蒸餾塔

一、塔高

板式塔的塔高由主體高度、頂部空間高度、底部空間高度以及裙座高度等部分組成。

1、主體高度

板式塔主體高度為從塔頂?shù)谝粚铀P至塔底最后一層塔盤之間的垂直距離。蒸餾操作常用理論塔板數(shù)的多少來(lái)表述塔的高低。確定塔板效率，從理論塔板數(shù)求得實(shí)際塔板數(shù)，再乘以塔板間距，即可求得板式塔的主體高度。

2、頂部空間高度

板式塔頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P至塔頂封頭切線的距離。為了減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量，頂部空間一般取 1.2—1.5m。有時(shí)為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，必須更多地除去氣體中夾帶的霧沫，則可在塔頂設(shè)置除

沫器。如用金屬除沫器，則網(wǎng)底到塔盤的距離一般不小于塔板間距。

3、底部空間高度

板式塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭切線處的距離。當(dāng)進(jìn)料系統(tǒng)有 15min 的緩沖余量時(shí)，釜液的停留時(shí)間可取3~5min，否則須取15min。但對(duì)釜液流量大的塔，停留時(shí)間一般也取3~5min；對(duì)于易結(jié)焦的物料，在塔底的停留時(shí)間應(yīng)縮短，一般取1~1.5min。據(jù)此，根據(jù)釜液流量、塔徑即可求出底部空間高度。塔釜底部空間提供氣液分離和緩沖的空間。

4、裙座高度

塔體常由裙座支承，有時(shí)也放在框架上用支耳支承。裙座高度是指從塔底封頭切線到基礎(chǔ)環(huán)之間的高度，由工藝條件確定。

(1)泵需要的凈正吸入壓頭按塔釜的低液面進(jìn)行計(jì)算。立式熱虹吸式再沸器真空操作，需要塔裙座的高度較高。

(2)再沸器安裝高度、長(zhǎng)度等。

二、 立式熱虹吸再沸器入塔口

1、管口方位

(1)再沸器入塔口最好與最下一層塔盤的降液板平行安裝。若因塔的布置及配管等原因不能平行安裝時(shí)，必須考慮安裝擋板。

(2)再沸器入塔口要注意人塔物流不得妨礙底部受液盤內(nèi)的液體流出。

(3)如果是過(guò)熱蒸汽入塔，為防止降液管內(nèi)的液體受熱而部分汽化，過(guò)熱蒸汽入口管不宜放在降液管的旁邊。

2、管口高度

管口高度應(yīng)考慮：

(1)熱虹吸再沸器入塔口連接在塔底部最下一層塔板下一定的距離。這個(gè)距離應(yīng)能提供熱虹吸再沸器氣液相混合物(一般其氣相質(zhì)量分率占百分之五到百分之而是)氣液相分離、氣相在最下一層塔板再分布的氣相空間即可。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常熱虹吸再沸器入塔口距離上部塔盤的距離是一個(gè)多板間距，500mm左右，一般不超過(guò)800mm。

(2)高于塔釜液位上限。熱虹吸再沸器的推動(dòng)力是密度差，通常熱虹吸再沸器入口與熱虹吸再沸器人塔口的密度差并不很大，推動(dòng)力較小，如果返回口在液相區(qū)，就會(huì)加大阻力，使再沸器的流動(dòng)性變差，影響到換熱效果。另外，也造成液位不穩(wěn)定，并且再沸器出口氣液混合物沖破液層，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大力量，損壞塔板和內(nèi)件。

(3)立式熱虹吸再沸器的布置及配管要求。立式熱虹吸再沸器安裝時(shí)其列管束上端管板位置與塔釜正常液面相

平，立式熱虹吸再沸器至塔釜的連接管道應(yīng)盡量短，不允許有袋形，一般不設(shè)閥門。

三、液位計(jì)口

(1)液位計(jì)上方接管擋板

為了監(jiān)視、調(diào)整釜內(nèi)液量，塔釜上一定要設(shè)置一對(duì)液位計(jì)接口。其中上方接管口直接接在塔壁時(shí)，由于再沸器返回物料及沿塔壁下降液體等流入液面計(jì)的影響，會(huì)造成讀數(shù)不準(zhǔn)。須在上方接管處設(shè)置擋板，以使液面顯示

