丁鐵福，徐 宏

（浙江衢化氟化學(xué)有限公司，浙江 衢州 324004）

在含氯產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，各種產(chǎn)品需要通過(guò)精餾操作進(jìn)行分離，但由于公用系統(tǒng)不穩(wěn)定的原因，含氯產(chǎn)品生產(chǎn)裝置經(jīng)常受外界蒸汽壓力、流量、溫度等因素波動(dòng)的影響，為了確保裝置穩(wěn)定高負(fù)荷運(yùn)行，避免產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，降低能耗及物料損耗，對(duì)精餾塔運(yùn)行的各種參數(shù)在蒸汽波動(dòng)時(shí)進(jìn)行了分析與對(duì)比，并結(jié)合實(shí)際提出了控制系統(tǒng)改進(jìn)方案，使精餾塔的操作不斷完善，操作更為簡(jiǎn)便、穩(wěn)定。

1 精餾塔的基本控制方案

精餾塔控制的好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)，即產(chǎn)品的組分，但產(chǎn)品組分分析只能在產(chǎn)品產(chǎn)生了才能進(jìn)行檢測(cè)，不能對(duì)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，存在分析周期長(zhǎng)，數(shù)據(jù)反應(yīng)滯后等問(wèn)題，因而精餾過(guò)程中的溫度參數(shù)的穩(wěn)定控制變得尤為重要。而精餾操作是通過(guò)靈敏板進(jìn)行控制的，因此靈敏板溫度的穩(wěn)定控制是控制產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。

為了控制靈敏板溫度在指標(biāo)范圍內(nèi)，可以通過(guò)加熱蒸汽量、冷卻劑量、回流量、釜液位高度、進(jìn)料量等條件的變化來(lái)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。但對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)已定，生產(chǎn)負(fù)荷和產(chǎn)品比例基本不變的操作過(guò)程中，精餾塔的進(jìn)料量F、組分XF、蒸汽量、冷卻劑量、釜液出料量W處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，往往是通過(guò)回流比的調(diào)節(jié)來(lái)控制靈敏板的溫度，當(dāng)靈敏板溫度T上升時(shí)，通過(guò)加大回流量L，來(lái)降低靈敏板溫度。當(dāng)靈敏板溫度下降時(shí)，通過(guò)減少回流量，來(lái)提高靈敏板溫度[1]。

2 蒸汽壓力波動(dòng)對(duì)精餾操作的影響

精餾塔在低負(fù)荷或外界影響小的情況下，用回流比調(diào)節(jié)靈敏板溫度基本能控制好產(chǎn)品的質(zhì)量。但是在高負(fù)荷運(yùn)行情況下，公用系統(tǒng)的蒸汽壓力經(jīng)常波動(dòng)，而且變化幅度也較大，使塔釜再沸器熱量傳遞很不均勻，造成精餾塔氣-液不平衡，使靈敏板溫度變化幅度加大，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

（1）當(dāng)外界蒸汽壓力突然升高，塔釜難揮發(fā)組分蒸發(fā)量增加，靈敏板溫度上升，必須采取加大回流量來(lái)控制靈敏板溫度，保證塔頂產(chǎn)品質(zhì)量；但在實(shí)際操作中蒸發(fā)量過(guò)大，則會(huì)造成液沫夾帶，結(jié)果造成氣液兩相之間傳質(zhì)效果降低，影響產(chǎn)品的質(zhì)量；嚴(yán)重時(shí)還會(huì)產(chǎn)生液泛現(xiàn)象。

（2）當(dāng)外界蒸汽壓力突然下降，塔釜難揮發(fā)組分蒸發(fā)量減少，靈敏板溫度下降，若不及時(shí)減少回流量，靈敏板溫度會(huì)大幅度下降，易揮發(fā)組分很容易帶入塔釜，造成后序產(chǎn)品質(zhì)量下降；另一方面，為了保證靈敏板溫度，回流量下降過(guò)快，使回流比降低，影響分離效果；同樣，蒸發(fā)量太小，上升蒸汽速度降低，塔內(nèi)將產(chǎn)生漏液現(xiàn)象，影響分離效果[1]。

3 調(diào)節(jié)蒸汽流量，控制靈敏板溫度

將蒸汽流量定值變成可調(diào)節(jié)值，根據(jù)蒸汽壓力變化情況，手動(dòng)將蒸汽進(jìn)料量進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保塔釜蒸發(fā)量相對(duì)穩(wěn)定，來(lái)保證靈敏板溫度但仍存在許多問(wèn)題。

（1）在操作過(guò)程中表現(xiàn)出比較被動(dòng)，操作頻繁，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）需要特殊操作技能高，但每個(gè)操作人員水平不同，調(diào)節(jié)幅度不一，難以避免出現(xiàn)靈敏板溫度瞬間大幅度波動(dòng)，使整個(gè)塔的溫度、進(jìn)出料量分布曲線變化頻率及幅度較大，容易造成產(chǎn)品純度質(zhì)量問(wèn)題。

