戴 璐

（江蘇省淮安技師學(xué)院，江蘇淮安 223001）

任何一個(gè)化工生產(chǎn)過(guò)程都離不開(kāi)對(duì)原料或反應(yīng)產(chǎn)物的分離提純操作，比如從原油中分離出各種燃料油、潤(rùn)滑油、石腦油、汽油和石油化工原料到有機(jī)、無(wú)機(jī)、精細(xì)化學(xué)品的合成，都離不開(kāi)對(duì)混合物的分離。而精餾是一種利用回流使液體混合物得到高純度分離的蒸餾方法，是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的液體混合物分離操作。

精餾塔工藝操作的穩(wěn)定性直接關(guān)系著整個(gè)裝置的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能力、消耗定額以及環(huán)保問(wèn)題等方面。梳理清楚精餾操作過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系，嚴(yán)格控制好各個(gè)工藝指標(biāo)，能夠確保整個(gè)操作過(guò)程穩(wěn)定、高效。

從歷年大賽給出的競(jìng)賽要求和考核評(píng)分細(xì)則中可以發(fā)現(xiàn)，工藝生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量及能耗三方面一直是大賽的考核重點(diǎn)，考核項(xiàng)目主要包括精餾工藝指標(biāo)合理性、生產(chǎn)工藝穩(wěn)定時(shí)間、產(chǎn)品濃度、產(chǎn)品產(chǎn)量、原料損耗量、水、電能耗等。但在大賽中并沒(méi)有明確精餾設(shè)備的最佳操作工況，如果學(xué)生在操作過(guò)程中找不到最佳參數(shù)，那么在比賽中會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量合格、而產(chǎn)量不合格；或者產(chǎn)量合格、質(zhì)量不合格等不正常情況，所以，找到最佳的工況參數(shù)對(duì)操作非常重要，有助于學(xué)生在大賽操作過(guò)程中能夠快速建立塔內(nèi)物料平衡，使精餾塔達(dá)到穩(wěn)定操作，從而在大賽中取得優(yōu)異成績(jī)。

1 最佳工況參數(shù)的研究

精餾操作中的工藝參數(shù)變量較多，且各變量之間相互關(guān)系、相互影響，要使精餾操作高效、穩(wěn)定，必須控制好精餾過(guò)程的物料平衡和熱量平衡。

學(xué)生在大賽訓(xùn)練及比賽過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)的監(jiān)測(cè)與控制，并能夠做到進(jìn)料穩(wěn)、產(chǎn)品采出穩(wěn)、精餾塔溫度穩(wěn)及壓力穩(wěn)，才能在大賽中取得優(yōu)異成績(jī)。例如在精餾塔的操作中，如何維持塔頂和塔底產(chǎn)品的穩(wěn)定？如何控制產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量？在提高溫度時(shí)，如何既要考慮到產(chǎn)品的質(zhì)量，又要考慮到工藝損失。這就需要學(xué)生扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和精湛的技藝。

仔細(xì)研讀《江蘇省職業(yè)學(xué)?；どa(chǎn)技術(shù)賽項(xiàng)精餾操作競(jìng)賽的基本要求與考核評(píng)分細(xì)則》，對(duì)比2017年、2019年和2021年的化工生產(chǎn)技術(shù)賽項(xiàng)規(guī)程重要操作點(diǎn)發(fā)現(xiàn)（如表1和表2所示），考核點(diǎn)大體相同。從表2可以看出，產(chǎn)量和濃度兩項(xiàng)占比較大，所以，要想在大賽中與其他參賽隊(duì)拉開(kāi)差距，關(guān)鍵在于產(chǎn)量和濃度兩方面。如果產(chǎn)量和濃度分?jǐn)?shù)較低，大多是由于沒(méi)有做好物料平衡，塔內(nèi)分離能力較差導(dǎo)致，學(xué)生在訓(xùn)練前期首先要做好物料衡算，找到最佳工況參數(shù)值，再根據(jù)最佳工況參數(shù)值進(jìn)行針對(duì)性的訓(xùn)練，才能有助于學(xué)生在大賽中快速做好塔內(nèi)物料平衡，確保穩(wěn)定操作。

表1 化工生產(chǎn)技術(shù)賽項(xiàng)規(guī)程重要操作點(diǎn)

表2 精餾考核權(quán)重分配表

1.1 物料衡算

學(xué)生在大賽前需要對(duì)全塔進(jìn)行物料衡算，找到進(jìn)料、塔頂采出、塔底采出等最佳取值，才能幫助學(xué)生在平時(shí)訓(xùn)練及大賽中快速建立物料平衡，確保運(yùn)行過(guò)程中穩(wěn)定高效。