準(zhǔn)確、穩(wěn)定。

(2)操作液位

塔操作時(shí)塔釜液位通常有正常液位、最低液位和最高液位。在有聯(lián)鎖控制時(shí)，還設(shè)有高高液位和低低液位。液位需要根據(jù)底部空間高度確定原則來(lái)確定。正常液位一般在最高液位的百分之五十到百分之六十。

(3)液位計(jì)長(zhǎng)度

塔釜液位計(jì)長(zhǎng)度應(yīng)涵蓋操作過(guò)程中各種工況的液位范圍 (正常液位、最低液位和最高液位)，以對(duì)液位進(jìn)行監(jiān)視、調(diào)整。

四、塔釜系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)

塔釜管口有時(shí)由塔內(nèi)件廠家進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)單位審查圖紙時(shí)，需要結(jié)合塔及再沸器的布置進(jìn)行審核，關(guān)注各管口的高度設(shè)置是否合理；底部空間高度是否合理。

蒸餾塔流程

第一，確定方案。確定具體的裝置流程時(shí)需注意整個(gè)流程均使用的三段汽化方式，實(shí)現(xiàn)初餾塔以及常壓塔、減壓塔的合理化設(shè)置。

第二，確定汽化段數(shù)。綜合參考該企業(yè)原油所具備的相應(yīng)特征，建議選擇使用初餾塔設(shè)備，旨在能夠更好地適應(yīng)各類型條件情況變化。在原油材料中，溫度在三百五十?dāng)z氏度餾分之上高沸點(diǎn)餾分能夠被看作是催化裂化、餾分潤(rùn)滑油以及加氫裂化等對(duì)應(yīng)設(shè)備裝置所需運(yùn)用的主要原料。經(jīng)過(guò)對(duì)上述原因的分析，有必要實(shí)施減壓塔設(shè)備的有效設(shè)置。

第三，擇取換熱策略。結(jié)合該企業(yè)煉油實(shí)際情況以及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，綜合各方面因素，大致可得出相應(yīng)流程內(nèi)容。將四十至五十?dāng)z氏度的原油采取脫水以及脫鹽措施，而后分兩路完成換熱；常頂塔頂汽油組分冷凝冷卻，其中一部分會(huì)進(jìn)入到塔頂并起到良好的回流作用，另一部分繼續(xù)實(shí)施冷卻后由裝置輸出。在此需要注意的是，常壓蒸餾是否要采用兩段汽化流程應(yīng)根據(jù)具體條件對(duì)有關(guān)因素進(jìn)行綜合分析，如果原油所含的輕餾分多，則原油經(jīng)過(guò)一系列熱交換后溫度升高，輕餾分汽化，會(huì)造成管路壓力下降，其結(jié)果是原油泵的出口壓力升高，換熱器的耐壓能力也應(yīng)增加。

蒸餾塔節(jié)能措施

一般來(lái)說(shuō)，煉油廠可謂是擁有著巨大能耗的生產(chǎn)實(shí)體，常減壓蒸餾裝置是其中最為突出運(yùn)用的一種設(shè)備。所以說(shuō)，充分實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化運(yùn)用，將裝置能耗盡可能降至最低已然成為生產(chǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)程當(dāng)中關(guān)鍵要點(diǎn)問(wèn)題，為此需采用較為合理的節(jié)能措施。第一，優(yōu)化改進(jìn)工藝進(jìn)程，常減壓蒸餾設(shè)備建議使用初餾塔流程，旨在實(shí)現(xiàn)加熱爐負(fù)荷的有效減少；為充分減少冷卻負(fù)荷，要求常壓塔頂運(yùn)用二段冷凝回流流程；增加常壓塔的循環(huán)回流可實(shí)現(xiàn)熱流換熱溫度的優(yōu)化提高，盡可能將塔頂?shù)睦淠鋮s負(fù)荷減少，進(jìn)而提升設(shè)備對(duì)應(yīng)的熱回收率。第二，優(yōu)化操作加熱爐設(shè)備，盡可能提高使用效率；針對(duì)所產(chǎn)生的低溫余熱實(shí)施回收利用；選用新型的換熱設(shè)備，充分提升實(shí)際的換熱效率；盡可能實(shí)現(xiàn)用汽狀況的優(yōu)化改善，降低整體性消耗。

