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精餾操作基本知識 1、何為相和相平衡： 答：相就是指在系統(tǒng)中具有相同物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的均勻部分，不同相之間往往有一個相界面，把不同的相分別開。系統(tǒng)中相數(shù)的多少與物質(zhì)的數(shù)量無關(guān)。如水和冰混合在一起，水為液相，冰為固相。一般情況下，物料在精餾塔內(nèi)是氣、液兩相。 在一定的溫度和壓力下，如果物料系統(tǒng)中存在兩個或兩個以上的相，物料在各相的相對量以及物料中各組分在各個相中的濃度不隨時間變化，我們稱系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。平衡時，物質(zhì)還是在不停地運動，但是，各個相的量和各組分在各項的濃度不隨時間變化，當(dāng)條件改變時，將建立起新的相平衡，因此相平衡是運動的、相對的，而不是靜止的、絕對的。比如：在精餾系統(tǒng)中，精餾塔板上溫度較高的氣體和溫度較低的液體相互接觸時，要進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)，其結(jié)果是氣體部分冷凝，形成的液相中高沸點組分的濃度不斷增加。塔板上的液體部分氣化，形成的氣相中低沸點組分的濃度不斷增加。但是這個傳熱、傳質(zhì)過程并不是無止境的，當(dāng)氣液兩相達(dá)到平衡時，其各組分的兩相的組成就不再隨時間變化了。 2、何為飽和蒸汽壓？ 答：在一定的溫度下，與同種物質(zhì)的液態(tài)（或固態(tài)）處于平衡狀態(tài)的蒸汽所產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫飽和蒸汽壓，它隨溫度的升高而增加。眾所周知，放在杯子里的水，會因不斷蒸發(fā)變得愈來愈少。如果把純水放在一個密閉容器里，并抽走上方的空氣，當(dāng)水不斷蒸發(fā)時，水面上方氣相的壓力，即水的蒸汽所具有的壓力就不斷增加。但是，當(dāng)溫度一定時，氣相壓力最中將穩(wěn)定在一個固定的數(shù)值上，這時的壓力稱為水在該溫度下的飽和蒸汽壓。 應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)氣相壓力的數(shù)值達(dá)到飽和蒸汽壓力的數(shù)值是，液相的水分子仍然不斷地氣化，氣相中的水分子也不斷地冷凝成液體，只是由于水的氣化速度等于水蒸汽的冷凝速度，液體量才沒有減少，氣體量也沒有增加，氣體和液體達(dá)到平衡狀態(tài)。所以，液態(tài)純物質(zhì)蒸汽所具有的壓力為其飽和蒸汽壓時，氣液兩相即達(dá)到了相平衡。 3、何為精餾，精餾的原理是什么？ 答：把液體混合物進(jìn)行多次部分汽化，同時又把產(chǎn)生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分離為所要求組分的操作過程稱為精餾。 為什么把液體混合物進(jìn)行多次部分汽化同時又多次部分冷凝，就能分離為純或比較純的組分呢？對于一次汽化，冷凝來說，由于液體混合物中所含的組分的沸點不同，當(dāng)其在一定溫度下部分汽化時，因低沸點物易于氣化，故它在氣相中的濃度較液相高，而液相中高沸點物的濃度較氣相高。這就改變了氣液兩相的組成。當(dāng)對部分汽化所得蒸汽進(jìn)行部分冷凝時，因高沸點物易于冷凝，使冷凝液中高沸點物的濃度較氣相高，而為冷凝氣中低沸點物的濃度比冷凝液中要高。