（3）蒸汽流量與回流量同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)靈敏板溫度，很難分清主次，操作不當(dāng)，很容易破壞精餾正常進(jìn)行和氣-液平衡，導(dǎo)致整個(gè)操作惡化。

（4）給蒸汽進(jìn)料量、回流量等工藝指標(biāo)的制定、執(zhí)行帶來(lái)較大困難。

4 蒸汽流量的自動(dòng)控制，確保氣-液平衡

在精餾塔的連續(xù)操作過(guò)程中應(yīng)做到物料平衡、氣-液平衡和熱量平衡，這3個(gè)平衡互相影響，互相制約。蒸汽壓力突然變化時(shí)，將直接影響塔釜難揮發(fā)組分的蒸發(fā)量，使當(dāng)時(shí)塔內(nèi)熱量存在不平衡，導(dǎo)致氣-液不平衡。在生產(chǎn)過(guò)程中，各精餾塔設(shè)備已確定，塔釜蒸發(fā)量與氣體流速成正比關(guān)系，而流速與塔壓差也成正比關(guān)系，所以控制好塔頂、塔釜壓力就能保證一定的蒸發(fā)量，而在操作中，塔頂壓力可通過(guò)塔頂壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定調(diào)節(jié)或大部分為常壓塔，為此，穩(wěn)定塔釜壓力就特別重要。于是在蒸汽進(jìn)料量不變情況下，對(duì)蒸汽壓力變化情況與塔釜壓力的變化進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者成正比關(guān)系，而且滯后時(shí)間極小。于是將蒸汽進(jìn)料量與塔釜壓力進(jìn)行串級(jí)操作，將塔釜壓力信號(hào)傳遞給蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，蒸汽流量調(diào)節(jié)閥根據(jù)塔釜壓力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，通過(guò)蒸汽進(jìn)料量自動(dòng)增大或減少，確保塔釜壓力穩(wěn)定，從而保證了精餾操作不受外界蒸汽波動(dòng)的影響[2]。

5 系統(tǒng)改進(jìn)前后對(duì)比

收集一個(gè)月的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)最高值與最低值的偏差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以氯仿塔為例，系統(tǒng)改進(jìn)前后某一段時(shí)期工藝指標(biāo)執(zhí)行情況見(jiàn)表1。

表1 系統(tǒng)改進(jìn)前后某一段時(shí)期工藝指標(biāo)執(zhí)行情況

從表1可以看出，經(jīng)系統(tǒng)改進(jìn)后塔釜壓偏差從12.4 kPa降低至1.1 kPa；回流量偏差從4.8 m3/h降低至1.5 m3/h；采出量從3.5 m3/h降低至1.1 m3/h；靈敏板溫度偏差從13.7℃降低至4.2℃；產(chǎn)品優(yōu)級(jí)品率也從89%上升至99%。

6 結(jié)果與討論

（1）改進(jìn)后的控制系統(tǒng)投運(yùn)后，精餾塔的各點(diǎn)溫度曲線基本在一條直線上，靈敏板溫度變化范圍也大大縮小，進(jìn)出料量也很穩(wěn)定，完全不受外界蒸汽壓力波動(dòng)影響，從操作曲線及分析結(jié)果看，整個(gè)精餾塔在自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程中，完全達(dá)到了物料、氣-液及熱量3個(gè)平衡，而且操作方便、簡(jiǎn)單，大大減輕了操作人員負(fù)擔(dān)，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

（2）操作穩(wěn)定后，避免了受蒸汽壓力波動(dòng)使產(chǎn)品返回操作或不合格品的處理，減少了動(dòng)力、蒸汽能耗及物料損耗。同時(shí)也避免了因產(chǎn)品質(zhì)量不好而降負(fù)荷操作。

（3）改進(jìn)了自動(dòng)控制系統(tǒng)后，操作人員思維也要進(jìn)行更新，如塔釜是否液泛，不能通過(guò)塔釜壓力升高來(lái)判斷?；亓髁康目刂聘鼮橹匾?，必須防止回流量過(guò)大或過(guò)小，破壞塔內(nèi)物料平衡，影響正常操作。必須要避免塔壓差過(guò)大或過(guò)小，使蒸汽調(diào)節(jié)閥自動(dòng)關(guān)小或開(kāi)大來(lái)減少或增大蒸汽量，造成塔內(nèi)氣-液不平衡，降低傳遞效果，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

（4）精餾塔的操作仍較為復(fù)雜，操作中的一個(gè)參數(shù)變化，可能會(huì)波及整個(gè)塔的正常工作，操作人員必須仔細(xì)地檢查和分析產(chǎn)生變化的原因，然后有針對(duì)性地進(jìn)行調(diào)節(jié)。隨著自動(dòng)化程度提高，精餾塔操作也應(yīng)該多采用儀表自動(dòng)化控制，使產(chǎn)品的質(zhì)量和精餾塔操作的穩(wěn)定性大大地提高。