精馏塔操作作业规程完整.doc
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1、 精馏操作基本知识1、何为相和相平衡:答:相就是指在系统中具备相似物理性质和化学性质均匀某些,不同相之间往往有一种相界面,把不同相分别开。系统中相数多少与物质数量无关。如水和冰混合在一起,水为液相,冰为固相。普通状况下,物料在精馏塔内是气、液两相。在一定温度和压力下,如果物料系统中存在两个或两个以上相,物料在各相相对量以及物料中各组分在各个相中浓度不随时间变化,咱们称系统处在平衡状态。平衡时,物质还是在不断地运动,但是,各个相量和各组分在各项浓度不随时间变化,当条件变化时,将建立起新相平衡,因而相平衡是运动、相对,而不是静止、绝对。例如:在精馏系统中,精馏塔板上温度较高气体和温度较低液体互相接
2、触时,要进行传热、传质,其成果是气体某些冷凝,形成液相中高沸点组分浓度不断增长。塔板上液体某些气化,形成气相中低沸点组分浓度不断增长。但是这个传热、传质过程并不是无止境,当气液两相达到平衡时,其各组分两相构成就不再随时间变化了。2、何为饱和蒸汽压?答:在一定温度下,与同种物质液态(或固态)处在平衡状态蒸汽所产生压强叫饱和蒸汽压,它随温度升高而增长。众所周知,放在杯子里水,会因不断蒸发变得愈来愈少。如果把纯水放在一种密闭容器里,并抽走上方空气,当水不断蒸发时,水面上方气相压力,即水蒸汽所具备压力就不断增长。但是,当温度一定期,气相压力最中将稳定在一种固定数值上,这时压力称为水在该温度下饱和蒸汽压
3、。应当注意是,当气相压力数值达到饱和蒸汽压力数值是,液相水分子依然不断地气化,气相中水分子也不断地冷凝成液体,只是由于水气化速度等于水蒸汽冷凝速度,液体量才没有减少,气体量也没有增长,气体和液体达到平衡状态。因此,液态纯物质蒸汽所具备压力为其饱和蒸汽压时,气液两相即达到了相平衡。3、何为精馏,精馏原理是什么?答:把液体混合物进行多次某些汽化,同步又把产生蒸汽多次某些冷凝,使混合物分离为所规定组分操作过程称为精馏。为什么把液体混合物进行多次某些汽化同步又多次某些冷凝,就能分离为纯或比较纯组分呢?对于一次汽化,冷凝来说,由于液体混合物中所含组分沸点不同,当其在一定温度下某些汽化时,因低沸点物易于气
4、化,故它在气相中浓度较液相高,而液相中高沸点物浓度较气相高。这就变化了气液两相构成。当对某些汽化所得蒸汽进行某些冷凝时,因高沸点物易于冷凝,使冷凝液中高沸点物浓度较气相高,而为冷凝气中低沸点物浓度比冷凝液中要高。这样通过一次某些汽化和某些冷凝,使混合液通过各组分浓度变化得到了初步分离。如果多次这样进行下去,将最后在液相中留下基本上是高沸点组分,在气相中留下基本上是低沸点组分。由此可见,多次某些汽化和多次某些冷凝同步进行,就可以将混合物分离为纯或比较纯组分。液体气化要吸取热量,气体冷凝要放出热量。为了合理运用热量,咱们可以把气体冷凝时放出热量供应液体气化时使用,也就是使气液两相直接接触,在传热同
