塔高、塔径对产品和质量有什么影响？

塔高、塔径对产品和质量有什么影响？

塔径主要影响生产能力，塔高主要影响产品纯度。

塔径与生产能力的关系可以用下式来说明：
D=（v/0.785w）1/2
式中
D----塔的直径，m；
v----塔内蒸汽的体积流量，m²/s
w----空塔流速，m/s。

对一定的塔来说，空塔流速是有一定限制的。在一定的空塔速度下，塔内蒸汽的体积流量越大，则需要的塔径越大；同理，塔径越大，则允许的塔内蒸汽负荷越大，即生产能力越大，因此塔径是影响生产能力的主要因素。

塔的高度，在板效率和板间距确定的情况下，决定于实际塔板数。而实际塔板数又是由最小理论塔板数决定的。最小理论塔板数愈多，而实际塔板数也愈多。

塔径、塔高对生产的影响是辩证的，不可截然分开的。例如，增加塔高，则可减少回流比，从而提高生产能力；而增加塔径，则可加大回流比，达到降低塔高的目的。

精馏操作的影响因素有哪些？

除了设备问题以外，精馏操作过程的影响因素主要有以下几个方面：塔的温度和压力（包括塔顶、塔釜和某些有特殊意义的塔板）；进料状态；进料量；进料组成；进料温度；塔内上升蒸汽速度和蒸发釜的加热量；回流量；塔顶冷剂量；塔顶采出量和塔底采出量。塔的操作就是按照塔顶和塔底产品的组成要求来对这几个影响因素进行调节。

精馏塔操作压力的变化

对精馏操作有什么影响？

塔的设计和操作都是基于一定的压力下进行的，因此一般的精馏塔总是先要保持压力的恒定。塔压波动对塔的操作将产生如下的影响：

（1）影响产品质量和物料平衡

改变操作压力，将使每块塔板上的气液相平衡的组成发生改变。压力升高，则气相中的重组分减少，相应的提高了气相中的轻组分的浓度；液相中的轻组分含量增加，同时也改变了气液相的重量比，使液相量增加，气相量减少。总的结果是：塔顶馏分中的轻组分浓度增加，但数量却相对减少；釜液中的轻组分浓度增加，釜液量增加。同理，压力降低，塔顶馏份的数量增加，轻组分浓度降低；釜液量减少，轻组分浓度减少。正常操作中应保持恒定的压力，但若操作不正常，引起塔顶产品中重组分浓度增加时，则可采用适当升高操作压力的办法，使产品质量合格，但此时液相中轻组分的损失增加。

（2）改变组分间的相对挥发度
 

压力增加，组分间的相对挥发度降低，分离效率下降，反之亦然。

（3）改变塔的生产能力

压力增加，组分的重度增大，塔的处理能力增大。

（4）塔压的波动

这将引起温度和组成间对应关系的混乱。我们在操作中经常以温度作为衡量产品质量的间接标准，但这只有在塔压恒定的情况下才是正确的。当塔压改变时，混合物的露点、泡点发生改变，引起全塔的温度分布发生改变，温度和产品质量的对应关系也将发生改变。

从以上分析来看，改变操作压力，将改变整个塔的工作状况，因此在正常操作中应维持恒定的压力，只有在塔的正常操作受到破坏时，才可以根据上述分析，在工艺指标允许的范围内，对塔的压力进行适当的调整。

应当指出，在精馏操作过程中，进料量、进料组成和进料温度的改变，塔釜加热蒸汽量的改变、回流量、回流温度、塔顶冷剂量的改变以及塔板的堵塞等，都有可能引起塔压的波动，此时我们应先分析塔压波动的原因，及时处理，使操作恢复正常。

进料状态对精馏操作有什么影响？

进料情况有五种：（1）冷进料；（2）泡点进料；（3）气液混合进料；（4）饱和蒸汽进料；（5）过热蒸汽进料。

为了便于分析，令每公斤分子进料液体变成饱和蒸汽所需热量δ=每公斤分子进料的汽化潜热。从上式可以看出：冷进料时δ>1，泡点进料时δ=1，气液混合进料时0<δ<1，饱和蒸汽进料时δ=0，过热蒸汽进料时δ<0。

