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精馏操作知识讲座精馏操作知识讲座 1 1蒸馏的概述蒸馏的概述化工生产常需将液体混合物分离以达到提纯或回化工生产常需将液体混合物分离以达到提纯或回化工生产常需将液体混合物分离以达到提纯或回化工生产常需将液体混合物分离以达到提纯或回收有用组分的目的。分离互溶液体混合物有许多收有用组分的目的。分离互溶液体混合物有许多收有用组分的目的。分离互溶液体混合物有许多收有用组分的目的。分离互溶液体混合物有许多种方法，蒸馏是广泛应用的一种方法。种方法，蒸馏是广泛应用的一种方法。种方法，蒸馏是广泛应用的一种方法。种方法，蒸馏是广泛应用的一种方法。蒸馏按操作方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精蒸馏按操作方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精蒸馏按操作方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精蒸馏按操作方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏及特殊精馏（萃取精馏）等多种方法。馏及特殊精馏（萃取精馏）等多种方法。馏及特殊精馏（萃取精馏）等多种方法。馏及特殊精馏（萃取精馏）等多种方法。按操作压力可分为常压蒸馏、加压及减压（真空）按操作压力可分为常压蒸馏、加压及减压（真空）按操作压力可分为常压蒸馏、加压及减压（真空）按操作压力可分为常压蒸馏、加压及减压（真空）蒸馏。按操作是否连续可分为连续精馏和间歇精蒸馏。按操作是否连续可分为连续精馏和间歇精蒸馏。按操作是否连续可分为连续精馏和间歇精蒸馏。按操作是否连续可分为连续精馏和间歇精馏。馏。馏。馏。按原料中所含组分数目可分为双组分（二元）蒸按原料中所含组分数目可分为双组分（二元）蒸按原料中所含组分数目可分为双组分（二元）蒸按原料中所含组分数目可分为双组分（二元）蒸馏及多组分（多元）蒸馏。馏及多组分（多元）蒸馏。馏及多组分（多元）蒸馏。馏及多组分（多元）蒸馏。2 2简单蒸馏简单蒸馏简单蒸馏：混合液加入蒸馏釜中，加热至沸腾，简单蒸馏：混合液加入蒸馏釜中，加热至沸腾，简单蒸馏：混合液加入蒸馏釜中，加热至沸腾，简单蒸馏：混合液加入蒸馏釜中，加热至沸腾，产生的蒸汽经冷凝后作为顶部产物，在蒸馏过程产生的蒸汽经冷凝后作为顶部产物，在蒸馏过程产生的蒸汽经冷凝后作为顶部产物，在蒸馏过程产生的蒸汽经冷凝后作为顶部产物，在蒸馏过程中釜内液体的易挥发组分浓度将不断下降，相应中釜内液体的易挥发组分浓度将不断下降，相应中釜内液体的易挥发组分浓度将不断下降，相应中釜内液体的易挥发组分浓度将不断下降，相应的蒸汽中的易挥发组分浓度亦随之降低。因此，的蒸汽中的易挥发组分浓度亦随之降低。因此，的蒸汽中的易挥发组分浓度亦随之降低。因此，的蒸汽中的易挥发组分浓度亦随之降低。因此，馏出液通常是按不同组成范围分罐收集的。最终馏出液通常是按不同组成范围分罐收集的。最终馏出液通常是按不同组成范围分罐收集的。最终馏出液通常是按不同组成范围分罐收集的。最终将釜液一次排出。所以简单蒸馏是一个不稳定过将釜液一次排出。所以简单蒸馏是一个不稳定过将釜液一次排出。所以简单蒸馏是一个不稳定过将釜液一次排出。所以简单蒸馏是一个不稳定过程。简单蒸馏只能使混合液部分地分离，故只适程。简单蒸馏只能使混合液部分地分离，故只适程。简单蒸馏只能使混合液部分地分离，故只适程。简单蒸馏只能使混合液部分地分离，故只适用于沸点相差较大而分离要求不高的场合，或者用于沸点相差较大而分离要求不高的场合，或者用于沸点相差较大而分离要求不高的场合，或者用于沸点相差较大而分离要求不高的场合，或者作为初步加工，粗略地分离多组分混合液，例如作为初步加工，粗略地分离多组分混合液，例如作为初步加工，粗略地分离多组分混合液，例如作为初步加工，粗略地分离多组分混合液，例如原油或煤油的初馏。原油或煤油的初馏。原油或煤油的初馏。原油或煤油的初馏。3 3简单蒸馏示意图简单蒸馏示意图4 4平衡蒸馏平衡蒸馏平平衡衡蒸蒸馏馏：平平衡衡蒸蒸馏馏又又称称为为闪闪蒸蒸，是是一一连连续续稳稳定定过过程程。原原料料连连续续进进入入加加热热器器中中，加加热热至至一一定定温温度度经经节节流流阀阀骤骤然然减减压压到到规规定定压压力力，部部分分料料液液迅迅速速汽汽化化，汽汽液液两两相相在在分分离离器器中中分分开开，得得到到易易挥挥发发组组分分浓浓度度较较高高的的顶顶部产品与易挥发组分浓度甚低的底部产品。