1.2 進(jìn)料熱狀況的確定

泡點(diǎn)進(jìn)料是進(jìn)料熱狀況中比較理想的一種進(jìn)料狀況，這種進(jìn)料也較為經(jīng)濟(jì)和最為常用，在大賽中也選擇泡點(diǎn)進(jìn)料。進(jìn)料溫度應(yīng)根據(jù)物料衡算等內(nèi)容確定，是學(xué)生在操作中控制的重要依據(jù)。

1.3 回流比的確定

回流對(duì)精餾操作來(lái)說(shuō)是必要的。回流比是影響塔分離效果的主要因素，生產(chǎn)中經(jīng)常用回流比來(lái)調(diào)節(jié)、控制產(chǎn)品的質(zhì)量?；亓髁康拇笮。瑢?duì)精餾效果、產(chǎn)品質(zhì)量、塔板數(shù)和水、電、氣的消耗都有直接影響?；亓鞅仍黾?，使塔內(nèi)上升蒸汽量及下降液體量均增加，若塔內(nèi)氣液負(fù)荷超過(guò)允許值，則可能引起塔板效率下降，此時(shí)應(yīng)減小原料液流量。而大賽中也沒(méi)有明確回流比、回流量值，雖然通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以摸索出適宜回流量，但耗時(shí)太長(zhǎng)。所以，根據(jù)理論計(jì)算確定回流比，從而確定出回流量值，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，大大提高了準(zhǔn)確性又縮短了其摸索時(shí)間。

1.4 進(jìn)料板位置的確定

大賽中給出兩塊進(jìn)料板，分別為第十塊進(jìn)料板和第十二塊進(jìn)料板，比賽中由參賽選手自行選擇。由精餾原理和熱力學(xué)知識(shí)可知，進(jìn)料板的位置直接影響精餾分離的質(zhì)量。學(xué)生在《化工原理》課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)了通過(guò)逐板計(jì)算法和圖解法來(lái)確定進(jìn)料板的位置。也可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法比較第十塊進(jìn)料板和第十二塊進(jìn)料位置下的精餾結(jié)果，找出分離效果較好的那塊進(jìn)料板，從而確定出大賽中最佳進(jìn)料板的位置。

1.5 塔釜溫度的控制

塔釜溫度是由釜壓和物料的組成決定的。在操作過(guò)程中，只有保持規(guī)定的塔釜溫度，才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。提高釜溫時(shí)，會(huì)使塔內(nèi)液相中的易揮發(fā)組分減少，又會(huì)使上升蒸汽的速度增大，有利于提高傳質(zhì)效率。通常情況下，改變加熱蒸汽量將塔釜溫度調(diào)節(jié)正常。所以，主操同學(xué)在全過(guò)程中要緊密關(guān)注視鏡鼓泡情況、預(yù)熱器出口溫度、釜壓等情況適時(shí)調(diào)節(jié)溫度。

2 實(shí)踐探索

2.1 規(guī)范操作

大賽精餾操作競(jìng)賽的考核項(xiàng)目由三部分組成：精餾操作技術(shù)指標(biāo)（85%）、規(guī)范操作（12.5%）和安全文明操作（2.5%）。針對(duì)評(píng)分規(guī)則中具體的內(nèi)容，應(yīng)讓學(xué)生明確各評(píng)分點(diǎn)，養(yǎng)成規(guī)范操作的意識(shí)，是大賽取得優(yōu)異成績(jī)的第一步，也是化工類(lèi)學(xué)生必須具備的職業(yè)素養(yǎng)。

為了避免學(xué)生在大賽中出現(xiàn)突發(fā)情況，學(xué)生在平時(shí)的訓(xùn)練中要養(yǎng)成了解整個(gè)設(shè)備情況的習(xí)慣，比如檢查總電源、儀表盤(pán)、電壓表、監(jiān)測(cè)儀表的情況，因?yàn)樵诖筚愔?，學(xué)生會(huì)因緊張出現(xiàn)忘記檢查的情況，如現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)了儀表盤(pán)上按鍵卡死或其他異常情況，就會(huì)影響學(xué)生整個(gè)賽程的心態(tài)，導(dǎo)致大賽中不能發(fā)揮出正常水平。