当进料状况发生变化（回流比、塔顶馏出物的组成为规定值）时，δ值也将发生变化，这直接影响到提馏段回流量的改变，从而使提馏段操作线方程式改变，进料板的位置也随之改变，δ线位置的改变，将引起理论塔板数和精馏段、提馏段塔板数分配的改变。对于固定进料状况的某个塔来说，进料状况的改变，将会影响到产品质量及损失情况的改变。

例如，某塔应为泡点进料，当改为冷液进料时，则精馏段塔板数过多，提馏段塔板数不足，结果是塔顶产品质量可能提高，而釜液中的轻组分的蒸出则不完全。若改为气液混合进料或者饱和蒸汽、过饱和蒸汽进料，则精馏段的塔板数不足，提馏段的塔板数过多，其结果是塔顶产品中重组分含量超过规定，釜液中轻组分含量比规定值低，同时增加了塔顶冷剂的消耗量，减少了塔釜的热剂消耗。

生产中多用泡点进料，此时，精馏段、提馏段上升蒸汽的流量相等，故塔径也一样，设计计算也比较方便。

进料量的大小对精馏操作有什么影响？

进料量的大小对精馏操作的影响可分为下述两种情况来讨论：

（1）进料量变动范围不超过塔顶冷凝器和加热釜的负荷范围时，只要调节及时得当，对顶温和釜温不会有显著的影响，而只影响塔内上升蒸汽速度的变化。进料量增加，蒸汽上升的速度增加，一般对传质是有利的，在蒸汽上升速度接近液泛速度时，传质效果为最好。若进料量再增加，蒸汽上升速度超过液泛速度时，则严重的雾沫夹带会破坏塔的正常操作。进料量减少，蒸汽上升速度降低，对传质是不利的，蒸汽速度降低容易造成漏液，降低精馏效果。因此，低负荷操作时，可适当的增大回流比，提高塔内上升蒸汽的速度，以提高传质效果。应该说明，上述结论是以进料量发生变动时，塔顶冷剂量或釜温热剂量均能作相应的调整为前提的。

（2）进料的变动范围超出了塔顶冷凝器或加热釜的负荷范围，此时，不仅塔内上升蒸汽的速度改变而且塔顶温度、塔釜温度也会相应的改变，致使塔板上的气液相平衡组成改变，塔顶和塔釜馏分的组成改变。

例如，液相进料时，若进料量过大，则引起提馏段的回流也很快增加，在热剂不够的前提下，将引起提馏段温度降低，釜温中轻组分浓度增大，釜液的流量增大，这同时也会引起上升蒸汽中轻组分量增加，致使全塔温度下降，顶部馏出物中的轻组分纯度提高。

当气液两相混合进料时，若进料量突然增加过快，将使精馏段内蒸汽量突然增加，同时使提馏段内回流液量也突然增加，在冷剂、热剂不够的前提下，前者是精馏段的温度上升，后者是提馏段的温度下降；前者引起塔顶馏分中重组分浓度增加，使产品质量不合格，后者引起塔釜馏份中轻组分的浓度增加，损失加大。当全部为气相进料，进料量突然增加过大时，首先应想到是精馏段内上升蒸汽的量突然增加，随之而来的是塔顶的气相馏出物量增加，回流比减小，塔顶温度上升，提馏段的温度上升。前者使塔顶产品中重组分含量增加，塔内回流液体中重组分含量也增加；后者使塔底产品中重组分的浓度增加。

综上所述，不管进料状况如何，进料量过大的波动，将会破坏塔内正常的物料平衡和工艺条件，造成塔顶、塔釜产品质量不合格或者物料损失增加。因此，应尽量使进料量保持平衡，即使在需要调节时，也应该缓慢进行。

进料组成的变化对精馏操作有什么影响？

进料组成的变化，直接影响精馏操作，当进料中重组分的浓度增加时，精馏段的负荷增加。对于固定了精馏段板数的塔来说，将造成重组分带到塔顶，使塔顶产品质量不合格。

若进料中的轻组分的浓度增加时，提馏段的负荷增加。对于固定了提馏段塔板数的塔来说，将造成提馏段的轻组分蒸出不完全，釜液中轻组分的损失加大。应该这样理解：重组分增加要增加精馏段，所以要使加料口下移，如果只有一个加料口那就要增加精馏段的负荷，所以重组分也会上移到塔顶；反之也一样。同时，进料组成的变化还将引起全塔物料平衡和工艺条件的变化。组分变轻，则塔顶馏分增加，釜液排出量减少。同时，全塔温度下降，塔压升高。组分变重，情况相反。