部产品与易挥发组分浓度甚低的底部产品。5 5平衡蒸馏示意图6 6精馏原理精馏原理液体具有挥发而成为蒸汽的能力。各种液体的挥发能力液体具有挥发而成为蒸汽的能力。各种液体的挥发能力液体具有挥发而成为蒸汽的能力。各种液体的挥发能力液体具有挥发而成为蒸汽的能力。各种液体的挥发能力不同，因此，液体混合物汽化后所生成的蒸汽组成与原不同，因此，液体混合物汽化后所生成的蒸汽组成与原不同，因此，液体混合物汽化后所生成的蒸汽组成与原不同，因此，液体混合物汽化后所生成的蒸汽组成与原来液体的组成是有差别的，蒸馏就是藉液体混合物中各来液体的组成是有差别的，蒸馏就是藉液体混合物中各来液体的组成是有差别的，蒸馏就是藉液体混合物中各来液体的组成是有差别的，蒸馏就是藉液体混合物中各组分挥发性的差异而进行分离的一种操作。组分挥发性的差异而进行分离的一种操作。组分挥发性的差异而进行分离的一种操作。组分挥发性的差异而进行分离的一种操作。精馏过程的原理是利用混合物中各组分的沸点不同，在精馏过程的原理是利用混合物中各组分的沸点不同，在精馏过程的原理是利用混合物中各组分的沸点不同，在精馏过程的原理是利用混合物中各组分的沸点不同，在塔顶液相回流和塔釜气相回流的作用下，气液两相逐级塔顶液相回流和塔釜气相回流的作用下，气液两相逐级塔顶液相回流和塔釜气相回流的作用下，气液两相逐级塔顶液相回流和塔釜气相回流的作用下，气液两相逐级逐板逆相接触，进行多次的部分汽化和部分冷凝，液相逐板逆相接触，进行多次的部分汽化和部分冷凝，液相逐板逆相接触，进行多次的部分汽化和部分冷凝，液相逐板逆相接触，进行多次的部分汽化和部分冷凝，液相中的轻组分不断转移至气相中而上升到塔顶，气相中的中的轻组分不断转移至气相中而上升到塔顶，气相中的中的轻组分不断转移至气相中而上升到塔顶，气相中的中的轻组分不断转移至气相中而上升到塔顶，气相中的重组分不断转移至液相中而下降到塔底，从而达到分离重组分不断转移至液相中而下降到塔底，从而达到分离重组分不断转移至液相中而下降到塔底，从而达到分离重组分不断转移至液相中而下降到塔底，从而达到分离的目的，分别得到较纯的轻组分和重组分。的目的，分别得到较纯的轻组分和重组分。的目的，分别得到较纯的轻组分和重组分。的目的，分别得到较纯的轻组分和重组分。7 7精馏与蒸馏的区别精馏过程区别于简单蒸馏就在于有回流，回流对精馏过程区别于简单蒸馏就在于有回流，回流对精馏过程区别于简单蒸馏就在于有回流，回流对精馏过程区别于简单蒸馏就在于有回流，回流对精馏塔的操作都有重耍影响。精馏塔的操作都有重耍影响。精馏塔的操作都有重耍影响。精馏塔的操作都有重耍影响。回流：增大回流比，精馏段操作线的截距减小，回流：增大回流比，精馏段操作线的截距减小，回流：增大回流比，精馏段操作线的截距减小，回流：增大回流比，精馏段操作线的截距减小，操作线离平衡线越远，每一梯级的垂直线段及水操作线离平衡线越远，每一梯级的垂直线段及水操作线离平衡线越远，每一梯级的垂直线段及水操作线离平衡线越远，每一梯级的垂直线段及水平线段都增长，说明每层理论板的分离程度加大，平线段都增长，说明每层理论板的分离程度加大，平线段都增长，说明每层理论板的分离程度加大，平线段都增长，说明每层理论板的分离程度加大，为完成一定分离任务所需的理论板数就会减少。为完成一定分离任务所需的理论板数就会减少。为完成一定分离任务所需的理论板数就会减少。为完成一定分离任务所需的理论板数就会减少。但是增大回流比又导致冷凝器、再沸器负荷增大，但是增大回流比又导致冷凝器、再沸器负荷增大，但是增大回流比又导致冷凝器、再沸器负荷增大，但是增大回流比又导致冷凝器、再沸器负荷增大，操作费用增加，根据工艺上的要求，又要考虑设操作费用增加，根据工艺上的要求，又要考虑设操作费用增加，根据工艺上的要求，又要考虑设操作费用增加，根据工艺上的要求，又要考虑设备费用（板数多少及冷凝器、再沸器传热面积大备费用（板数多少及冷凝器、再沸器传热面积大备费用（板数多少及冷凝器、再沸器传热面积大备费用（板数多少及冷凝器、再沸器传热面积大小）和操作费用，来选择适宜回流比。小）和操作费用，来选择适宜回流比。小）和操作费用，来选择适宜回流比。小）和操作费用，来选择适宜回流比。8 8简单精馏系统构成简单精馏系统构成精馏过程的主要设备有：精馏塔、再沸器、冷凝器、回流精馏过程的主要设备有：精馏塔、再沸器、冷凝器、回流罐和输送设备等。罐和输送设备等。精馏塔以进料板为界，上部为精馏段，下部为提留段。