约束条件
为保证正常操作,需规定某些参数的极限值,并作为约束条件。塔内气体的流速过低时,对于某些筛板精馏塔会产生漏液现象,从而影响操作降低塔板效率;而流速过高易产生液泛,将完全破坏塔的操作。由于塔板上液层,气相通过液层的阻力增大,因而可用测量差压的方法检测塔的液泛现象。当压差过高时,则通过差压控制系统减小气体流速。每个精馏塔都存在着一个1大操作压力限制,超过这个压力,塔的安全就没有保障。能耗要求和经济性指标精馏过程中消耗的能量,主要是再沸器的加热量和冷凝器的冷却量消耗。为精馏过程提供能量的再沸器和冷凝器,也都存在一定限制。再沸器的加热,受塔压和再沸器中液相介质1大汽化率的影响;同时再沸器两侧间的温差不能超过其临界温差,否则会导致给热系数下降,传热量降低。对冷凝器冷却能力影响1大的是冷却介质的温度。而在介质条件不变时,又与塔的操作压力有关;同时馏出产品组份的变化也将影响到冷凝器的冷却能力限制。在确定精馏塔的控制方案时,必须考虑到上述的约束条件,以使精馏塔工作于正常操作区内。
影响精馏塔操作中质量指标的因素
通过以上分析,可以看出,在精馏塔的操作过程中,影响其质量指标的主要干扰有以下几种:
(l)进料流量F的波动
进料量指进入精馏塔物料的量,它的波动通常很难避免。对于独立的或位于整个生产过程的起点的精馏塔控制可采用定值控制,则可使进料流量保持恒定。对于独立的或位于整个生产过程的起点的精馏塔控制可采用定值控制,则可使进料流量保持恒定。但是,在一个连续的生产过程中,精馏塔的处理量往往是上一工序的产出量。如果一定要使进料量恒定,势必要设置很大的中间贮槽进行缓冲。二是采取在上一工序设置液位均匀控制系统来控制出料,使塔的进料流量F波动比较平稳,从而避免剧烈的变化。
(2)进料成分ZF的变化
进料成分取决于上一工序出料或原料情况,对精馏塔的控制系统来讲,它是不可控的干扰。而针对进料成分的较大变化,则必须重新设置控制变量。
(3)进料温度 TF及进料热量 QF的变化
进料温度通常是较为恒定的。假如不恒定,进料温度和进料热量的变化会影响到塔的焓平衡,因此必须保持进料温度的恒定。其做法是让塔压浮动于冷凝器的约束,而使冷凝器始终接近于满负荷操作。工业上往往先将进料预热,通过温度控制系统来使进料温度恒定。这对于进料状态全部是汽态或全部是液态时,可以保持进料热焓一定。当进料是汽液混相状态时,则只有当汽液两相的比例恒定时,进料热焓才能恒定,必要时应设置热焓控制的环节来维持。
(4)再沸器加热剂热量的变化
当加热剂是蒸汽时,加入热量的变化往往是由蒸汽压力的变化引起的。可以通过蒸汽总管设置压力控制系统来加以克服,或者在串级控制系统的副回路中予以克服。
(5)冷却剂入口温度及阀前压力的变化
冷却剂量的变化会影响到回流量或回流温度,它的变化主要是由于冷却剂的压力或温度变化引起的。对于这类干扰,以阀前压力波动影响较大,控制中用压力控制系统加以克服。
(6)环境温度的变化
精馏塔操作的环境温度的变化一般不大,但在采用风冷器作冷凝器时,则天气骤变与昼夜温差,对塔的操作影响较大,它会使回流量或回流温度变化。为此,应采用内回流控制的方法予以克服。(3)进料温度TF及进料热量QF的变化进料温度通常是较为恒定的。内回流通常是指精馏塔的精馏段内上一层塔盘向下一层塔盘流下的液体量,一般要控制内回流为恒定量或按某一规律变化的操作。
由上述分析可以看出,进料流量和进料成分的波动是精馏塔操作的主要干扰,这个干扰往往不可控。
精馏塔的基本控制方案
精馏塔的基本控制方式是讨论复杂和特殊控制方案乃至1优控制的基础,同时也是目前实际应用中1常见的方案。精馏塔是一个多变量对象,因此如果将任意一个被调参数和任意一个调节参数组成调节回路,就可能有许多调节方案。当方案选取时,由于客观条件不得不采用灵敏度较高但动态响应缓慢的控制回路时,则应当考虑必要的动态补偿。而产品质量往往是精馏过程的主要目标,因此,在基本控制方案中,以产品质量指标来选取调节参数,一种是采用温度作为间接质量指标,一种是采用产品成分等作为直接质量指标。
(l)按提馏段指标的控制方案
如果对釜底出料的成分要求高于塔顶出料,塔顶或精馏段板上温度不能很好地反映组分变化和实际操作回流比大于几倍1小回流比时,可采用提馏段控制。提馏段温度是衡量质量指标的间接指标,而以改变再沸器加热量作为控制手段的方案,就是提馏段温控。
该方案以提馏段塔板温度为被控变量,加热蒸汽量为操纵变量。除了这个主要控制系统外,还设有若干个辅助控制系统;要了解这些因素是如何影响精馏塔操作的,首先必须分析它的静态规律,即研究其静态特性。进料量F为定值控制或用均值控制系统;对塔底采出量B和塔顶馏出物D,按物料平衡关系分别设有塔底与回流罐的液位控制器作均匀控制;为维持塔压恒定,在塔顶设置压力控制系统,控制手段是控制冷凝器的冷却量;提馏段温控时,回流量采用定值控制,且回流量应足够大,以便当塔的处理量1大时,仍能保持塔顶产品的质量指标在规定的范围内。
提馏段温控由于采用了提馏段温度作为间接质量指标。因此,它能够较直接地反映提馏段产品情况。将提馏段恒定后,就能较好地保证塔底产品的质量。
对于液相进料时,进料量或进料成分的变化很快影响塔底的成分,而提馏段温控比较及时,动态过程也比较快。提高塔釜加热效率,改善填料结构,提高塔板效率,是要达到提高分馏效率,降低酒精损耗和节约能源这两种目的的主要手段。提馏段温控的一个特点是回流量足够大,因而在保持塔底质量的前提下,仍能保持塔顶质量,因此即使塔顶产品质量要求比塔底严格时,仍可采用提馏段温控。
酒精蒸馏塔清洗方法
酒精生产中醪垢形成、预防及清洗蒸馏塔(醪塔)结垢堵塞问题,尤其是醪塔堵塔问题,是蒸馏系统不能长周期运行的主要制约因素。一般的解决办法是定期或不 定期进行物理法或化学法处理,虽然能收到 一定效果,但短时间又会产生同样的问题。
本文试图对醪垢的成因、预防和清除进行探讨,希望对业界解决这一问题能有所帮助。
1、醪垢的定义
醪垢是沉积在设备、管道内表面上由不 溶性盐、泥砂、纤维、淀粉、蛋白质、糊精、糖、 酵母菌体及其它糖酵解代谢副产物等所组成的多成分物质。发酵成熟醪中的不溶性悬浮物质,如酵母菌体、纤维、淀粉及析出的无机盐形成晶核,加速了处于饱和状态下的无机盐、有机盐、糖、糊精、可溶性蛋白质等的析出。一般附着在成熟醪预热 器、塔底再沸器的管壁及蒸馏塔塔盘和塔件 上,常常造成进料温度降低,塔底各板间温差加大,塔顶真空度升高,严重时会造成塔 底跑酒,终导致生产不能正常进行。
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