黃殿舉周鄭龍趙洲(.浙江巨化集團(tuán)公司氟聚合物事業(yè)部,浙江衢州34004;.布拉格化工技術(shù)大學(xué),捷克 4000)
精餾塔工藝操作影響因素分析
黃殿舉1周鄭龍1趙洲2(1.浙江巨化集團(tuán)公司氟聚合物事業(yè)部,浙江衢州324004;2.布拉格化工技術(shù)大學(xué),捷克 14000)
將反應(yīng)精餾技術(shù)與差壓熱耦合技術(shù)相結(jié)合之后,能夠大大降低反應(yīng)精餾塔的能耗。本文主要從差壓熱耦合精餾技術(shù)及其節(jié)能原理入手,重點(diǎn)對(duì)精餾塔的工藝操作影響因素進(jìn)行分析和闡述,希望給行業(yè)相關(guān)人士提供一定的參考和借鑒。
精餾塔;工藝操作;影響因素
在石化及化工行業(yè)中,精餾技術(shù)被普及應(yīng)用,其在能夠得到較高純度產(chǎn)品的同時(shí),也消耗了大量的能量。因此,為有效降低能耗,提高精餾效率,我們必須對(duì)各類強(qiáng)化精餾技術(shù)進(jìn)行深入研究,并對(duì)影響精餾塔工藝操作的各項(xiàng)因素進(jìn)行分析對(duì)比,以有效節(jié)約能源。
差壓熱耦合精餾技術(shù)指的是將常規(guī)精餾塔分為兩個(gè)不同壓力的塔,并確??偫碚摪鍞?shù)不變。經(jīng)過(guò)分割后的高壓塔,需要保持與原精餾塔相同的壓力或者適當(dāng)提升壓力,而另一塔則要做相應(yīng)的降壓處理。對(duì)低壓塔內(nèi)的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié),使得高壓塔頂氣體能夠?yàn)榈蛪核峁嵩?,從而?shí)現(xiàn)熱量的匹配和耦合,實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。
2.1進(jìn)料量的影響
當(dāng)進(jìn)料量出現(xiàn)變化時(shí),需要對(duì)冷凝劑和加熱劑進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)料量發(fā)生變化時(shí)對(duì)塔釜溫度和塔頂溫度影響不大,對(duì)塔內(nèi)蒸汽上升的速度有著明顯影響。具體來(lái)說(shuō),主要可以分為以下兩種情況:第一,當(dāng)進(jìn)料量增大時(shí),尤其是當(dāng)上升氣速與液泛想接近時(shí),傳質(zhì)效果最好,一旦超過(guò)液泛速度,則會(huì)對(duì)塔的正常操作產(chǎn)生影響;第二,當(dāng)進(jìn)料量降低時(shí),氣速也會(huì)隨之降低,不僅會(huì)對(duì)傳質(zhì)造成一定影響,還會(huì)導(dǎo)致漏液情況出現(xiàn),大大降低了分離的效率。
2.2進(jìn)料組成的影響
第一,當(dāng)原料中易揮發(fā)的進(jìn)料含量增大時(shí),需要增加提餾段的塔板。針對(duì)具有固定板數(shù)的精餾塔來(lái)說(shuō),一旦提餾段負(fù)荷加重,那么釜液中易揮發(fā)成分的含量也會(huì)逐步提升,在增加損失的同時(shí),還會(huì)導(dǎo)致全塔物料平衡被破壞,塔壓升高,塔溫下降。
第二,當(dāng)原料中難揮發(fā)的進(jìn)料成分含量增加時(shí),則情況相反。
第三,針對(duì)進(jìn)料成分的變化情況,我們可以采取的措施有以下幾個(gè)方面:一是對(duì)進(jìn)料口進(jìn)行調(diào)整,使得組成變輕,進(jìn)料口上移;二是對(duì)回流比予以調(diào)整,使得組成變輕,縮小回流比;三是,對(duì)冷凝劑或者加熱源的量進(jìn)行調(diào)整,確保產(chǎn)品質(zhì)量不變。
2.3回流比的影響