一精馏塔以进料板为界，上部为精馏段，下部为提留段。一定温度和压力的料液进入精馏塔后，轻组分在精馏段逐渐定温度和压力的料液进入精馏塔后，轻组分在精馏段逐渐浓缩，离开塔顶后全部冷凝进入回流罐，一部分作为塔顶浓缩，离开塔顶后全部冷凝进入回流罐，一部分作为塔顶产品（也叫馏出液），另一部分被送入塔内作为回流液。产品（也叫馏出液），另一部分被送入塔内作为回流液。回流液的目的是补充塔板上的轻组分，使塔板上的液体组回流液的目的是补充塔板上的轻组分，使塔板上的液体组成保持稳定，保证精馏操作连续稳定地进行。而重组分在成保持稳定，保证精馏操作连续稳定地进行。而重组分在提留段中浓缩后，一部分作为塔釜产品（也叫残液），一提留段中浓缩后，一部分作为塔釜产品（也叫残液），一部分则经再沸器加热后送回塔中，为精馏操作提供一定量部分则经再沸器加热后送回塔中，为精馏操作提供一定量连续上升的蒸气气流。连续上升的蒸气气流。如下图所示。如下图所示。9 9简单精馏系统1010精精 馏馏精馏：若将混合液加热至沸腾但只令其部分汽化，精馏：若将混合液加热至沸腾但只令其部分汽化，精馏：若将混合液加热至沸腾但只令其部分汽化，精馏：若将混合液加热至沸腾但只令其部分汽化，则挥发性高的组分，即沸点低的组分（称为易挥则挥发性高的组分，即沸点低的组分（称为易挥则挥发性高的组分，即沸点低的组分（称为易挥则挥发性高的组分，即沸点低的组分（称为易挥发组分或轻组分）在汽相中的浓度比在液相中的发组分或轻组分）在汽相中的浓度比在液相中的发组分或轻组分）在汽相中的浓度比在液相中的发组分或轻组分）在汽相中的浓度比在液相中的浓度要高，而挥发性低的组分，即沸点较高的组浓度要高，而挥发性低的组分，即沸点较高的组浓度要高，而挥发性低的组分，即沸点较高的组浓度要高，而挥发性低的组分，即沸点较高的组分（称为难挥发组分或重组分）在液相中浓度比分（称为难挥发组分或重组分）在液相中浓度比分（称为难挥发组分或重组分）在液相中浓度比分（称为难挥发组分或重组分）在液相中浓度比在汽相中的要高。同理，混合物的蒸汽部分冷凝，在汽相中的要高。同理，混合物的蒸汽部分冷凝，在汽相中的要高。同理，混合物的蒸汽部分冷凝，在汽相中的要高。同理，混合物的蒸汽部分冷凝，则冷凝液中难挥发组分的浓度要比汽相中的高，则冷凝液中难挥发组分的浓度要比汽相中的高，则冷凝液中难挥发组分的浓度要比汽相中的高，则冷凝液中难挥发组分的浓度要比汽相中的高，反之亦然。反之亦然。反之亦然。反之亦然。多次进行部分汽化或部分冷凝以后，最终可以在多次进行部分汽化或部分冷凝以后，最终可以在多次进行部分汽化或部分冷凝以后，最终可以在多次进行部分汽化或部分冷凝以后，最终可以在汽相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到汽相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到汽相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到汽相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分。较纯的难挥发组分。较纯的难挥发组分。较纯的难挥发组分。1111精馏原理精馏原理部分汽化：指下降液相中部分轻组分吸热部分汽化：指下降液相中部分轻组分吸热后被汽化而转入气相；部分冷凝：指上升后被汽化而转入气相；部分冷凝：指上升气相中部分重组分放热后被冷凝而转入液气相中部分重组分放热后被冷凝而转入液相。相。精馏是在塔设备中进行的，可用板式塔亦精馏是在塔设备中进行的，可用板式塔亦可用填料塔。汽相和液相在塔板上或填料可用填料塔。汽相和液相在塔板上或填料表面上进行着质量传递过程。易挥发组分表面上进行着质量传递过程。易挥发组分从液相转移至汽相，难挥发组分从汽相转从液相转移至汽相，难挥发组分从汽相转移至液相移至液相 1212精馏塔设备简介1313精馏塔设备简介1414板式塔内物流传质传热过程示意图1515泡罩塔内部结构示意图1616浮阀结构示意图 舌形塔板舌形塔板 浮舌塔板浮舌塔板 网孔塔板网孔塔板1717精馏的本质精馏的本质是传质传热过程。精馏的本质是传质传热过程。