精馏塔塔釜液位控制方案

浅谈精馏塔的控制方案

摘要：精馏过程是一个多变量的传质过程，对于不同工况，不同要求的精馏塔，其控制方案也是有差别的，因此，针对不同的工艺要求，根据工艺过程的特点，选择不同的控制方案，对于精馏塔的稳定操作以及产品质量的控制起着至关重要的作用。

关键字： 精馏塔 加压精馏 减压精馏 自动控制 一、概述

精馏过程是一个传质过程，在石油化工装置中的应用非常广泛，主要是利用混合液中各组分的相对挥发度的不同，即在同一温度下各组分的蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到气相中，而使气相中的重组分转移到液相中去，从而达到组分分离的目的。精馏多用于产品或半产品的分离，使之达到规定的纯度。

从工艺角度来讲，同是精馏塔，实际上是千差万别的，虽然都是传质过程，但对于分离物质物性、要求相差很多，因为精馏的操作压力与温度是由为建立适当的气液两相共存的条件所决定的，根据不通的混合物和特性，精馏过程一般可分为常压精馏、加压精馏和减压精馏（真空精馏）三类。

（1） 常压精馏

常压下，沸点在室温以上到150℃左右的混合物通常在常压下进行精馏，这样，无论在选择再沸器热剂（如水蒸气），还是在选择冷凝器冷剂（如水或空气）时，都是非常方便可行。

（2） 加压精馏

对于常压

宁夏理工学院毕业设计

1文献综述

1.1甲醇的性质简介、用途和安全性

1.1.1甲醇简介

甲醇的分子式为CH3OH，其分子量为32.04。常温常压下，纯甲醇是无色透明的、易流动的、易挥发的可燃液体，具有与乙醇相似的气味[1]。其一般性质列于表1-1。甲醇的粘度和表面张力随温度改变如表1-2所示。[2]

甲醇的电导率，主要决定于它含有的能电离的杂质，如胺、酸、硫化物和金属等。工业生产的粗甲醇都含有一定量的有机杂质，其一般比电学率为1×10?6～7×10?7。

甲醇可以和水以及许多有机液体如乙醇、乙醚等无限地混合，但不能与脂肪族烃类相混合、它易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其他物质，此外只有用特殊的方法才能制得完全无水的甲醇。同样，也难以从甲醇中清除有机杂质，产品甲醇总有有机杂质约0.01%以下。[1]

表1-1 甲醇一般性质

[2]

性质 密度 相对密度 沸点 热容

0.81009/ml(℃) 0.7913（d20）4 64.5℃～64.7℃

数据 性质 导热系数 表面张力

生成热

数据

2.09J/ (cm.s.K)

0.00002255N/cm(22.55dyn/cm)(20℃)

2.51～2.53J(g.℃)(2～25℃液体)45J（mol

食品工程原理实习课程设计任务书 浮阀精馏塔设计实例

1 设计题目：分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计 2 原始数据及条件

生产能力：年处理乙醇-水混合液14.0万吨（开工率300天/年） 原料：乙醇含量为20%（质量百分比，下同）的常温液体 分离要求：塔顶乙醇含量不低于95% 塔底乙醇含量不高于0.2% 建厂地址：江苏常州

塔板的工艺设计

1 精馏塔全塔物料衡算

F：原料液流量（kmol/s） xF：原料组成（摩尔分数，下同） D：塔顶产品流量（kmol/s） xD：塔顶组成 W：塔底残液流量（kmol/s） xW：塔底组成

原料乙醇组成：

塔顶组成：

塔底组成：

1

进料量：

物料衡算式：F = D + W

F xF= D xD+ W xW

联立代入求解：D = 0.0264 kmol/s， W = 0.2371 kmol/s 2 常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 在示例中对表格、图和公式未编号，在设计说明书中要求严格编号。

表3-11 乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 温度温度温度液相 气相 液相 气相 液相 气相 /℃ /℃ /℃ 100 0 0 82.7 23.37 54

目录

目录 ................................................................................................................................................................ 1 一．前言 ........................................................................................................................................................ 2 1.1概述 ...................................................................................................................................................... 2 1.2 设计任务及要求..............................