进料组成变化时，可采取如下措施：

（1）改进料口。组分变重时，进料口往下改；组分变轻时，进料口往上改。

（2）改变回流比。组分变重时，加大回流比；组分变轻时，减少回流比。

（3）调节冷剂和热剂量。根据组成变动的情况，相应地调节塔顶冷剂和塔釜热剂量，维持顶、釜的产品质量不变。

进料温度的变化对精馏操作有什么影响？

进料温度的变化对精馏操作的影响是很大的。总的来讲，进料温度降低，将增加塔底蒸发釜的热负荷，减少塔顶冷凝器的冷负荷。进料温度升高，则增加塔顶冷凝器的冷负荷，减少塔底蒸发釜的热负荷。当进料温度的变化幅度过大时，通常会影响整个塔身的温度，从而改变气液平衡组成。例如：进料温度过低，塔釜加热蒸汽量没有富余的情况下，将会使塔底馏份中轻组分含量增加。进料温度的改变，意味着进料状态的改变，而后者的改变将影响精馏段、提馏段负荷的改变。因此，进料温度是影响精馏塔操作的重要因素之一。

塔内上升蒸汽的速度和蒸发釜加热量的波动

对精馏塔操作有什么影响？

塔内上升蒸汽的速度的大小，直接影响着传质效果。板式塔（例如泡罩塔）内上升蒸汽是通过泡罩的齿缝以鼓泡的形式与液体进行热量和质量交换的，一般的说，塔内最大的蒸汽上升的速度应比液泛的速度小一些。工艺上常选择最大允许速度为液泛速度的80%。速度过低会使塔板效率显著下降。

影响塔内上升蒸汽速度的主要因素是蒸发釜的加热量。在釜温保持不变的情况下，加热量增加，塔内上升蒸汽的速度加大；加热量减少，塔内上升蒸汽的速度减小。

应该注意，加热量的调节范围过大、过猛，有可能造成液泛或漏液。

回流比的大小对精馏操作有什么影响？

操作中改变回流比的大小，以满足产品的质量要求是经常遇到的问题。当塔顶馏份重组分含量增加时，常采用加大回流的方法将重组份压下去，以使产品质量合格。当精馏段的轻组分下到提馏段造成塔下部温度降低时，可以用适当减少回流比的方法以使釜温度提起来。增加回流比，对从塔顶得到产品的精馏塔来说，可以提高产品质量，但是却要降低塔的生产能力，增加水、电、气的消耗。回流比过大，将会造成塔内物料的循环量过大，甚至能导致液泛，破坏塔的正常操作。

塔顶冷剂量的大小对精馏操作有什么影响？

对采用内回流操作的塔（例如冷凝蒸出塔），其冷剂量的大小，对精馏操作的影响是比较显著的；同时，也是影响回流量波动的主要因素。内回流塔的回流量是靠塔顶冷凝器的负荷来调节的。当冷剂量无相变时，冷凝器的负荷主要由冷剂量进入的多少来调节。如果操作中冷剂量减少，塔顶温度升高，从而流量减少，塔顶温度升高，塔顶产品中重组分的含量增加，纯度下降；如冷剂量增加，情况正相反。当冷剂有相变时，即液体冷剂蒸发吸热，在冷剂量充分的情况下，调节冷剂蒸发压力高低所带来的回流量变化，将更为灵敏。

对于外回流的塔，同样会由于冷剂量的波动，在不同程度上影响精馏塔的操作。例如，冷剂量的减少，将使冷凝器的作用变差，冷凝液量减少，而在塔顶产品的液相采出量作定值调节时，回流量势必减少。假如冷凝器还有过冷作用（即通常所说的冷凝冷却器）时，则冷剂量的减少，还会引起回流液温度的升高。这些都会使精馏塔的顶温升高，塔顶产品中重组分含量增多，质量下降。