學(xué)生要養(yǎng)成識(shí)圖的習(xí)慣，因?yàn)樵陂_(kāi)車(chē)前，需要同學(xué)們根據(jù)大賽提供的閥位表進(jìn)行各閥門(mén)狀態(tài)的檢查和掛牌，從表1中可以看出，2017年、2019年、2021年的閥門(mén)狀態(tài)不同，17年是43關(guān)6開(kāi)，而19年和21年都是45開(kāi)4關(guān)，雖然近2年的閥門(mén)狀態(tài)一樣，但還是要讓學(xué)生養(yǎng)成識(shí)圖的習(xí)慣，避免其他情況的出現(xiàn)。如果在開(kāi)車(chē)前，因檢查不到位，漏檢或?qū)﹂y門(mén)的狀態(tài)搞不清的情況，則在大賽過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)重大失誤。例如在2019年技能大賽比賽過(guò)程中，有學(xué)生漏檢了進(jìn)料流量計(jì)的狀態(tài)，在進(jìn)料初期沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常沒(méi)有及時(shí)解決，最終導(dǎo)致淹塔，出現(xiàn)了重大事故。此外，在平常訓(xùn)練中還會(huì)發(fā)現(xiàn)主操同學(xué)甚至出現(xiàn)了操作界面沒(méi)有清零復(fù)位等情況，因此，需要進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的心理素質(zhì)的培養(yǎng)，避免因?yàn)榫o張而出現(xiàn)很多不該出現(xiàn)的情況，從而影響大賽的發(fā)揮和最終成績(jī)。

2.2 精餾操作

2.2.1 開(kāi)車(chē)準(zhǔn)備

（1）開(kāi)始比賽。主控同學(xué)工作職責(zé)是首先要對(duì)總電源、儀表盤(pán)，電壓表、顯示儀表檢查是否正常；準(zhǔn)確記錄電表、水表、原料罐初始讀數(shù)。

（2）上、下層同學(xué)分別檢查各自崗位的閥門(mén)狀態(tài)，特別是底閥和流量計(jì)更要認(rèn)真檢查，調(diào)整至準(zhǔn)備開(kāi)車(chē)狀態(tài)并掛牌標(biāo)識(shí)，同時(shí)，主操同學(xué)可以快速檢查，確保比賽能夠正確進(jìn)行，萬(wàn)無(wú)一失。

（3）下層同學(xué)規(guī)范操作進(jìn)料泵，將原料加入再沸器至合適液位。主操點(diǎn)擊考核開(kāi)始。

2.2.2 開(kāi)車(chē)操作

（1）主操規(guī)范啟動(dòng)再沸器、原料預(yù)熱器加熱系統(tǒng)，升溫。

（2）主操同學(xué)緊密關(guān)注塔釜和塔頂溫度上升情況，上層同學(xué)根據(jù)溫度情況開(kāi)啟塔頂冷卻水進(jìn)口閥，調(diào)節(jié)冷卻水流量，觀察到回流罐內(nèi)有液體時(shí)，規(guī)范操作產(chǎn)品泵，通過(guò)回流轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行全回流操作。

（3）主操和上層同學(xué)相互配合，調(diào)節(jié)塔內(nèi)穩(wěn)定，做好部分回流準(zhǔn)備。

（4）主操通知部分回流開(kāi)始，選擇合適的進(jìn)料板，下層同學(xué)通過(guò)調(diào)節(jié)原料轉(zhuǎn)子流量計(jì)，控制進(jìn)料流量≤60L/h，若再沸器液位過(guò)高，要適時(shí)通過(guò)殘液泵排殘，確保塔內(nèi)物料平衡；上層同學(xué)規(guī)范操作回流泵，通過(guò)塔頂產(chǎn)品罐冷卻器至要求溫度范圍內(nèi)收集至塔頂產(chǎn) 品罐。

2.2.3 停車(chē)操作

（1）精餾操作考核80min完畢，做好停車(chē)準(zhǔn)備，下層同學(xué)停進(jìn)料，關(guān)閉管線(xiàn)上閥門(mén)。

（2）主操規(guī)范停止預(yù)熱器和再沸器加熱；點(diǎn)擊考核結(jié)束，停回流泵。

（3）上層同學(xué)停冷卻水，將回流罐內(nèi)所有液體全部打回產(chǎn)品罐，停產(chǎn)品泵、塔頂產(chǎn)品冷卻水。

（4）主操記錄水表、電表讀數(shù)。其余同學(xué)將各閥門(mén)恢復(fù)初始開(kāi)車(chē)前狀態(tài)，并相互配合收集并稱(chēng)量產(chǎn)品罐中的產(chǎn)品，取樣分析。

2.3 操作中常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案

2.3.1 常見(jiàn)問(wèn)題

從訓(xùn)練過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在操作中容易出現(xiàn)問(wèn)題的一般是在再沸器液位和塔底溫度控制兩方面。