食品工程原理实习课程设计任务书 浮阀精馏塔设计实例

1 设计题目：分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计 2 原始数据及条件

生产能力：年处理乙醇-水混合液14.0万吨（开工率300天/年） 原料：乙醇含量为20%（质量百分比，下同）的常温液体 分离要求：塔顶乙醇含量不低于95% 塔底乙醇含量不高于0.2% 建厂地址：江苏常州

塔板的工艺设计

1 精馏塔全塔物料衡算

F：原料液流量（kmol/s） xF：原料组成（摩尔分数，下同） D：塔顶产品流量（kmol/s） xD：塔顶组成 W：塔底残液流量（kmol/s） xW：塔底组成

原料乙醇组成：

塔顶组成：

塔底组成：

1

进料量：

物料衡算式：F = D + W

F xF= D xD+ W xW

联立代入求解：D = 0.0264 kmol/s， W = 0.2371 kmol/s 2 常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 在示例中对表格、图和公式未编号，在设计说明书中要求严格编号。

表3-11 乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 温度温度温度液相 气相 液相 气相 液相 气相 /℃ /℃ /℃ 100 0 0 82.7 23.37 54

DN700甲醇精馏塔设计

一、甲醇精馏塔设计的背景与意义

精馏塔是化工工业中广泛使用，是分离工艺中的重要设备。而精馏是甲醇生产的重要后处理工序，在甲醇生产中占据重要的位置。甲醇精馏塔是精馏的核心设备，它与产品质量回收率消耗定额三废排放及处理等方面密切相关甲醇精馏塔既可采用板式塔，也可采用填料塔。近年来，我国精馏塔内件技术有了长足发展，如高效导向筛板、新型垂直筛板、新型导向浮阀塔板及新型规整填料等技术开始被广泛采用[1]。

甲醇精馏装置是甲醇生产的重要处理工序，其能耗占甲醇生产总能耗20%左右。甲醇精馏技术的好坏直接关系到精甲醇的质量；先进、节能、高效的精馏装置，对降低成本、节能降耗、提高产品竞争力和企业经济效益起到重要的作用。

加强对甲醇精馏塔的研究与改进，不断满足化学工业的要求，达到低成本、低耗能、节能环保、绿色高效等要求，有利于我国化学工业科学快速的发展，不断赶上国际以及发达国家的脚步，提升自己的竞争实力。

二、国内外对本课题的研究现状

现阶段，国内外的研究聚焦于新型高效性能塔板的开发及工业应用；塔板设计、开发更趋于科学化的方向。在填料塔研究方面，不断研究新型、高效的填料来提高填料塔的效能。随着时代的发展，国内外对精馏塔的研究更趋向于经济、安全、高效

hao

5)最小回流比的计算 — 操作参数根据： y R x 1 x n 1 n P R 1 R 1 其中：R= L / P 当系统处于全回流状态时 R=∞。 精馏段操作线为y=x(斜率最大、截距为零) 理论塔板数NT=NTmin。 当系统处于R=Rmin状态(斜率最小、截距 最大)时，精馏段操作线、加料线(q 线)、 相平衡方程线交汇于同一点(x=xq、y=yq ) 理论塔板数NT→∞。即方程满足：y1 yq Rmin Rmin 1 xP xq

或

xP yq Rmin Rmin 1 xP xq

整理得： 其中 对饱和液进料(xq=xF):Rmin xP y F y F xF

Rmin

xP y q yq xq

yq

xq 1 ( 1) xq

而 实际操作中的回流比： R=(1.1~2) Rmin. R↑:斜率↑、板数↓(分离效率↑) 、设 备造价↓、产品↓。 R↓:则与上述相反

yF

xF 1 ( 1) xF

hao

6)板式精馏塔塔径与塔高的计算① 塔径计算公式：

D

4Vs u

其中：D —板式塔直径(计算值),m Vs —塔内气体流量，m3/s u —

精馏塔常用的一些控制方案

塔的作用是在同一个设备中进行质量和热量的交换，是石油化工装置非常重要的设备。塔的型式有板式塔（泡罩塔、浮阀塔、栅板塔等）、填料塔（高效填料、常规填料、散装填料、规整填料等）、空塔。塔由筒体和内件组成。