5、步进行传质。为了满足这一规定,在实践中,这种多次某些汽化随着多次某些冷凝过程是逆流作用板式设备中进行。所谓逆流,就是因液体受热而产生温度较高气体,自下而上地同塔顶因冷凝而产生温度较低回流液体(富含低沸点组分)作逆向流动。塔内所发生传热传质过程如下1)气液两相进行热互换,运用某些汽化所得气体混合物中热来加热某些冷凝所得液体混合物;2)气液两相在热互换同步进行质互换。温度较低液体混合物被温度较高气体混合物加热二某些汽化。此时,因挥发能力差别(低沸点物挥发能力强,高沸点物挥发能力差),低沸点物比高沸点物挥发多,成果体现为低沸点组分从液相转为气相,气相中易挥发组分增浓;同理,温度较高气相混合物,因加热
6、了温度较低液体混合物,而使自己某些冷凝,同样由于挥发能力差别,使高沸点组分从气相转为液相,液相中难挥发组分增浓。精馏塔是由若干塔板构成,塔最上部称为塔顶,塔最下部称为塔釜。塔内一块塔盘只进行一次某些汽化和某些冷凝,塔盘数愈多,某些汽化和某些冷凝次数愈多,分离效果愈好。通过整个精馏过程,最后由塔顶得到高纯度易挥发组分,塔釜得到基本上是难挥发组分。4、什么是露点?答:把气体混合物在压力不变条件下降温冷却,当冷却到某一温度时,产生第一种微小液滴,此温度叫做该混合物在指定压力下露点温度,简称露点。处在露点温度下气体称为饱和气体。从精馏塔顶蒸出气体温度,就是处在露点温度下。值得注意是:第一种野地不是纯组
7、分,塔时露点温度下与气相平衡液相,其构成有相平衡关系决定。由此可见,不同构成气体混合物,塔露点是不同。5、什么是泡点?答:液体混合物在一定压力下加热到某一温度时,液体中浮现第一种很小气泡,即刚开始沸腾时温度叫该液体在指定压力下泡点温度,简称泡点。处在泡点温度下液体称为饱和液体,即精馏塔釜温温度。应当阐明,这第一种很小气泡,也不是纯组分,它构成也是有相平衡关系决定。6、什么是沸点?答:当纯液体物质饱和蒸汽压等于外压时,液体就会沸腾,此时温度叫做该液体在指定压力下沸点。纯物质沸点是随外界压力变化而变化。当外界压力增大时,沸点升高,外界压力减少时,沸点减少。对于纯物质来说,在一定压力下,泡点、露点、
8、沸点均为一种数值。7什么是潜热?答:单位重量纯物质在相变(在没有化学反映条件下,物质发生了相态变化,称相变。如水结成冰或水汽化成水蒸气等成为相变过程。)过程吸取或放出热叫潜热。如1公斤水由液态受热变成水蒸气过程中所吸取热叫水汽化潜热,惯用单位为千卡/公斤。值得注意是,在相变时温度和压力都是不变,否则不能称之为潜热。因而,在说潜热数值时,要阐明在什么温度什么压力下,进行何种相变过程。如1公斤水在760毫米汞柱压力,100摄氏度下汽化,汽化潜热为539.6千卡。相反,在此条件下,水蒸汽冷凝释放出来热,称为冷凝潜热,数值与上相等。混合物潜热可以实测或计算,其数值大小除了和组分性质关于外,还和组分含量
9、关于,不是一种固定数值。8、什么是显热?答:纯物质在不发生相变和化学反映条件下,因温度变化而吸取或放出热量叫显热。9什么是回流比答:在精馏过程中,混合液加热后所产生蒸汽由塔顶蒸出,进入塔顶冷凝器。蒸汽在此冷凝(或某些冷凝)成液体,将其一某些冷凝液返回塔顶沿塔板下流,这某些液体叫做回流液;将另一某些冷凝液(或未凝蒸汽)从塔顶采出,作为产品。回流比就是回流液量与采出量重量比,普通以普通以R来表达,即 R=L/D 式中R-回流比L-单位时间内塔顶回流液体量,公斤/小时。D-单位时间内塔顶采储量,公斤/小时。10、什么是最小回流比?答:在规定分离精度规定下,即塔顶、塔釜采出构成一定期,逐渐减少回流比,
