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,進行熱量交換和質量傳遞,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,氣液兩相的傳質并未達到平衡。

這就是說一塊實際的塔板的傳質效果同一塊理論塔板的傳質效果相比,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數(shù);--塔頂餾出液或塔釜液中組分的摩爾分數(shù);,--分別代表塔頂餾出液和塔釜液。

當塔頂、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,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構、物料的物理性質、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行測定。

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

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

在精餾操作時,無論進料量大于出料量還是出料量大于進料量,都會導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)組分的摩爾分數(shù);--塔頂餾出液中易揮發(fā)組分的摩爾分數(shù);--塔釜液中易揮發(fā)組分的摩爾分數(shù)。

由式3-5-4和式3-5-5可以看出,在進料量,,進料組成,以及產(chǎn)品的分別要求,肯定的狀況下,應嚴格保證餾出液,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精餾塔應有足夠的分別力量。

當塔板數(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。

一般應依據(jù)設計的回流比嚴格掌握回流量,即回流量為,。

3精餾塔操作時,應有正常的氣液負荷量,以避開發(fā)生嚴峻的液沫夾帶,嚴峻的漏液及溢流、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?，F(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,即3-5-9其次是進料組成有變化,輕組分含量下降。

對于前一種狀況,可采納不轉變加熱功率,而削減塔頂采出量及加大塔釜出料量和進料量的方法,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,=,-,條件下進行。

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

,,-,條件下操作很明顯,隨著過程的進行,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,即:3-5-10其二是進料組成有變化,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;此外也可視詳細狀況適當削減進料量。

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,并視詳細狀況而對進料口位置作適當調(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。

但應留意,若在精餾塔的進料量,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。