這樣經(jīng)過一次部分汽化和部分冷凝，使混合液通過各組分濃度的改變得到了初步分離。如果多次的這樣進(jìn)行下去，將最終在液相中留下的基本上是高沸點的組分，在氣相中留下的基本上是低沸點的組分。由此可見，多次部分汽化和多次部分冷凝同時進(jìn)行，就可以將混合物分離為純或比較純的組分。 液體氣化要吸收熱量，氣體冷凝要放出熱量。為了合理的利用熱量，我們可以把氣體冷凝時放出的熱量供給液體氣化時使用，也就是使氣液兩相直接接觸，在傳熱同時進(jìn)行傳質(zhì)。為了滿足這一要求，在實踐中，這種多次部分汽化伴隨多次部分冷凝的過程是逆流作用的板式設(shè)備中進(jìn)行的。所謂逆流，就是因液體受熱而產(chǎn)生的溫度較高的氣體，自下而上地同塔頂因冷凝而產(chǎn)生的溫度較低的回流液體（富含低沸點組分）作逆向流動。塔內(nèi)所發(fā)生的傳熱傳質(zhì)過程如下1）氣液兩相進(jìn)行熱的交換，利用部分汽化所得氣體混合物中的熱來加熱部分冷凝所得的液體混合物；2）氣液兩相在熱交換的同時進(jìn)行質(zhì)的交換。溫度較低的液體混合物被溫度較高的氣體混合物加熱二部分汽化。此時，因揮發(fā)能力的差異（低沸點物揮發(fā)能力強(qiáng)，高沸點物揮發(fā)能力差），低沸點物比高沸點物揮發(fā)多，結(jié)果表現(xiàn)為低沸點組分從液相轉(zhuǎn)為氣相，氣相中易揮發(fā)組分增濃；同理，溫度較高的氣相混合物，因加熱了溫度較低的液體混合物，而使自己部分冷凝，同樣因為揮發(fā)能力的差異，使高沸點組分從氣相轉(zhuǎn)為液相，液相中難揮發(fā)組分增濃。 精餾塔是由若干塔板組成的，塔的最上部稱為塔頂，塔的最下部稱為塔釜。塔內(nèi)的一塊塔盤只進(jìn)行一次部分汽化和部分冷凝，塔盤數(shù)愈多，部分汽化和部分冷凝的次數(shù)愈多，分離效果愈好。 通過整個精餾過程，最終由塔頂?shù)玫礁呒兌鹊囊讚]發(fā)組分，塔釜得到的基本上是難揮發(fā)的組分。 4、什么是露點？ 答：把氣體混合物在壓力不變的條件下降溫冷卻，當(dāng)冷卻到某一溫度時，產(chǎn)生的第一個微小的液滴，此溫度叫做該混合物在指定壓力下的露點溫度，簡稱露點。處于露點溫度下的氣體稱為飽和氣體。從精餾塔頂蒸出的氣體溫度，就是處在露點溫度下。值得注意的是：第一個野地不是純組分，塔時露點溫度下與氣相平衡的液相，其組成有相平衡關(guān)系決定。由此可見，不同組成的氣體混合物，塔的露點是不同的。 5、什么是泡點？ 答：液體混合物在一定壓力下加熱到某一溫度時，液體中出現(xiàn)的第一個很小的氣泡，即剛開始沸騰時的溫度叫該液體在指定壓力下的泡點溫度，簡稱泡點。處于泡點溫度下的液體稱為飽和液體，即精餾塔的釜溫溫度。應(yīng)該說明，這第一個很小的氣泡，也不是純組分，它的組成也是有相平衡關(guān)系決定的。 6、什么是沸點？ 答：當(dāng)純液體物質(zhì)的飽和蒸汽壓等于外壓時，液體就會沸騰，此時的溫度叫做該液體在指定壓力下的沸點。純物質(zhì)的沸點是隨外界壓力的變化而改變的。當(dāng)外界壓力增大時，沸點升高，外界壓力降低時，沸點降低。對于純物質(zhì)來說，在一定壓力下，泡點、露點、沸點均為一個數(shù)值。 7什么是潛熱？ 答：單位重量的純物質(zhì)在相變（在沒有化學(xué)反應(yīng)的條件下，物質(zhì)發(fā)生了相態(tài)的改變，稱相變。如水結(jié)成冰或水汽化成水蒸氣等成為相變過程。）過程吸收或放出的熱叫潛熱。如1公斤水由液態(tài)受熱變成水蒸氣的過程中所吸收的熱叫水的汽化潛熱，常用單位為千卡/公斤。