10、此时所谓理论板数逐渐增长。当回流比减少到某一数值时,所需理论板数增长至无数多,这个回流比数值,成为完毕该项预定分离任务最小回流比。普通操作时实际回流比取为最小回流比1.32倍。蒸氨塔是涉及一种氨水蒸氨设备。针对既有蒸氨塔蒸氨效率低、传质效率差、使用寿命短、操作弹性小、性价比低问题,本实用新型提供了一种蒸氨塔,它涉及塔壳(1),塔壳(1)内设有塔板(3),塔板(3)上设有泡罩(2),所述泡罩(2)下边沿为锯齿状。本实用新型泡罩下边沿为锯齿状,将由泡罩溢出气体均匀分割成多股气流进入液相中,消除了气流在液相中偏析现象,使得气液两相接触充分,传质效果好,蒸氨效率高,利于推广应用。 蒸氨塔操作规程操作规
11、程一:岗位任务通过蒸氨塔通过精馏操作将氨水中氨和水分开,得到产品液氨送到氨贮罐区,残液回收运用。二:精馏原理把液体混合物通过多次某些气化和某些冷凝,使液体分离成相称纯组分操作称为精馏,持续精馏塔可以想象是由一种个简朴蒸馏釜串联起来,由于原料液中组分挥发度不同,每通过一种蒸馏釜蒸馏一次,蒸汽中轻组分含量就提高一次,即yn+1ynx(y代表气相构成,x代表液相构成),增长蒸馏釜个数就可得到足够纯轻组分,而塔釜中残液中所含轻组分量会越来越少,接近于零。将这些蒸馏釜叠加起来,在构造上加以简化即成为精馏塔。本工序就是运用蒸氨塔分出氨水中轻组分物质氨和重组分物质水而得到产品液氨。蒸氨塔采用垂直筛板塔,它比
12、老式浮阀塔板有更好传质、传热性能。三:工艺流程从界区外送来15%氨水进入稀氨水槽,经稀氨水泵加压到1.7MPa(a)左右打到热互换器,与塔釜出来精馏残液换热回收热量后,氨水被加热到140160左右进入蒸氨塔;蒸氨塔下部再沸器采用2.2Mpa饱和蒸汽间接加热釜液,保持温度在203左右。塔顶蒸汽温度约43进入冷凝器冷凝,在此某些气氨冷凝为液氨,未冷凝气氨进入冷凝器进一步冷凝为液氨,两冷凝器中冷凝液氨某些直接流入蒸氨塔作为回流,另一某些作为产品流入储氨罐,经高压气体加压后,压到液氨罐区。蒸氨塔底含量很低残液经热互换器回收热量后,送到界区外。四:正常操作时工艺指标(一)温度1:蒸汽塔进料温度1402:
13、蒸氨塔塔釜温度2033:蒸氨塔塔顶温度43(二)压力1:蒸汽压力2.0Mpa2:蒸氨塔压力1.7Mpa(三)液位1:蒸氨塔液位5070%(四)回流比1:蒸氨塔回流比35(五)成分1:液氨中氨含量99.5%2:残液中氨含量0.07%五:精馏岗位原始开车1:安装后检查(1)按照工艺流程图和管道安装图,检查所有设备和管道安装与否齐全和对的。(2)检查水、电、汽与否处在正常供应状态。(3)检查仪表、电讯与否齐全,并能投入正常运转。2:系统吹净(1)在安装过程中,设备和管道内也许存有灰尘、油泥、棉纱、铁屑和焊渣等杂物,必要进行吹净,以免在试车过程中,将运转设备部件打碎,或管道、设备堵塞。水管和蒸汽管可以
14、不吹,只吹塔器和回流槽,按照流程先后顺序将设备和管道拆开,逐段吹除,吹完一段安装一段,直到吹完为止。用空压机向系统内输送0.4Mpa压缩空气作为吹净气源。3:系统试压和试漏检查设备和管道施工记录和实验报告,如果压力管道和压力容器某些已作了系统压力实验,这样可以与其他常压系统一起做气密试漏,否则应与其他常压设备隔断进行气密性实验,实验压力为设备设计压力1.15倍气密试漏办法向系统打入0.2Mpa左右压缩空气,然后对每一种焊缝、阀门、法兰、螺丝孔和丝扣等用耳听、手摸、涂肥皂水等办法进行查漏,如果发现泄漏处,应及时做好标记,逐个消除,再进行试漏,直到完全合格为止。4:运转设备单体试车精馏系统单体运转