质量传递过程：质量传递过程：质量传递过程：质量传递过程：根据混合物中不同组分之间存在根据混合物中不同组分之间存在根据混合物中不同组分之间存在根据混合物中不同组分之间存在的某些物性差异，使其中某个组分或某些组分从的某些物性差异，使其中某个组分或某些组分从的某些物性差异，使其中某个组分或某些组分从的某些物性差异，使其中某个组分或某些组分从一相向另一相转移以达到分离的目的，这种物质一相向另一相转移以达到分离的目的，这种物质一相向另一相转移以达到分离的目的，这种物质一相向另一相转移以达到分离的目的，这种物质在相间的转移过程称为质量传递过程。在相间的转移过程称为质量传递过程。在相间的转移过程称为质量传递过程。在相间的转移过程称为质量传递过程。精馏过程中要满足三个平衡：精馏过程中要满足三个平衡：A A：物料平衡：物料平衡B B：质量平衡：质量平衡C C：热量平衡：热量平衡1818FDWQFQDQWQCQBQL物料平衡示意图物料平衡示意图1919物料平衡介绍物料平衡介绍全塔物料衡算：全塔物料衡算：F=D+W F=D+W（进料塔顶采出（进料塔顶采出+塔塔底采出）底采出）对某一组分（轻组分）：对某一组分（轻组分）：F xF xF F=D x=D xD D+W x+W xWW操作中必须保证物料平衡，否则影响产品质量。操作中必须保证物料平衡，否则影响产品质量。精馏设备的仪表必须设计为能使塔达到物料平衡，精馏设备的仪表必须设计为能使塔达到物料平衡，以便进行稳定的操作。为了进行总体的进料平衡，以便进行稳定的操作。为了进行总体的进料平衡，塔顶和塔底的抽出量必须进行适当的控制，进料塔顶和塔底的抽出量必须进行适当的控制，进料物料不是做为塔顶产品采出，就是作为塔底产品物料不是做为塔顶产品采出，就是作为塔底产品采出，反之亦然。采出，反之亦然。2020热量平衡热量平衡QQB B+Q+QF F =Q =QC C+Q+QD D+Q+QWW+Q+QL LQBQB再沸器加热剂带入的热量再沸器加热剂带入的热量QFQF进料带入热量进料带入热量QCQC冷凝器冷却剂带出的热量冷凝器冷却剂带出的热量QDQD塔顶产品带出热量塔顶产品带出热量QWQW塔底产品带出热量塔底产品带出热量QLQL散失于环境的热量散失于环境的热量操作中要保持热量的平衡，再沸器、冷凝器的负荷要满足操作中要保持热量的平衡，再沸器、冷凝器的负荷要满足要求，才能保持平稳操作。再沸器和进料的热量输入必须要求，才能保持平稳操作。再沸器和进料的热量输入必须转移到塔顶冷凝器。如果试图使再沸器热热量输入和回流转移到塔顶冷凝器。如果试图使再沸器热热量输入和回流控制相互独立，那么该系统就不会稳定，因为热量不平衡。控制相互独立，那么该系统就不会稳定，因为热量不平衡。2121精馏塔的工艺形式主要有几种精馏塔的工艺形式主要有几种 A：要求从进料混合物中同时获得轻、重组分，分馏塔必须包括精馏段和提馏段。这种塔称为完整塔。B：除要求得到塔顶和塔底产品外，还要从塔的侧线抽出产品。必须采用由主塔和气提塔组合的复合塔工艺形式。C：只要求得到轻组分或重组分一个产品，塔的形式采用只有精馏段或只有提馏段的半截塔就可以了。2222填料型精馏塔剖面图塔2323工艺控制实现稳定的精馏操作必须保持哪两个基本实现稳定的精馏操作必须保持哪两个基本条件条件：一是进料量与出料量之间的物料平衡；二是全塔系统带入热量与带出热量各个部分之间的热量平衡。2424工艺控制工艺控制1、温度、压力、组成之间关系、温度、压力、组成之间关系l组成一定，压力组成一定，压力组成一定，压力组成一定，压力PP，温度（沸点），温度（沸点），温度（沸点），温度（沸点）TTl压力压力压力压力P P一定，组分重一定，组分重一定，组分重一定，组分重，温度，温度，温度，温度TT，温度与组成，温度与组成，温度与组成，温度与组成有一一对应关系，塔顶至塔底温度低有一一对应关系，塔顶至塔底温度低有一一对应关系，塔顶至塔底温度低有一一对应关系，塔顶至塔底温度低高，高，高，高，物料组成轻物料组成轻物料组成轻物料组成轻重，利用这个对应的关系控制重，利用这个对应的关系控制重，利用这个对应的关系控制重，利用这个对应的关系控制分离效果，保证产品质量。分离效果，保证产品质量。分离效果，保证产品质量。分离效果，保证产品质量。l塔板温度受塔压力和物料组成的影响，与加塔板温度受塔压力和物料组成的影响，与加塔板温度受塔压力和物料组成的影响，与加塔板温度受塔压力和物料组成的影响，与加热量的大小无关。热量的大小无关。热量的大小无关。热量的大小无关。常压塔中，塔顶温度接近常压塔中，塔顶温度接近常压塔中，塔顶温度接近常压塔中，塔顶温度接近于塔顶纯物料的沸点温度，塔底温度是一种于塔顶纯物料的沸点温度，塔底温度是一种于塔顶纯物料的沸点温度，塔底温度是一种于塔顶纯物料的沸点温度，塔底温度是一种或几种重组分的泡点温度。或几种重组分的泡点温度。