先用空氣試?yàn)，合格后，再用氮?dú)庵脫Q空氣。化驗(yàn)空氣中的氧含量，合格后方可投料生產(chǎn)。（2）檢驗(yàn)用的壓力表應(yīng)適當(dāng)提高精度，便于檢查泄漏情況。（3）氣密性試驗(yàn)的壓力一般為工作壓力的1.1倍。對(duì)于工作壓力在5公斤/厘米2以上設(shè)備，試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.05倍；減壓設(shè)備一般為2公斤/厘米2，對(duì)于高溫下運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備另有特殊的要求，應(yīng)根據(jù)工藝要求和設(shè)備設(shè)計(jì)圖紙決定。 k （4）系統(tǒng)的氣密性試驗(yàn)，規(guī)定保持壓力24小時(shí)；單體設(shè)備的氣密性試驗(yàn)，規(guī)定保持壓力8小時(shí)。（5）在試驗(yàn)過(guò)程中最好使用兩個(gè)壓力表

60、，兩支溫度各進(jìn)行測(cè)量，以便對(duì)照。（6）氣密試驗(yàn)的合格要求為每小時(shí)平均泄漏量不得大于0.25%，計(jì)算公式如下：A =1（P終T初/ P初T終） t100%3 式中A單位時(shí)間的泄漏量，%；P初、P終最初和最終試驗(yàn)的絕對(duì)壓力；T初、T終最初和最終試驗(yàn)的溫度，此處以絕對(duì)溫度表示273+T ；t總的試壓時(shí)間。5、設(shè)備投產(chǎn)前為什么要用惰性氣體置換？當(dāng)被分離的物料具有易燃、易爆的性質(zhì)，投產(chǎn)前如果不把設(shè)備內(nèi)的空氣（主要是指其中的氧氣0置換出去，加料后將存在著著火和爆炸的可能性，所以設(shè)備投產(chǎn)前必須先用惰性氣體將設(shè)備內(nèi)的空氣置換出去。置換后留下惰性氣體，由于和被分離的物料不起化學(xué)反應(yīng)，就可以消除事故隱患。惰性氣體