15、设备重要是泵类,按泵单体试车办法进行。重要是检查泵电机启动与否正常,转动方向与否对的,出口有否压力,进口与否有泄漏抽空等现象。可以先用消防水带给氨水贮槽注水,然后向蒸氨塔打液,同步检查泵出口压力,电机电流,依照回流槽液位下降和塔釜液位上升便可懂得泵运营状况。5:系统清洗(1)用消防水带往稀氨水贮槽内注水。(2)启动氨水泵往蒸氨塔内注水。(3)打开蒸氨塔排污阀,排一会水,关闭排污阀,建立液位。(4)往蒸氨塔再沸器内通蒸汽,进行蒸煮。(5)进料管线清洗:打开蒸氨塔进料阀,拆开热互换器前管线上法兰,让蒸氨塔中气液从进料管线倒经热互换器从敞口处流出。(6)在清洗过程中,其他管线、取样口均可打开法兰不断
16、排放,直到清洁为止。(7)由于吹净效果较差,因此精馏原始开车核心是蒸煮,务必要清洗彻底。清洗完毕,即可按正常环节开车。六:开车前准备工作1:检查所有静止设备与否完好,人孔与否封死。2:各转动设备与否完好,处在开车状态。3:各仪表、阀门与否正常4:蒸汽压力与否满足开车状况。5:各关于盲板与否拆除。6:告知调度室,成品库,氨水岗位准备开车。七:正常开车1:联系氨水岗位,开氨水泵,打开热互换器进出口阀门,向蒸氨塔进料,使塔釜液位达1/22/3。2:开蒸氨塔冷凝器冷却水阀,通冷却水。3:开蒸氨塔再沸器蒸汽出口阀,并用压力自调阀控制蒸汽压力,控制釜温在205左右。当蒸氨塔冷凝器浮现冷凝液,开蒸氨塔回流管
17、线阀门,建立回流,依照回流量加减蒸汽量,最后控制蒸氨塔塔釜温度在201204,塔顶温度在4143。打开液氨采出阀,采出液氨。最后维持回流比在35之间。4:稳定各塔操作,使各项指标都在控制范畴内。5:待稳定后,使各关于自调投入使用。6:开车后两小时采样分析液氨一次,合格后送成品贮槽。7:系统正常后,全面检查一遍,与否有异常状况。八:停车操作1:正常停车(1)告知调度、成品、稀氨水岗位。(2)停氨水泵,关泵进出口阀门。(3)关蒸氨塔再沸器蒸汽进口阀。(4)关液氨取出阀口,蒸氨塔采用全回流操作。(5)把蒸氨塔塔釜和溶液放入地下槽并打回稀氨水贮槽。(6)停用所有自调。2:暂时停车(蒸氨系统不检修、不置
18、换为原则)停各泵,关闭各塔进出口阀,减少蒸汽量保持塔内全回流,各温度点不变。九:不正常状况解决1:蒸氨塔不正常状况和解决(1)塔入料困难:蒸汽量过大;(2)淹塔:入料量过大或蒸汽量过大。(3)塔底无液位:塔底液位调节失灵;蒸汽量大。(4)采出液氨质量不合格:调节回流比和蒸汽加入量。、概述 精馏是以相际传质为特性均相物系分离一种单元操作办法,是分离均相液体混合物最惯用办法。它是运用混合液中组分挥发度不同来进行分离。 进行精馏操作所使用汽液传质设备种类是较多,其中很重要一类是板式塔。依照塔板构造不同,板式塔又有许多类型,如筛板塔、泡罩塔、浮阀塔等等。评价各种汽液传质设备优劣重要指标有分离效率、解决