或几种重组分的泡点温度。或几种重组分的泡点温度。2525工艺控制工艺控制2、工艺参数影响、工艺参数影响l进料温度：进料温度：进料温度：进料温度：精馏塔的进料通常接近泡点温度。精馏塔的进料通常接近泡点温度。精馏塔的进料通常接近泡点温度。精馏塔的进料通常接近泡点温度。如果进料低于泡点温度，可增大提馏段来帮如果进料低于泡点温度，可增大提馏段来帮如果进料低于泡点温度，可增大提馏段来帮如果进料低于泡点温度，可增大提馏段来帮助精馏段，这样将会提高塔顶组分纯度，降助精馏段，这样将会提高塔顶组分纯度，降助精馏段，这样将会提高塔顶组分纯度，降助精馏段，这样将会提高塔顶组分纯度，降低塔底组分纯度。相反，如果进料已经部分低塔底组分纯度。相反，如果进料已经部分低塔底组分纯度。相反，如果进料已经部分低塔底组分纯度。相反，如果进料已经部分汽化，那么精馏段将帮助提馏段，这些都是汽化，那么精馏段将帮助提馏段，这些都是汽化，那么精馏段将帮助提馏段，这些都是汽化，那么精馏段将帮助提馏段，这些都是指在假定其他参数都保持不变的情况下进行指在假定其他参数都保持不变的情况下进行指在假定其他参数都保持不变的情况下进行指在假定其他参数都保持不变的情况下进行的。的。的。的。2626工艺控制工艺控制2、工艺参数影响、工艺参数影响l塔压：塔压：塔压：塔压：在精馏时，塔压不是操作参数，这并不在精馏时，塔压不是操作参数，这并不在精馏时，塔压不是操作参数，这并不在精馏时，塔压不是操作参数，这并不意味着精馏好坏不受压力影响。意味着精馏好坏不受压力影响。意味着精馏好坏不受压力影响。意味着精馏好坏不受压力影响。在正常操作情在正常操作情在正常操作情在正常操作情况下塔压保持为常数等于设计压力，如果塔压况下塔压保持为常数等于设计压力，如果塔压况下塔压保持为常数等于设计压力，如果塔压况下塔压保持为常数等于设计压力，如果塔压增加，平衡就会改变，即对同样的精馏需要增增加，平衡就会改变，即对同样的精馏需要增增加，平衡就会改变，即对同样的精馏需要增增加，平衡就会改变，即对同样的精馏需要增加较多的热量。压力增加，分离难度增加。加较多的热量。压力增加，分离难度增加。加较多的热量。压力增加，分离难度增加。加较多的热量。压力增加，分离难度增加。2727精馏过程中可能遇到的问题精馏过程中可能遇到的问题液泛：液泛：液泛：液泛：气体通过塔板的压降随气速的增加而增大，气体通过塔板的压降随气速的增加而增大，降液管内的液面随之升高；另一方面，液体流经降液管内的液面随之升高；另一方面，液体流经降液管时，流量大阻力增加，降液管液面随之升降液管时，流量大阻力增加，降液管液面随之升高。所以气液流量的增加都会使降液管液面升高，高。所以气液流量的增加都会使降液管液面升高，严重时可将塔板上泡沫层升举到降液管顶部，板严重时可将塔板上泡沫层升举到降液管顶部，板上液体无法顺利流下，导致液流阻塞，造成上液体无法顺利流下，导致液流阻塞，造成“液泛液泛”。精馏塔发生精馏塔发生“液泛液泛”时将有部分蒸汽从降液管中经过时将有部分蒸汽从降液管中经过，在这种情况下组分的正常精馏将停止，反而会，在这种情况下组分的正常精馏将停止，反而会影响产品质量。这时应该通过降低回流量和热量影响产品质量。这时应该通过降低回流量和热量输入来减少塔的负菏，恢复正常操作。输入来减少塔的负菏，恢复正常操作。2828精馏过程中可能发生的问题精馏过程中可能发生的问题返混现象返混现象返混现象返混现象 ：在有降液管的塔板上，液体横过塔板在有降液管的塔板上，液体横过塔板与气体呈错流状态，液体中易挥发组分的浓度降与气体呈错流状态，液体中易挥发组分的浓度降沿着流动的方向逐渐下降。但是当上升气体在塔沿着流动的方向逐渐下降。但是当上升气体在塔板上是液体形成涡流时，浓度高的液体和浓度低板上是液体形成涡流时，浓度高的液体和浓度低的液体就混在一起，破坏了液体沿流动方向的浓的液体就混在一起，破坏了液体沿流动方向的浓度变化，这种现象较做返混现象。度变化，这种现象较做返混现象。返混现象能导致分离效果的下降。返混现象能导致分离效果的下降。返混现象的发返混现象的发生，受到很多因素的影响，如停留时间、液体流生，受到很多因素的影响，如停留时间、液体流动情况、流道的长度、塔板的水平度、水力梯度动情况、流道的长度、塔板的水平度、水力梯度等。等。2929精馏过程中可能发生的问题精馏过程中可能发生的问题液体泄漏液体泄漏液体泄漏液体泄漏 ：俗称漏液，塔板上的液体从上升气体通道倒流：俗称漏液，塔板上的液体从上升气体通道倒流入下层塔板的现象叫泄漏。