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能耗要求和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)
精餾過程中消耗的能量,主要是再沸器的加熱量和冷凝器的冷卻量消耗;此外,塔和附屬設(shè)備及管線也要散失部分能量。
在一定的純度要求下,增加塔內(nèi)的上升蒸汽是有利于提高產(chǎn)品回收率的;同時(shí)也意味著再沸器的能量消耗要增大。且任何事物總是有一定限度的。在單位進(jìn)料量的能耗增加到一定數(shù)值后,再繼續(xù)增加塔內(nèi)的上升蒸汽,則產(chǎn)品回收率就增長不多了。應(yīng)當(dāng)指出精餾塔的操作情況,必須從整個(gè)經(jīng)濟(jì)效益來衡量。在精餾操作中,質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)品回收率和能量消耗均是要控制的目標(biāo)。其中質(zhì)量是必要條件,在質(zhì)量指標(biāo)一定的條件下應(yīng)在控制過程中使產(chǎn)品的產(chǎn)量盡可能提高一些,同時(shí)能量消耗盡可能低一些。對(duì)于液相進(jìn)料時(shí),進(jìn)料量或進(jìn)料成分的變化很快影響塔底的成分,而提餾段溫控比較及時(shí),動(dòng)態(tài)過程也比較快。
對(duì)于一個(gè)精餾塔來講,在進(jìn)料成分Z一定時(shí),只要保持V/F和D/F一定(或者在F一定時(shí)保持D和V一定),這個(gè)塔的分離結(jié)果也就是產(chǎn)品成分y和x將被完全確定。而當(dāng)進(jìn)料成分變化時(shí),為了保持產(chǎn)品成分不變,可以相應(yīng)調(diào)節(jié)D/F,以補(bǔ)償進(jìn)料成分變化的影響。塔內(nèi)上升蒸汽量V,在塔的提餾段是由再沸器加熱提供的,在塔的精餾段還受到進(jìn)料熱熔的影響。當(dāng)冷凝器冷卻量Q增加時(shí),必然會(huì)使更多的氣相變?yōu)橐合?,從而降低了塔壓;同時(shí)使塔內(nèi)相同組分的平衡溫度下降,增加了再沸器兩側(cè)間的溫差,使再沸器提供的加熱量QH增加。正因如此,在進(jìn)料熱熔變化不大或可以忽略時(shí),一般總把V的變化或V/F的變化,看作是由再沸器加熱量QH提供的。在多元精餾中,影響關(guān)系要復(fù)雜得多,當(dāng)進(jìn)料中某一組分的濃度變化時(shí),必然使其他組分的濃度變化;從而使頂部及底部產(chǎn)品中各組分的濃度發(fā)生變化。當(dāng)進(jìn)料中幾個(gè)組分濃度同時(shí)變化時(shí),情況將更為復(fù)雜??朔@些擾動(dòng)的控制手段卻只有靠D/F和V/F。此時(shí)僅有兩個(gè)關(guān)鍵組分可以控制,其余組分在產(chǎn)品中的分配情況主要由進(jìn)料濃度確定。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。
精餾塔的控制方案
在了解了精餾塔的操作要求和影響因素之后,余下的問題就是如何確定精餾塔的控制方案。首先簡(jiǎn)述設(shè)置精餾塔控制方案的基本觀點(diǎn)。為簡(jiǎn)化討論,只談及頂部和底部產(chǎn)品均為液相的且沒有側(cè)線采出的情況。由于精餾塔的控制方案繁多,只按這些基本觀點(diǎn)選擇具有代表性的、常見的控制方案作出介紹。為了使產(chǎn)品符合一定的質(zhì)量指標(biāo),就必須在上述控制方案的基礎(chǔ)上設(shè)置質(zhì)量反饋系統(tǒng),采用再沸器加熱量及頂部產(chǎn)品量(或回流量)等作為調(diào)節(jié)參數(shù),以克服進(jìn)料成分變化等擾動(dòng)對(duì)產(chǎn)品成分的影響,使產(chǎn)品合格。
1.設(shè)置精餾塔控制方案的基本觀點(diǎn)
(1)按物料及能量平衡關(guān)系進(jìn)行控制
對(duì)于一個(gè)實(shí)際操作的二元精餾塔,在進(jìn)料成分一定時(shí),只要把D/F和V/F調(diào)節(jié)一定;酒精回收塔、酒精精餾塔技術(shù)說明有效提高酒精回收塔、酒精精餾塔的分餾效率,降低酒精損耗,節(jié)約能源,是酒精精餾技術(shù)發(fā)展的主要方向。且頂部回流罐液位調(diào)節(jié)以保證回流按照L=Vr-D的關(guān)系保持一定;底部產(chǎn)品流量B在液位調(diào)節(jié)作用下也可以保證B=F-D的物料平衡關(guān)系,那么該塔的產(chǎn)品質(zhì)量就能得到控制。需指出,由于能量關(guān)系因素V主要取決于再沸器加熱量,但也取決于進(jìn)料和回流的熱焓。當(dāng)回流溫度恒定時(shí),只須考慮進(jìn)料設(shè)置溫度或熱焓自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。于是可保持再沸器的蒸汽量一定,就相當(dāng)于塔內(nèi)上升蒸汽量V一定了。考慮到因冷凝器冷卻量和環(huán)境等擾動(dòng)因素而使能量平衡可能破壞,從而使塔壓變化,因此在塔頂設(shè)置壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。對(duì)于D/F和V/F的控制,由頂部產(chǎn)品量D、再沸器加熱蒸汽量和進(jìn)料量F分別組成比值控制系統(tǒng)。若考慮到動(dòng)態(tài)關(guān)系,可添加補(bǔ)償環(huán)節(jié),一般采用超前-滯后環(huán)節(jié)。
酒精精餾過程的生產(chǎn)方法及特點(diǎn)是什么?
酒精精餾與化工精餾過程不同點(diǎn)就在于它不僅是一個(gè)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(jī)物分解為比較簡(jiǎn)單的生化中間產(chǎn)物,同時(shí)放出一定能量的過程,簡(jiǎn)單地說,就是在無氧條件下,微生物將復(fù)雜的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單的產(chǎn)物的過程.