值得注意的是，在相變時溫度和壓力都是不變的，否則不能稱之為潛熱。因此，在說潛熱數(shù)值時，要說明在什么溫度什么壓力下，進(jìn)行何種相變過程。如1公斤水在760毫米汞柱壓力，100攝氏度下汽化，汽化潛熱為539.6千卡。相反，在此條件下，水蒸汽冷凝釋放出來的熱，稱為冷凝潛熱，數(shù)值與上相等?；旌衔锏臐摕峥梢詫崪y或計算，其數(shù)值的大小除了和組分的性質(zhì)有關(guān)外，還和組分的含量有關(guān)，不是一個固定的數(shù)值。 8、什么是顯熱？ 答：純物質(zhì)在不發(fā)生相變和化學(xué)反應(yīng)的條件下，因溫度的改變而吸收或放出的熱量叫顯熱。 9什么是回流比 答：在精餾過程中，混合液加熱后所產(chǎn)生的蒸汽由塔頂蒸出，進(jìn)入塔頂冷凝器。蒸汽在此冷凝（或部分冷凝）成液體，將其一部分冷凝液返回塔頂沿塔板下流，這部分液體叫做回流液；將另一部分冷凝液（或未凝蒸汽）從塔頂采出，作為產(chǎn)品?；亓鞅染褪腔亓饕毫颗c采出量的重量比，通常以通常以R來表示，即 R=L/D 式中R-回流比 L-單位時間內(nèi)塔頂回流液體量，公斤/小時。 D-單位時間內(nèi)塔頂采儲量，公斤/小時。 10、什么是最小回流比？ 答：在規(guī)定的分離精度要求下，即塔頂、塔釜采出的組成一定時，逐漸減少回流比，此時所謂的理論板數(shù)逐漸增加。當(dāng)回流比減少到某一數(shù)值時，所需的理論板數(shù)增加至無數(shù)多，這個回流比的數(shù)值，成為完成該項預(yù)定分離任務(wù)的最小回流比。通常操作時的實際回流比取為最小回流比的1.3～2倍。 11、什么是全回流？ 答：在精餾操作中，把停止塔進(jìn)料、塔釜出料和塔頂出料，將塔頂冷凝液全部作為回流液的操作，成為全回流。全回流操作，多半用在精餾塔的開車初期，或用在生產(chǎn)不正常時精餾塔的自生循環(huán)操作中。 12、最適宜回流比是怎樣確定的？ 答：對固定分離要求的過程來說，當(dāng)減少回流比時，運轉(zhuǎn)費用（主要表現(xiàn)在塔釜加熱量和塔頂冷量）將減少，所需塔板數(shù)將增加，塔的投資費用增大；反之，當(dāng)增加回流比時，可減少塔板數(shù)，卻增加了運轉(zhuǎn)費用。因此，在設(shè)計時應(yīng)選擇一個最適宜的回流比，以使投資費用和經(jīng)常運轉(zhuǎn)的操作費用之和在特定的經(jīng)濟(jì)條件下最小，此時的回流比稱之為最適宜回流比。最適宜回流比取為最小回流比的1.3～2倍。 13、什么是精餾塔的壓力降？ 答：所謂精餾塔的壓力降，就是平時所說的塔釜和塔頂?shù)膲毫Σ?。對板式塔來說，塔板壓降主要是由三部分組成的，即干板壓力降、液層壓力降和克服液體表面張力的壓力降。塔釜與塔頂?shù)膲毫Σ钍侨繅K塔板壓力降的總和。 所謂干板壓力降，就把精餾塔內(nèi)上升的氣體（或蒸汽）通過沒有液體存在的塔板時，所產(chǎn)生的壓力降；當(dāng)氣體穿過每層塔板上的液體層時產(chǎn)生的壓力降，叫做液層壓力降；氣體克服液體表面張力所產(chǎn)生的壓力降，叫液體表面張力壓力降。 對于固定的塔來說，在正常操作中，塔壓力降主要隨上升氣體的流速大小而變化，有經(jīng)驗表明，塔壓力降與氣體流速的平方成正比。 14、什么是空塔速度？它與孔速有什么關(guān)系？ 答：空塔速度是指單位時間內(nèi)精餾塔上升蒸汽的體積與塔截面積的比，即塔內(nèi)上升蒸汽在單位時間內(nèi)流動的距離。單位為米3/秒。米2或米/秒。公式為：W=VsAa 式中 W—空塔速度，米/秒； Vs—上升蒸汽體積流量，米3/秒； Aa—塔的總截面積，米2。 ∵Aa=0.785D2 （D是塔內(nèi)徑，米） ∴W=Vs/0.785D2 孔速度是指單位時間內(nèi)通過升氣孔道的上升蒸汽的體積與孔道總截面的比，即上升氣體穿過升氣孔道的流速，單位為米3/秒。米2或米/秒，公式：W孔=Vs/AT 式中：W孔—孔速度，米/秒； AT—升氣孔道總截面積，米2。 因為升氣孔道總截面積是由塔板開孔率決定的，設(shè)開孔率為Φ， 則式為：W孔=Vs/0.785D2Φ=W/Φ 空塔速度是影響精餾操作的重要因素之一。對于已經(jīng)確定的塔來說，如果在允許的范圍內(nèi)提高空塔速度，則能提高塔的生產(chǎn)能力。當(dāng)空塔速度提高到一定限度時，氣液兩相在塔板上因接觸時間過短，而且會產(chǎn)生嚴(yán)重的霧沫夾帶，破壞塔的正常操作。一般是以霧沫夾帶量不大于10%來確定空塔速度，稱為最大允許速度。 當(dāng)空塔速度過低時，不利于氣體穿過孔道，甚至托不住上層塔板的液體，塔板上的液體可以經(jīng)升氣孔倒流至下層塔板，這種現(xiàn)象稱之為液體泄漏。泄漏嚴(yán)重時，會降低精餾塔的分離效果，特別是篩板塔、浮閥塔、舌形塔，尤其是這樣。 15、什么是塔的開孔面積?開孔率是怎樣確定的? 答：在精餾塔內(nèi)流動著從下往上的蒸汽和從上往下的液體，而且它們要同時通過每層塔板。氣體通過塔板的通道叫升氣孔道，升氣孔道的總截面積就是每塊塔板的開孔面積。浮閥塔的開孔面積就是所有浮閥孔截面積的總和。 開孔截面積的選定，就是根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷的大小和允許蒸汽的速度確定的。通常所說的開孔率就是選定的開孔面積和空塔總截面積的比值，以Φ表示，即： Φ=AT/Aa100% 式中Φ—開孔率 AT—開孔總截面積，米2 Aa—空塔總截面積，米2 有時為了適應(yīng)塔中各板或各段不同的氣體負(fù)荷，設(shè)計時可以選用不同的開孔率。開孔率不同，其傳質(zhì)效率也不同。另外，開孔率對塔的處理能力也有很大的影響。在相同塔徑中，處理能力隨開孔率的增加而相應(yīng)的提高；對于同一處理能力而言，開孔率增加，則塔徑可以減小，因此開孔率是設(shè)計中的重要指標(biāo)之一。 16、什么是液泛？ 答：在精餾操作中，下層塔板上的液體涌至上層塔板，破壞了塔的正常操作，這種現(xiàn)象叫做液泛。 液泛形成的原因，主要是由于塔內(nèi)上升蒸汽的速度過大，超過了最大允許速度所造成的。另外在精餾操作中，也常常遇到液體負(fù)荷太大，使溢流管內(nèi)液面上升，以至上下塔板的液體連在一起，破壞了塔的正常操作的現(xiàn)象，這也是液泛的一種形式。以上兩種現(xiàn)象都屬于液泛，但引起的原因是不一樣的。 17、什么是霧沫夾帶？ 答：霧沫夾帶是指氣體自下層塔板帶至上層塔板的液體霧滴。在傳質(zhì)過程中，大量霧沫夾帶會使不應(yīng)該上到塔頂?shù)闹亟M分帶到產(chǎn)品中，從而降低產(chǎn)品的質(zhì)量，同時會降低傳質(zhì)過程中的濃度差，只是塔板效率下降。對于給定的塔來說，最大允許的霧沫夾帶量就限定了氣體的上升速度。 影響霧沫夾帶量的因素很多，諸如塔板間距、空塔速度、堰高、液流速度及物料的物理化學(xué)性質(zhì)等。同時還必須指出：霧沫夾帶量與捕集裝置的結(jié)構(gòu)也有很大的關(guān)系。雖然影響霧沫夾帶量的因素很多，但最主要的影響因素是空塔速度和兩塊塔板之間的氣液分離空間。對于固定的塔來說，霧沫夾帶量主要隨空塔速度的增大而增大。但是，如果增大塔板間的距離，擴(kuò)大分離空間，則相應(yīng)提高空塔速度。 18、什么是液體泄漏？ 