當(dāng)回流比較低時(shí),精餾段塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也比較低,而隨著回流比的增加,產(chǎn)品純度也隨之提升,當(dāng)回流比達(dá)到0.73之后,產(chǎn)品質(zhì)量分率可以達(dá)到99.0%。如果對(duì)回流比進(jìn)行持續(xù)增加,那么則會(huì)對(duì)乙酸甲酯產(chǎn)品質(zhì)量造成巨大影響,且在回流比為0.7時(shí)達(dá)到最低值,之后再隨著回流比的繼續(xù)增加而增長(zhǎng)。
2.4霧沫夾帶現(xiàn)象的影響及處理
在傳質(zhì)過(guò)程中,霧沫夾帶過(guò)量降低產(chǎn)品質(zhì)量和傳質(zhì)過(guò)程中的濃度差,同時(shí)導(dǎo)致塔頂出現(xiàn)溫度和壓力升高的情況出現(xiàn),且蒸汽氣速變化過(guò)大。為此我們可以采取以下幾種措施予以解決:第一,適當(dāng)減少加熱劑的用量,使得塔壓或者塔溫逐步下降;第二,增加冷凝劑用量,使得塔溫或者塔壓出現(xiàn)逐步下降情況;第三,減小回流比;第四,對(duì)進(jìn)料量和進(jìn)料組分予以適當(dāng)降低,同時(shí)對(duì)進(jìn)料口位置予以適當(dāng)調(diào)整。
2.5壓縮比的影響
在確保主塔內(nèi)板間換熱量恒定為50kw/板基礎(chǔ)上,適當(dāng)增加壓縮機(jī)的壓縮比和精餾段的壓力,此時(shí),精餾段塔頂產(chǎn)品乙酸甲酯的酯化反應(yīng)率和純度會(huì)出現(xiàn)緩慢降低的趨勢(shì),而整套設(shè)備的流程總能耗則是不斷上升的。究其原因,主塔精餾段的溫度會(huì)隨著壓縮比的升高而不斷升高,導(dǎo)致主塔提餾段的再沸蒸汽量不斷降低,無(wú)形中增大了壓縮機(jī)的耗能。
2.6塔內(nèi)板間換熱量的影響
當(dāng)壓縮機(jī)的壓縮比為1.5時(shí),精餾段塔頂產(chǎn)品的乙酸甲酯純度,會(huì)隨著主塔兩塔端對(duì)應(yīng)板之間換熱量的上升而不斷提高。當(dāng)板間換熱量為50kw/板時(shí)達(dá)到頂峰,之后緩慢下降。相反,流程總能耗則隨著板間換熱量的升高而呈降低態(tài)勢(shì),其在板間換熱量為50kw/板時(shí)到達(dá)谷底,隨后再升高。
2.7物流進(jìn)塔溫度的影響
對(duì)于流程總能耗而言,乙酸進(jìn)料溫度不會(huì)對(duì)其造成較大影響,但對(duì)酯化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率能夠形成較大影響。當(dāng)乙酸進(jìn)料溫度較低時(shí),隨著進(jìn)料溫度的不斷提升,達(dá)到50℃附近時(shí),產(chǎn)品質(zhì)量分率出現(xiàn)迅速下降的情況。內(nèi)部熱耦合反應(yīng)精餾塔主塔提溜段內(nèi)甲醇進(jìn)料的溫度變化則與之相反,隨著甲醇進(jìn)料溫度的不斷提升,其酯化反應(yīng)產(chǎn)品乙酸甲酯的質(zhì)量分率狀態(tài)比較穩(wěn)定,但是流程總能耗呈現(xiàn)下降狀態(tài)。
本文主要針對(duì)精餾塔工藝操作影響因素進(jìn)行了分析,并在確保產(chǎn)品純度和乙酸甲酯酯化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的基礎(chǔ)上,對(duì)各個(gè)變量的最佳值進(jìn)行了確定,為精餾塔工藝操作提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。
[1]劉寶亮,曹桂萍.Origin軟件在精餾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].化工高等教育,2015(01):90~91.
[2]張呂鴻,劉建賓,李鑫鋼,姜斌,李洪.一種改進(jìn)的差壓熱耦合精餾流程[J].石油學(xué)報(bào)(石油加工),2013(02):76~77.
[3]閆正兵,劉興高.內(nèi)部熱耦合空分塔混合建模[J].化工學(xué)報(bào),2011(08):56~58.