在精馏操作中，入下层塔板的现象叫泄漏。在精馏操作中，如上升气体所如上升气体所具有的能量不足以穿过塔板上的液层，甚至低于液层所具具有的能量不足以穿过塔板上的液层，甚至低于液层所具有的位能，这时就会托不住液体而产生泄漏。有的位能，这时就会托不住液体而产生泄漏。空塔速度越空塔速度越低，泄漏越严重。其结果是使一部分液体在塔板上没有和低，泄漏越严重。其结果是使一部分液体在塔板上没有和上升气体接触就流到下层塔板，不应留在液体中的低沸点上升气体接触就流到下层塔板，不应留在液体中的低沸点组分没有蒸出去，致使塔板效率下降。因此，塔板的适宜组分没有蒸出去，致使塔板效率下降。因此，塔板的适宜操作的最低空塔速度是由液体泄漏量所限制的，正常操作操作的最低空塔速度是由液体泄漏量所限制的，正常操作中要求塔板的泄漏量不得大于塔板上液体量的中要求塔板的泄漏量不得大于塔板上液体量的10%10%。泄漏。泄漏量的大小，亦是评价塔板性能的特性之一。量的大小，亦是评价塔板性能的特性之一。筛板、浮阀塔筛板、浮阀塔板和舌形塔板在塔内上升气速度小的情况下比较容易产生板和舌形塔板在塔内上升气速度小的情况下比较容易产生泄漏。泄漏。3030精馏过程中可能发生的问题精馏过程中可能发生的问题雾沫夹带雾沫夹带雾沫夹带雾沫夹带 ：雾沫夹带是指气体自下层塔板带至上层塔板的：雾沫夹带是指气体自下层塔板带至上层塔板的液体雾滴。在传质过程中，大量雾沫夹带会使不应该上到液体雾滴。在传质过程中，大量雾沫夹带会使不应该上到塔顶的重组分带到产品中，从而降低产品的质量，同时会塔顶的重组分带到产品中，从而降低产品的质量，同时会降低传质过程中的浓度差，只是塔板效率下降。对于给定降低传质过程中的浓度差，只是塔板效率下降。对于给定的塔来说，最大允许的雾沫夹带量就限定了气体的上升速的塔来说，最大允许的雾沫夹带量就限定了气体的上升速度。影响雾沫夹带量的因素很多，诸如塔板间距、空塔速度。影响雾沫夹带量的因素很多，诸如塔板间距、空塔速度、堰高、液流速度及物料的物理化学性质等。同时还必度、堰高、液流速度及物料的物理化学性质等。同时还必须指出：雾沫夹带量与捕集装置的结构也有很大的关系。须指出：雾沫夹带量与捕集装置的结构也有很大的关系。虽然影响雾沫夹带量的因素很多，但最主要的影响因素是虽然影响雾沫夹带量的因素很多，但最主要的影响因素是空塔速度和两块塔板之间的气液分离空间。对于固定的塔空塔速度和两块塔板之间的气液分离空间。对于固定的塔来说，雾沫夹带量主要随空塔速度的增大而增大。但是，来说，雾沫夹带量主要随空塔速度的增大而增大。但是，如果增大塔板间的距离，扩大分离空间，则相应提高空塔如果增大塔板间的距离，扩大分离空间，则相应提高空塔速度。速度。3131板式塔的产品控制方案板式塔的产品控制方案灵敏板温度控制：灵敏板温度控制：l精馏塔控制最直接的质量指标是产品的组分，精馏塔控制最直接的质量指标是产品的组分，但产品组分分析周期长，滞后严重，因而温度但产品组分分析周期长，滞后严重，因而温度参数成了最常用的控制指标，即通过灵敏板进参数成了最常用的控制指标，即通过灵敏板进行控制。行控制。l一个正常操作的精馏塔当其回流比、进料组成一个正常操作的精馏塔当其回流比、进料组成等发生波动时，全塔各板的组成将发生波动，等发生波动时，全塔各板的组成将发生波动，全塔的温度分布也将发生相应的变化。在高纯全塔的温度分布也将发生相应的变化。在高纯度分离时，一般不能用测量塔顶温度的方法来度分离时，一般不能用测量塔顶温度的方法来控制馏出液质量，需找出板上温度对外界干扰控制馏出液质量，需找出板上温度对外界干扰因素反映最灵敏的塔板因素反映最灵敏的塔板灵敏板灵敏板 。3232板式塔的产品控制方案板式塔的产品控制方案灵敏板温度控制：灵敏板温度控制：l设备结构已定，生产负荷和产品比例基本不变设备结构已定，生产负荷和产品比例基本不变的操作过程中，精馏塔的进料量的操作过程中，精馏塔的进料量F F、组分、组分x x、蒸、蒸汽量、冷却剂量、釜液出料量汽量、冷却剂量、釜液出料量w w处于相对稳定处于相对稳定状态，往往是通过回流比的调节来控制灵敏板状态，往往是通过回流比的调节来控制灵敏板的温度。当灵敏板温度的温度。当灵敏板温度T T上升时，通过加大回上升时，通过加大回流量流量L L，来降低灵敏板温度；当灵敏板温度，来降低灵敏板温度；当灵敏板温度T T下下降时，通过减少回流量降时，通过减少回流量L L，来提高灵敏板温度。，来提高灵敏板温度。