答：塔板上的液體從上升氣體通道倒流入下層塔板的現(xiàn)象叫泄漏。在精餾操作中，如上升氣體所具有的能量不足以穿過塔板上的液層，甚至低于液層所具有的位能，這時就會托不住液體而產(chǎn)生泄漏。 空塔速度越低，泄漏越嚴(yán)重。其結(jié)果是使一部分液體在塔板上沒有和上升氣體接觸就流到下層塔板，不應(yīng)留在液體中的低沸點組分沒有蒸出去，致使塔板效率下降。因此，塔板的適宜操作的最低空塔速度是由液體泄漏量所限制的，正常操作中要求塔板的泄漏量不得大于塔板上液體量的10%。泄漏量的大小，亦是評價塔板性能的特性之一。篩板、浮閥塔板和舌形塔板在塔內(nèi)上升氣速度小的情況下比較容易產(chǎn)生泄漏。 19、什么是操作彈性？ 答：操作彈性是指上升氣體速度的最小允許值（負(fù)荷下限）到最大允許值（負(fù)荷上限）之間的范圍。上升氣體速度在此范圍變動時，精餾塔能在一定的分離效果下，維持正常的操作。 前面已經(jīng)談過，精餾塔的負(fù)荷上限是以上升蒸汽的霧沫夾帶量不超過蒸汽流量的10%為限制；負(fù)荷下限是以塔板上液體的泄漏量不超過液體流量的10%為限制。 一般的說，浮閥塔操作彈性最大，有的試驗表明負(fù)荷上限與負(fù)荷下限之比可達(dá)7~9左右，泡罩塔次之，篩板塔最小。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)上升氣體速度變化時，塔板效率要變化，這會引起分離效果發(fā)生變化。 20、什么是返混現(xiàn)象？ 答：在有降液管的塔板上，液體橫過塔板與氣體呈錯流狀態(tài)，液體中易揮發(fā)組分的濃度降沿著流動的方向逐漸下降。但是當(dāng)上升氣體在塔板上是液體形成渦流時，濃度高的液體和濃度低的液體就混在一起，破壞了液體沿流動方向的濃度變化，這種現(xiàn)象較做返混現(xiàn)象。返混現(xiàn)象能導(dǎo)致分離效果的下降。 返混現(xiàn)象的發(fā)生，受到很多因素的影響，如停留時間、液體流動情況、流道的長度、塔板的水平度、水力梯度等。 21、什么是物料平衡?物料平衡在精餾操作中的意義是什么? 答：物料平衡是質(zhì)量不滅和轉(zhuǎn)換守恒定律在化工上的應(yīng)用。對于任何一個生產(chǎn)過程來說，按重量計，物料轉(zhuǎn)化量應(yīng)為產(chǎn)品生成量和物料損失量之和。 通過物料衡算，可以知道原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的情況及損失量的大小，以便尋求改善的途徑。物料衡算對整個過程或過程的某個階段同樣適用；可對參與過程的全部物質(zhì)進(jìn)行衡算，也可以對任意組分進(jìn)行衡算。 在操作中隨時掌握精餾塔的物料平衡情況對于一個操作工來說是一個最基本和最起碼的要求。物料平衡掌握不好，一種是進(jìn)料多，采出少；另一種是進(jìn)料少，采出多。這兩種情況都不是正常操作，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。 因此，為了使精餾塔處于最佳條件下操作，為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，降低能耗，減少加工損失，在實際操作中必須經(jīng)常進(jìn)行物料衡算，調(diào)整操作。 22、什么是最適宜的進(jìn)料板位置? 答：最適宜的進(jìn)料板位置就是指在相同的理論板數(shù)和同樣的操作條件下，具有最大分離能力的進(jìn)料板位置或在同一操作條件下所需理論板數(shù)最少的進(jìn)料板位置。 