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約束條件
為保證正常操作,需規(guī)定某些參數(shù)的極限值,并作為約束條件。塔內(nèi)氣體的流速過低時,對于某些篩板精餾塔會產(chǎn)生漏液現(xiàn)象,從而影響操作降低塔板效率;而流速過高易產(chǎn)生液泛,將完全破壞塔的操作。由于塔板上液層,氣相通過液層的阻力增大,因而可用測量差壓的方法檢測塔的液泛現(xiàn)象。當(dāng)壓差過高時,則通過差壓控制系統(tǒng)減小氣體流速。每個精餾塔都存在著一個1大操作壓力限制,超過這個壓力,塔的安全就沒有保障。為精餾過程提供能量的再沸器和冷凝器,也都存在一定限制。再沸器的加熱,受塔壓和再沸器中液相介質(zhì)1大汽化率的影響;同時再沸器兩側(cè)間的溫差不能超過其臨界溫差,否則會導(dǎo)致給熱系數(shù)下降,傳熱量降低。對冷凝器冷卻能力影響1大的是冷卻介質(zhì)的溫度。理論上講,按產(chǎn)品成分的直接指標(biāo)控制方案,是最直接、最1有效的方案。而在介質(zhì)條件不變時,又與塔的操作壓力有關(guān);同時餾出產(chǎn)品組份的變化也將影響到冷凝器的冷卻能力限制。在確定精餾塔的控制方案時,必須考慮到上述的約束條件,以使精餾塔工作于正常操作區(qū)內(nèi)。
精餾塔的干擾因素
和其他化工過程一樣,精餾是在一定的物料平衡和能量平衡的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。一切因素均通過物料平衡和能量平衡影響塔的正常操作。影響物料平衡的因素包括進(jìn)料量和進(jìn)料成分的變化,頂部餾出物及底部出料的變化。影響能量平衡的因素主要是進(jìn)料溫度或熱焓的變化,再沸器加熱量和冷凝器冷卻量的變化,此外還有塔的環(huán)境溫度等變化。同時,物料平衡和能量平衡之間又是相互影響的。例如在精餾塔中,可根據(jù)后一工序?qū)敳慨a(chǎn)品量的需要改變產(chǎn)品餾出液量,而餾出液量的變化會引起回流罐的液位變化,可通過液位調(diào)節(jié)改變塔的進(jìn)料量來實現(xiàn)。要了解這些因素是如何影響精餾塔操作的,首先必須分析它的靜態(tài)規(guī)律,即研究其靜態(tài)特性。從而分析上述因素對精餾塔的動態(tài)影響。
1.精餾塔中靜態(tài)關(guān)系的分析
圖15為精餾塔的物料流程圖,可簡單地視其于為二元精餾。則從物料平衡和能量關(guān)系出發(fā),可得出它的總的物料平衡關(guān)系為
F=D+B (9)
輕組分的物料平衡關(guān)系為
Fz=Dy+Bx (10)
式中,F(xiàn)、D和B分別為進(jìn)料量、頂部餾出物量和塔底產(chǎn)品;z、y和x分別為進(jìn)料、頂部餾出物和底部產(chǎn)品中輕組分的含量。由以上兩式,可明顯看出進(jìn)料量F在產(chǎn)品中的分配量(即D/F)是決定頂部和底部產(chǎn)品中輕組分含量y和x的關(guān)鍵因素。
靜態(tài)下精餾塔的能量關(guān)系為
QH FHF=QC+DHD+BHB (11)
式中,QH為再沸器加熱量,QC為冷凝器冷卻量,HP、HD和HB分別為進(jìn)料頂部、底部產(chǎn)品的比熱熔。在式中,每一項都影響著塔內(nèi)上升蒸汽的流量V。對于一個既定的塔來講,V與F之比與塔的分離度S有關(guān)。即V/F一定時意味著塔分離度也一定。
酒精精餾過程的生產(chǎn)方法及特點是什么?
酒精精餾與化工精餾過程不同點就在于它不僅是一個將酒精濃縮的過程,而且還擔(dān)負(fù)著把粗酒精中50多種揮發(fā)性雜質(zhì)除去的任務(wù),所以濃縮酒精和除去雜質(zhì)的過程在酒精工業(yè)中稱為精餾.物料中的雜質(zhì)基本上是在發(fā)酵過程中生成的,只有很少數(shù)的雜質(zhì)是在蒸煮和蒸餾過程中生成的. 工業(yè)上生產(chǎn)酒精主要有兩種方法:發(fā)酵法和化學(xué)合成法. 工業(yè)上用得廣的是發(fā)酵法. 所謂發(fā)酵法就是指微生物細(xì)胞,在無氧條件下,進(jìn)行無氧呼吸,將吸收的營養(yǎng)物質(zhì)(淀粉質(zhì),糖質(zhì))通過細(xì)胞內(nèi)酶的作用,進(jìn)行一系列的生物化學(xué)反應(yīng),把復(fù)雜的有機物分解為比較簡單的生化中間產(chǎn)物,同時放出一定能量的過程,簡單地說,就是在無氧條件下,微生物將復(fù)雜的有機物轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚漠a(chǎn)物的過程.