塔設(shè)備種類繁多，蒸餾塔是進(jìn)行蒸餾的一種塔式氣液接觸裝置。有板式塔與填料塔兩種主要類型。板式塔與填料塔的比較是個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，涉及的因素很多，選型時(shí)應(yīng)考慮物料性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備的性能，以及塔

設(shè)備的制造、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)和維修等。蒸餾塔蒸餾原理是將液體混合物部分氣化，利用其中各組分揮發(fā)度不同的特性，實(shí)現(xiàn)分離。塔釜為液體，塔頂餾出氣體。

蒸餾塔的工作原理并非只局限于提純酒精。蒸餾塔的功能主要是為了分離混合液體，利用不同液體在不同條件下，如溫度不同，揮發(fā)性（沸點(diǎn)）不同的原理進(jìn)行液體分離，從而達(dá)到提純效果。蒸餾塔主要分為板式塔與薄膜式塔。板式塔比較常見(jiàn)，其構(gòu)造可分為板、重沸器、冷凝器三個(gè)部分。

一、蒸餾塔系統(tǒng)組成及布置

蒸餾塔系統(tǒng)由簡(jiǎn)單蒸餾塔、再沸器、冷凝器、回流罐等設(shè)備組成，一般按流程順序，在符合規(guī)范的要求下，盡可能靠近布置，形成獨(dú)立的操作系統(tǒng)。同類設(shè)備集中布置，如冷凝器一般布置在三層樓面上，回流罐布置在二

層樓面上，再沸器安裝在蒸餾塔底部，泵布置在一層樓面上。這樣不但整齊，美觀，而且操作也方便。由于再沸器的特殊性，與其相關(guān)的設(shè)備及管路需精心設(shè)計(jì)。

二、蒸餾塔系統(tǒng)操作

通過(guò)再沸器加熱塔底的液體，使其部分氣化，由塔底再沸器入塔口進(jìn)入塔，與下降液進(jìn)行逆流兩相接觸，下降液中易揮發(fā)(低沸點(diǎn))組分不斷向蒸氣中轉(zhuǎn)移，蒸氣中的難揮發(fā)(高沸點(diǎn))組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，蒸氣愈接

近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達(dá)到組分分離的目的。塔頂上升的蒸氣進(jìn)入冷凝器，冷凝液體的一部分作為回流液返回塔頂，其余部分則作為餾出液送出。塔底流出的液體，其中一部分送入再沸器加熱返回塔中，另一部分液體作為釜?dú)堃翰沙觥?

三、熱虹吸再沸器

1、熱虹吸再沸器原理

熱虹吸再沸器利用蒸餾塔的液面和再沸器液面的壓頭差作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液體重力循環(huán)流動(dòng)，使蒸餾塔底部的液體流向再沸器。液體一部分在再沸器內(nèi)被氣化，回到塔內(nèi)，達(dá)到蒸氣和液體分離。為了保證再沸器的正常工作，必須保證有一定的壓差來(lái)克服管道、再沸器內(nèi)壓降和兩相的靜壓。

2、熱虹吸再沸器安裝高度要求

蒸餾塔底部的液體流入管道，越往上壓力就越低。如果液體上升的管子很高，壓力會(huì)降低到使管內(nèi)產(chǎn)生氣泡(由空氣或其他成分的氣體構(gòu)成)。虹吸作用高度就是由氣泡的生成而決定的。因?yàn)闅馀輹?huì)使液體斷開(kāi)，氣泡兩

端的氣體分子之間的作用力減至0，從而破壞了虹吸作用。熱虹吸再沸器安裝位置不是越低越好。

3、立式熱虹吸再沸器特殊要求

立式熱虹吸式再沸器如為真空操作，則不適宜黏性較大的液體和帶固體的物料，同時(shí)還要求塔裙的高度較高。臥式熱虹吸式再沸器則對(duì)塔釜液位和壓降要求不高，比較適用于真空精餾。蒸餾塔是一個(gè)高效的、節(jié)能的蒸餾塔型，根據(jù)所設(shè)計(jì)參數(shù)可設(shè)計(jì)多種規(guī)格，滿足不同生產(chǎn)能力的要求。