3333板式塔的产品控制方案板式塔的产品控制方案温差控制：温差控制：l在芳烃（在芳烃（BTXBTX）生产中，对产品纯度要求非常）生产中，对产品纯度要求非常高，为保证高精度的精馏，采取温差控制方法，高，为保证高精度的精馏，采取温差控制方法，（例如苯塔（例如苯塔5 51919板温差，甲苯塔板温差，甲苯塔2 21616板板温差），通常上面板的温度稳定，变化较小，温差），通常上面板的温度稳定，变化较小，下面板的位置是组成发生较小变化时，温度就下面板的位置是组成发生较小变化时，温度就会发生较大变化的地方。使用温差控制可以消会发生较大变化的地方。使用温差控制可以消除压力变化的影响，压力变化时，各塔板的温除压力变化的影响，压力变化时，各塔板的温度都会发生变化，但塔板间的温差变化为常数，度都会发生变化，但塔板间的温差变化为常数，使温度是组成的唯一函数。使温度是组成的唯一函数。3434板式塔的产品控制方案板式塔的产品控制方案物料平衡控制方案：物料平衡控制方案：l对于一个精馏系统来说，其主要目的是在保证对于一个精馏系统来说，其主要目的是在保证对于一个精馏系统来说，其主要目的是在保证对于一个精馏系统来说，其主要目的是在保证产品质量的情况下，得到最大的产品收率。为产品质量的情况下，得到最大的产品收率。为产品质量的情况下，得到最大的产品收率。为产品质量的情况下，得到最大的产品收率。为达到目的，主要是按照工艺要求控制塔的物料达到目的，主要是按照工艺要求控制塔的物料达到目的，主要是按照工艺要求控制塔的物料达到目的，主要是按照工艺要求控制塔的物料平衡，传统的精馏控制方法是以温度为质量指平衡，传统的精馏控制方法是以温度为质量指平衡，传统的精馏控制方法是以温度为质量指平衡，传统的精馏控制方法是以温度为质量指标，以改变回流为主要手段，见下图。标，以改变回流为主要手段，见下图。标，以改变回流为主要手段，见下图。标，以改变回流为主要手段，见下图。3535板式塔的产品控制方案板式塔的产品控制方案F1TLL1F23636板式塔的产品控制方案板式塔的产品控制方案l l上面是一个传统的精馏系统，塔底热量系统是固定的，上面是一个传统的精馏系统，塔底热量系统是固定的，上面是一个传统的精馏系统，塔底热量系统是固定的，上面是一个传统的精馏系统，塔底热量系统是固定的，保证一定的回流比。灵敏板温度是塔顶产品的间接质保证一定的回流比。灵敏板温度是塔顶产品的间接质保证一定的回流比。灵敏板温度是塔顶产品的间接质保证一定的回流比。灵敏板温度是塔顶产品的间接质量指标，调节手段是改变回流量量指标，调节手段是改变回流量量指标，调节手段是改变回流量量指标，调节手段是改变回流量F1F1，用回流罐液面，用回流罐液面，用回流罐液面，用回流罐液面L1L1的高低来控制塔顶产品的抽出量的高低来控制塔顶产品的抽出量的高低来控制塔顶产品的抽出量的高低来控制塔顶产品的抽出量F2F2，这种方案是建立，这种方案是建立，这种方案是建立，这种方案是建立在热平衡的关系上。回流量在热平衡的关系上。回流量在热平衡的关系上。回流量在热平衡的关系上。回流量F1F1的给定值是由灵敏板温的给定值是由灵敏板温的给定值是由灵敏板温的给定值是由灵敏板温度度度度T T给定的，当天气冷时，使回流温度降低，相应增加给定的，当天气冷时，使回流温度降低，相应增加给定的，当天气冷时，使回流温度降低，相应增加给定的，当天气冷时，使回流温度降低，相应增加了塔的内回流量并影响塔顶温度，此时由于塔顶温度了塔的内回流量并影响塔顶温度，此时由于塔顶温度了塔的内回流量并影响塔顶温度，此时由于塔顶温度了塔的内回流量并影响塔顶温度，此时由于塔顶温度下降温度调节器将改变回流量下降温度调节器将改变回流量下降温度调节器将改变回流量下降温度调节器将改变回流量F1F1的给定值，减少回流。的给定值，减少回流。的给定值，减少回流。的给定值，减少回流。由于塔本身操作滞后及温度测量滞后，使这一变化缓由于塔本身操作滞后及温度测量滞后，使这一变化缓由于塔本身操作滞后及温度测量滞后，使这一变化缓由于塔本身操作滞后及温度测量滞后，使这一变化缓慢而波动，这一调整直到建立新的热量平衡为止。慢而波动，这一调整直到建立新的热量平衡为止。慢而波动，这一调整直到建立新的热量平衡为止。慢而波动，这一调整直到建立新的热量平衡为止。3737板式塔的产品控制方案板式塔的产品控制方案l对一个精馏分离塔，外回流量总要比抽出量多。对一个精馏分离塔，外回流量总要比抽出量多。对一个精馏分离塔，外回流量总要比抽出量多。对一个精馏分离塔，外回流量总要比抽出量多。