精馏塔分离原理、结构类型和控制要求
2025年02月02日 19:07:10
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精馏塔分离原理是利用混合液中各组分的相对挥发度不同(沸点不同)，即在同一温度下各组分的蒸气压不同这一性质，使液相中的轻组分(低沸物)和气相中的重组分(高沸物)互相转移，从而实现组分分离的目的。
通常，精馏塔由塔体、再沸器、冷凝冷却器、回流罐及回流泵等组成。精馏塔从结构上分，有板式塔和填料塔两大类。板式塔有多种结构形式，直径较大，内部有多层塔板。填料塔结构简单，直径较小，内部充装填料。
精馏塔是一个多输入多输出的多变量过程，其内在机理复杂，动态响应迟缓，变量之间相互关联，不同塔的工艺结构差别很大，而工艺对控制要求较高因此，控制的目标是在保证产品质量合格的前提下使塔的总收益或总成本最小(能耗)。
精馏塔设置的控制系统
1、产品质量控制
塔顶或塔底产品之一合乎规定的分离纯度，另一端成品维持在规定的范围内。
2、物料平衡控制
即塔顶、塔底采出量应和进料量相平衡，物料平衡控制是冷凝液罐(回流罐)和塔釜的进行控制，使其保持在规定的上、下限之间。
3、能量平衡控制
使精馏塔的输入、输出能量维持平衡，使塔内操作压力维持稳定。
4、约束条件控制
为了保证精馏塔正常、安全运行，必须使某些参数限制在约束条件之内。常用的限制条件有液泛限、漏液限、压力限和临界温差限等。
所谓液泛限，也叫气相速度限，即塔内气相上升速度过高时，雾沫夹带十分严重，实际上液相将从下面塔板倒流到上面塔板，产生液泛，破坏正常操作。
漏液限也叫最小气相上升速度限，当气相上升速度小于某一数值时，将产生塔板漏液，板效率会下降。防止液泛和漏液，可通过塔压降或压差来监视气相速度，一般控制气相速度在液泛点附近略小于液泛点为好。
压力限是指塔的操作压力限制，一般是操作压力限，就是说塔的操作压力不能过大，否则会影响塔内气液平衡，严重越限甚至会影响到安全生产。
临界温差限主要是指再沸器两侧的温差限度，当这一温差高于临界温差时，传热系数会急剧下降，传热量也将随之下降，不能保证塔的正常传热。
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