蒸馏塔由精馏段和提馏段组成，进料口以上是精馏段，进料口以下是提馏段。

精馏塔的控制方案主要从塔压、釜温、顶温、塔釜液面四个方面来说明：

1．精馏操作中塔压的控制调节方法

塔的压力是精馏塔主要的控制指标之一。任何一个精馏塔的操作，都应当把塔压控制在规定的指标内，以相应地调节其它参数。塔压波动过大，就会破坏全塔的物料平衡和气液平衡，使产品达不到所要求的质量。所以，许多精馏塔都有其具体的措施，确保塔压稳定在适宜范周内。

对于加压塔的塔压，主要有以下三种调节方法

（1）塔顶冷凝器为分凝器时，塔压一般是靠气相采出量来调节的，如图6-1所示。在其它条件不变的情况下，气相采出量增大，塔压下降，气相采出量减小，塔压上升。

（2）塔顶冷凝器为全凝器时，塔压多是靠冷剂量的大小来调节，即相当于调节回流液温度，如图6-2所示。在其它条件不变的前提下，加大冷剂量，则回流液的温度降低，塔压降低，若减少冷剂量，回流液温度上升，塔压上升。

（3）热旁

1. 设计题目：试设计一座分离乙烷和丙烯的板式连续精馏塔。 2. 设计任务 物料处理量 10万吨/年 进料

组成

组分 组成 CH4 0.05 C2H6 0.35 C3H6 0.15 C3H8 0.20 C4H10 0.25 总合 1.00 分离要求:

塔顶产品:丙烯含量 2% 不出现丙烷及更重组分 塔底残液:乙烷含量2%

不出现甲烷 塔操作条件:平均操作压力:27.4atm 进料热状况: 饱和液体进料 进料温度: 26℃ 回流比: 自选

单板压降: ≦0.7kPa 塔板类型: 自选

工作日:每年300天,每天24小时连续运行

3.1.2 清晰分隔物料衡算

确定轻重关键组分,选取C2H6为轻关键组分 ,C3H6为重关键组分。由于精馏的任务是把C2H6、C3H6与CH4、C3H8、C4H10混合物分开,按清晰分割情况确定各组分在塔顶、进料和塔底的数量，组成以及操作温度 。

3.1.3 计算塔顶塔底组成,塔顶塔底温度

1.

各

组

分

平

均

摩

尔

质

M?0.05?16.04?0.35?30.70?0.15?42.081?0.20?44.097?0.25?58.124?40.99kg/

吉林化工学院化工原理课程设计

吉林化工学院

化 工 原 理 课 程 设 计

处理量70kmol/h

题目 苯-甲苯二元物系浮阀式精馏塔的设计

教 学 院：化学与制药工程学院

专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 王卫东

2013年6月 15日

化工原理课程设计任务书

0

吉林化工学院化工原理课程设计

（一） 设计题目

苯—甲苯二元物系浮阀式精馏塔的设计 （二）设计条件 塔顶压力为常压 处理量：70kmol/h

进料组成：0.40 （摩尔百分率，下同） 塔顶组成：0.98 塔底组成：0.02 进料状态：0.98

塔顶设全凝器，泡点回流 塔釜饱和蒸汽直接加热 回流比 R?(1.1?2.0)Rmi n单板压降 ≤0.7kPa （三）设计内容 (1)确定工艺流程。 (2)精馏塔的物料衡算。 (3)塔板数的确定。

(4)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算。 (5)精馏塔塔体工艺尺寸