（1）再沸器液位異常：再沸器的液位是考核過(guò)程中一個(gè)非常重要的工藝指標(biāo)，再沸器液位需要維持穩(wěn)定在指定的范圍，超出范圍持續(xù)一定時(shí)間系統(tǒng)將自動(dòng)扣分。所以，不管是在剛開(kāi)始的快速進(jìn)料中還是運(yùn)行過(guò)程中，再沸器的液位控制都是非常重要的。

（2）塔頂溫度偏高：學(xué)生在訓(xùn)練或比賽過(guò)程中，需要找到系統(tǒng)設(shè)定的塔頂溫度值，并將溫度能夠控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。

塔頂溫度是整個(gè)操作過(guò)程中最關(guān)鍵的工藝指標(biāo)，其值也可以反映出產(chǎn)品的分離效果即產(chǎn)品的質(zhì)量。從訓(xùn)練中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生經(jīng)常在操作過(guò)程中出現(xiàn)塔頂溫度偏高而束手無(wú)策，最終得不到合格的產(chǎn)品和產(chǎn)量的情況。

2.3.2 解決方案

2.3.2.1 再沸器液位異常

針對(duì)第一種情況，教師可以組織學(xué)生反復(fù)訓(xùn)練，通過(guò)讓學(xué)生觀察原料罐液位下降和再沸器液位上升的情況進(jìn)行初判斷，并記錄每一次實(shí)驗(yàn)的液位值，做到心中有數(shù)，積攢經(jīng)驗(yàn)。

最關(guān)鍵的一點(diǎn)是，訓(xùn)練下層同學(xué)和主操同學(xué)之間的配合，因?yàn)樵诒荣愡^(guò)程中，由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備較多，機(jī)器噪聲較大，其他學(xué)校學(xué)生在互相交流時(shí)也會(huì)造成一定干擾，所以教師可以在平時(shí)的訓(xùn)練過(guò)程中，人為地增加干擾，制造噪聲，讓學(xué)生在嘈雜的環(huán)境中找到最佳的溝通方式，從而可以避免因環(huán)境因素造成溝通不利影響液位判斷的情況。

對(duì)于運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)再沸器液位異常的情況，需要加強(qiáng)各崗位間的溝通交流，尤其是主操同學(xué)對(duì)整個(gè)操作的把控，要將各工藝指標(biāo)情況及時(shí)反饋給現(xiàn)場(chǎng)同學(xué)，現(xiàn)場(chǎng)同學(xué)才能根據(jù)反饋信息作進(jìn)一步操作。

2.3.2.2 塔頂溫度偏高

在訓(xùn)練過(guò)程中發(fā)現(xiàn)塔頂溫度偏高主要是由于塔釜溫度偏低，上升蒸汽量不夠，從而導(dǎo)致回流量減小，造成塔頂溫度偏高。對(duì)于這種情況，主操同學(xué)需要嚴(yán)格控制好再沸器和預(yù)熱器的溫度，切忌突然增大或突然減小而造成塔內(nèi)不平衡；其次，一定要控制好回流量、進(jìn)料量、采出量等，只要有一個(gè)工藝指標(biāo)出現(xiàn)異常，必然會(huì)造成相關(guān)指標(biāo)出現(xiàn)波動(dòng)，都會(huì)影響整個(gè)精餾過(guò)程分離效果。所以，找到最佳工況參數(shù)非常重要，能幫助同學(xué)綜合判斷出現(xiàn)異常的原因，從而進(jìn)行解決。

為了提高學(xué)生應(yīng)對(duì)解決異常情況的能力，在平時(shí)訓(xùn)練中，教師可以增加事故處理，鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；其次，要加強(qiáng)學(xué)生閱讀工藝流程，弄清主要設(shè)備作用及流程圖中主要物料和輔助物料的流向內(nèi)容，只有深刻理解其工藝過(guò)程，才能幫助學(xué)生遇到操作過(guò)程中的故障，并能做出正確判斷和處理的能力，從而可以提高學(xué)生在大賽中應(yīng)對(duì)突發(fā)事故或異常情況的能力。

3 結(jié)語(yǔ)

精餾操作的基本要求是使設(shè)備具有盡可能大的生產(chǎn)能力，達(dá)到預(yù)期的分離效果，且操作費(fèi)用最低。影響精餾裝置穩(wěn)態(tài)、高效操作的主要因素包括操作壓力、進(jìn)料組成和熱狀況、塔頂回流等。掌握精餾設(shè)備主要工藝參數(shù)之間的聯(lián)系及調(diào)節(jié)控制方法，并能夠針對(duì)操作運(yùn)行中遇到的事故采取正確方法進(jìn)行分析和處理，才能使精餾生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定、安全、高效，在大賽中才能取得優(yōu)異成績(jī)。