所以，改变产品的抽出量为主要控制质量的手所以，改变产品的抽出量为主要控制质量的手所以，改变产品的抽出量为主要控制质量的手所以，改变产品的抽出量为主要控制质量的手段比改变回流容易控制，这种方案叫段比改变回流容易控制，这种方案叫段比改变回流容易控制，这种方案叫段比改变回流容易控制，这种方案叫“直接物料直接物料直接物料直接物料平衡平衡平衡平衡”控制。控制。控制。控制。l它与传统不同的是精馏塔温度控制作主要参数它与传统不同的是精馏塔温度控制作主要参数它与传统不同的是精馏塔温度控制作主要参数它与传统不同的是精馏塔温度控制作主要参数与塔顶产品抽出量与塔顶产品抽出量与塔顶产品抽出量与塔顶产品抽出量F2F2串级，用塔顶回流罐液面串级，用塔顶回流罐液面串级，用塔顶回流罐液面串级，用塔顶回流罐液面与外回流量与外回流量与外回流量与外回流量F1F1串级，温度串级，温度串级，温度串级，温度T T与回流量并无直接与回流量并无直接与回流量并无直接与回流量并无直接关系，在系统中，是以改变塔顶产品抽出量关系，在系统中，是以改变塔顶产品抽出量关系，在系统中，是以改变塔顶产品抽出量关系，在系统中，是以改变塔顶产品抽出量F2F2为主要手段，为主要手段，为主要手段，为主要手段，F2F1F2F1。3838板式塔的产品控制方案板式塔的产品控制方案L1F1F2LT3939板式塔的产品控制方案板式塔的产品控制方案l这个方案之所以叫这个方案之所以叫这个方案之所以叫这个方案之所以叫“直接物料平衡直接物料平衡直接物料平衡直接物料平衡”是因为可以是因为可以是因为可以是因为可以把液位与外回流量的串级调整过程看作是精馏把液位与外回流量的串级调整过程看作是精馏把液位与外回流量的串级调整过程看作是精馏把液位与外回流量的串级调整过程看作是精馏塔内部自身调节过程，而温度控制直接与塔顶塔内部自身调节过程，而温度控制直接与塔顶塔内部自身调节过程，而温度控制直接与塔顶塔内部自身调节过程，而温度控制直接与塔顶产品抽出量有关。产品抽出量有关。产品抽出量有关。产品抽出量有关。l由塔温控制产品抽出属于流量控制，所以是物由塔温控制产品抽出属于流量控制，所以是物由塔温控制产品抽出属于流量控制，所以是物由塔温控制产品抽出属于流量控制，所以是物料平衡控制，而回流控制主要改变能量平衡，料平衡控制，而回流控制主要改变能量平衡，料平衡控制，而回流控制主要改变能量平衡，料平衡控制，而回流控制主要改变能量平衡，对物料平衡的影响是有规律的，这有利于减少对物料平衡的影响是有规律的，这有利于减少对物料平衡的影响是有规律的，这有利于减少对物料平衡的影响是有规律的，这有利于减少物料平衡与热量平衡的相互作用，使调节过程物料平衡与热量平衡的相互作用，使调节过程物料平衡与热量平衡的相互作用，使调节过程物料平衡与热量平衡的相互作用，使调节过程平稳。平稳。平稳。平稳。4040影响精馏操作的主要因素影响精馏操作的主要因素一、物料平衡的影响和制约一、物料平衡的影响和制约一、物料平衡的影响和制约一、物料平衡的影响和制约根据精馏塔的总物料衡算可知，对于一定的原根据精馏塔的总物料衡算可知，对于一定的原料流量料流量F F和组分和组分XFXF，只要确认了分离程度，只要确认了分离程度XDXD和和XWXW，塔顶馏出液量，塔顶馏出液量WW和塔釜残液量和塔釜残液量D D也就确定也就确定了。了。采出率为：采出率为：D/F=D/F=（XF-XWXF-XW）/（XD-XWXD-XW）不能随意增减，否则进出塔的两个组分的量的不能随意增减，否则进出塔的两个组分的量的不平衡，必然会导致塔内组分变化，操作波动，不平衡，必然会导致塔内组分变化，操作波动，影响精馏效果。影响精馏效果。操作过程中，必须保持塔顶和塔釜产品的稳定，操作过程中，必须保持塔顶和塔釜产品的稳定，物料平衡是精馏塔操作稳定的必要条件。通常物料平衡是精馏塔操作稳定的必要条件。通常以塔釜液面控制。以塔釜液面控制。4141影响精馏操作的主要因素影响精馏操作的主要因素二、塔顶回流的影响二、塔顶回流的影响二、塔顶回流的影响二、塔顶回流的影响回流比是影响精馏塔分离效果的主要因素，生产中经常用回流比来调回流比是影响精馏塔分离效果的主要因素，生产中经常用回流比来调节、控制产品的质量。当回流比增大时，精馏产品质量提高；当回流节、控制产品的质量。当回流比增大时，精馏产品质量提高；当回流比减小时，比减小时，xDxD减小而减小而xWxW增大，使分离效果变差。回流比增加，使塔增大，使分离效果变差。回流比增加，使塔内上升蒸汽量及下降液体量均增加，若塔内汽液负荷超过允许值，则内上升蒸汽量及下降液体量均增加，若塔内汽液负荷超过允许值，则可能引起塔板效率下降，此时应减小原料液流量。调节回流比的方法可能引起塔板效率