19、能力、流体阻力损失和设备造价等。板式塔分离效率普通以塔板效率来表达。 本实验采用筛板式精馏塔,通过常压下对乙醇水溶液精馏,对精馏过程关于问题进行考察研究。由于乙醇与水形成恒沸物,故在普通办法下,乙醇最高浓度只能达到97%左右(以体积计),沸点为78.15。实验预习要点: 塔板效率、塔效率含义是什么?本实验测定塔效率办法是什么? 全回流操作特性是什么? 精馏操作中可调控因素普通有哪些?本实验重要调控因素是什么? 物料衡算基本关系式是什么?在已知F、xF、xD、xW时求解D、W。(写出算式) 回流比对精馏操作有什么影响? 塔釜加热状况对精馏操作有什么影响?调节加热状况根据是什么? 精馏操作中建立和
20、保持正常浓度梯度及温度梯度办法是什么?二、实验目 1理解筛板塔基本构造及精馏流程。 2学会塔效率测定办法。 3掌握精馏操作基本办法。三、基本原理1塔效率 在实际操作中,由于接触时间有限以及其他某些因素影响,汽液两相在塔板上不也许达到抱负状态,即一块实际塔板分离作用达不到一块理论塔板抱负分离效果,故实际所需塔板数总比理论塔板数要多,这种差别可用塔板效率来衡量。 塔板效率涉及了所有传质动力学因素,重要有物系性质、塔板构造、操作条件等因素。塔板效率有不同表达办法,惯用有全塔板效率(简称全塔效率或塔效率)、单板效率(又称默弗里板效率)等。 塔效率反映了整座塔平均传质效果,它定义是: EoN/Ne式中
21、Eo 塔效率 N 理论塔板数 Ne实际塔板数 当塔板构造和所解决物系拟定后,塔效率只和操作条件关于。由于操作条件因素较多,为简化影响因素,在实验中测定塔效率时普通采用在全回流操作条件下进行测定。2精馏操作 对于一种设计合理精馏塔,操作好坏原则是操作稳定,塔顶、塔底产品质量和数量均能达到一定规定,能耗少。 在精馏操作中,普通可人为调节和控制因素有回流比,回流液温度,再沸器加热量,塔顶冷凝器冷却水用量及温度,进料温度,进料及塔顶产品、塔底釜液流量等。在本实验中重要是依照物料衡算控制进料、塔顶产品、塔底釜液流量,通过调节回流比和再沸器加热量来完毕实验任务。 物料平衡与精馏塔稳定操作关系密切。对于二元
22、物系,其全塔物料平衡关系为: FDW(1) FxFDxDWxW(2)式中 F 进料流量; D 塔顶产品流量; W 塔底釜液流量; xF、xD、xW分别为进料、产品、釜液中易挥发组分含量。 运用式、联立求解,可在已知4个因素时候求得另两个因素。例如普通由生产任务给出F、xF、xD、xW,则可按物料平衡关系求得D、W,从而可指引精馏操作时对塔顶产品和塔底釜液流量控制。 回流比在精馏操作中是一种对产品质量和产量有重大影响而又便于调节参数。回流比定义是: RL/D式中 R 回流比 L回流液流量 D塔顶产品流量 当R增大时,由精馏段操作线变化可知,达到原分离规定所需理论塔板数会减少,产品纯度X D将提高
23、,但是在进料状况和塔釜加热状况不变状况下,塔顶产品量D将减少;当R减小时,状况则正好相反。 再沸器加热量(本实验装置是在塔釜中直接加热)在精馏操作中也是一种很重要影响因素,它与塔内蒸汽量V密切有关。由于VLD,而回流比RL/D,因此V对R有影响。例如上面所说增大回流比可提高塔顶产品纯度,但塔顶产品量将减少,这时可加大塔釜加热量,使塔内蒸汽量增长,从而在塔顶产品量不变状况下提高回流比,但这样也将加大塔釜和塔顶冷凝器负荷。同步V也与塔水力学性能有密切关系,V 过大时会发生液沫夹带,甚至导致液泛,过小时会产生漏液,因此塔釜加热量调节范畴也是有一定限度。 上面三个精馏操作调控因素中,再沸器加热量亦即塔
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