英文：automatic control of distillation column

同時(shí)，為保證蒸餾產(chǎn)物的質(zhì)量須使蒸餾塔回流，而盲目回流又可能使產(chǎn)物的純度過(guò)高，這是造成浪費(fèi)能源的主要因素。另一方面，蒸餾塔的動(dòng)態(tài)特性復(fù)雜，且具有非線性，對(duì)輸出組分又難以實(shí)現(xiàn)精確快速測(cè)量。因此對(duì)蒸餾塔組分的測(cè)控問(wèn)題一直是自動(dòng)控制領(lǐng)域中的重要研究課題。70年代以來(lái)，隨著能源的不斷緊張，人們更加重視這方面的研究，已經(jīng)將適應(yīng)控制系統(tǒng)應(yīng)用于蒸餾塔的輸出組分控制。蒸餾塔是稀有金屬鈦等材料及其合金材料制造的化工設(shè)備具有強(qiáng)度高、韌性大、耐高溫、耐腐蝕、比重輕等特性；因此被廣泛應(yīng)用與化工、石油化工、冶金、輕工、紡織、制堿、制藥、農(nóng)藥、電鍍、電子等領(lǐng)域。

急驟蒸餾塔是利用溶劑與其降解產(chǎn)物的不同沸點(diǎn)將它們分離，以達(dá)到溶劑凈化的目的的一種溶劑再生方法。但由于磷酸三丁酯（TBP是熱敏性物質(zhì)，溫度高于150C就開(kāi)始分解，煤油在較高溫度下也會(huì)發(fā)生裂解。

原理

原理

蒸餾塔原理圖

蒸餾塔一般采用不銹鋼制作，從而防止了鐵屑堵塔填料的現(xiàn)象，延長(zhǎng)了裝置的使用期限。同時(shí)凡與溶媒接觸的設(shè)備，如冷凝器、穩(wěn)壓罐、冷卻蛇管等均采用不銹鋼制作，以確保成品溶媒不被污染。設(shè)備材質(zhì)的選定也可根據(jù)物料情況確定。蒸餾釜采用可拆工U型加熱管，在檢修時(shí)可將U型加熱管拉出釜外，便于對(duì)加熱管外擘及蒸餾釜壁進(jìn)行清洗。

蒸餾塔

急驟蒸餾：因此，必須采用真空急驟蒸發(fā)和真空精餾的方法降低TBP和煤油的沸點(diǎn)，縮短它們?cè)?

蒸發(fā)過(guò)程中的受熱時(shí)間以減少熱分解。該過(guò)程通常由加熱器、TBP精餾塔、煤油精溜塔和真空泵

等組成。

PID調(diào)節(jié)器在工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用,它需要針對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性調(diào)整比例、積分和微分項(xiàng)的系數(shù)后才能取得良好的效果。把 PID調(diào)節(jié)器用于蒸餾塔產(chǎn)物組分控制，往往需要頻繁地調(diào)整以補(bǔ)償操作條件改變引起的動(dòng)態(tài)特性變化。采用適應(yīng)控制方案可較理想地解決這個(gè)問(wèn)題。例如采用自校正調(diào)節(jié)器可達(dá)到或優(yōu)于 PID調(diào)節(jié)器的控制效果，而且省去了調(diào)整的工作。圖1為雙組分蒸餾塔計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)示意圖。 饋流，即未經(jīng)分離的混合流體從塔的中部輸入。頂部產(chǎn)物組分由電容探頭測(cè)量，底部產(chǎn)物組分由氣體色譜儀測(cè)量。CR為分析器記錄器，F(xiàn)RC為流量記錄器和控制器，GC為氣體色譜儀,LC為液面控制器。所有分析儀表和控制規(guī)律的計(jì)算工作都由分布計(jì)算機(jī)完成。自校正調(diào)節(jié)器有單回路、多回路和多變量解耦控制三種形式。圖1[雙組分蒸餾塔計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)示意圖]中系統(tǒng)若采用兩個(gè)獨(dú)立的自校正調(diào)節(jié)器分別控制塔頂輸出組分和塔底輸出組分，則由于操作時(shí)蒸氣速率和回流的變化引起頂部和低部?jī)蓚€(gè)控制回路間的互相作用而導(dǎo)致兩個(gè)輸出組分都發(fā)生振蕩。采用多變量解耦控制方式也僅能對(duì)其中的一個(gè)回路（例如頂部）取得較好效果。還可以進(jìn)一步選擇合適的采樣間隔、過(guò)程滯后和標(biāo)度因子以達(dá)到良好的控制效果。2100433B