在化學(xué)工業(yè)中，多數(shù)精餾塔都設(shè)有兩個以上的進(jìn)料板，調(diào)節(jié)進(jìn)料板的位置是以進(jìn)料組分發(fā)生變化為依據(jù)的。當(dāng)進(jìn)料組分中的輕關(guān)鍵組分比正常操作較低時，應(yīng)將進(jìn)料板的位置向下移，以增加精餾段的板數(shù)，從而提高精餾段的分離能力。反之，進(jìn)料板的位置向上移，則是為增加提餾段的板數(shù)，以提高提餾段的分離能力。 總之，在進(jìn)料板上進(jìn)料組分中輕關(guān)鍵組分的含量應(yīng)該小于精餾段最下一塊塔板上的輕關(guān)鍵組分的含量，而大于提餾段最上一塊塔板上的輕組分的含量。這樣就使進(jìn)料后不至于破壞塔內(nèi)各層塔板上的物料組成，從而保持平穩(wěn)操作。 23、什么是塔板效率? 答：在精餾塔的實際操作中，由于受到傳質(zhì)時間和傳質(zhì)接觸面積的限制，不能達(dá)到氣液平衡狀態(tài)，即塔板上蒸汽中所含的低沸點組分的濃度較與液相達(dá)到平衡時的蒸汽中所含的低沸點組分的濃度要低，因此一塊實際塔板的作用總不及一塊理論塔板的作用。從這個概念出發(fā)，塔板效率可以表示為理論板數(shù)與實際板數(shù)之比。 影響塔板效率的因素主要有：（1）氣相與液相交換的快慢；（2）塔板上氣液相混合的程度；（3）上升蒸汽夾帶液體霧滴進(jìn)入上層塔板的數(shù)量和塔板的液體泄漏量。 上述三方面的因素又受塔板的設(shè)計和布置，操作條件以及所處理物料的物理性能等影響。塔板的設(shè)計和布置包括：塔板幾何尺寸，塔板間距，溢流堰高度，開孔率，升氣孔的排列等。操作條件包括：上升蒸汽速度，塔板上液體停留的時間，溫度和壓力等。處理物料的物理性能包括：相對揮發(fā)度，蒸汽與液體的粘度和重度，擴(kuò)散系數(shù)和表面張力等。附帶指出，物料的物理性質(zhì)隨塔中操作溫度和壓力的不同而變化。 生產(chǎn)中，選擇塔板型式時，塔板應(yīng)滿足如下要求（1）板效率高；（2）生產(chǎn)能力大，即允許的氣液相負(fù)荷都較高，使尺寸較小的塔能完成較大的生產(chǎn)任務(wù)；（3）操作穩(wěn)定，操作彈性好；（4）經(jīng)濟(jì)耐用，消耗鋼材少；（5）便于操作和檢修。 24、什么是填料的當(dāng)量高度? 答：填料的當(dāng)量高度也叫填料的等板高度。相當(dāng)于一層理論板分離程度所需的填料高度，亦可論述為與一層理論塔板的作用相當(dāng)?shù)奶盍细叨取? 25、什么是填料的噴淋密度? 答：填料的噴淋密度也叫液體的質(zhì)量速度。每小時每平方米塔的橫截面所噴淋的液體千克質(zhì)量數(shù)。 26、什么是填料層的持液量? 答：填料層操作時，在填料空隙中及填料表面上所積存的液量稱為持液量，其表示單位為（m3液體/m3塔容積）。持液量可分為兩部分： （1）靜持液量：當(dāng)填料塔停止噴淋液體及停止排滴后塔內(nèi)所積持的液量稱為靜持量。凈持量只取決于填料的特性和液體的性質(zhì)，而與液體噴淋量無關(guān)。 （2）動持量：當(dāng)填料塔停止噴淋液體后排出來的液體量稱為動持量。動持量除了與填料及液體特性有關(guān)外，還與液體的噴淋密度有關(guān)，但在載點以下時，與氣速無關(guān)。靜持量與動持量之和，即為總持液量。 27、什么是填料塔？有什么優(yōu)、缺點？ 答：填料塔在塔內(nèi)裝有一定高度的填料，屬于氣液連續(xù)接觸的傳質(zhì)設(shè)備。塔內(nèi)的上升蒸汽沿著填料的孔隙由下而上的流動；塔頂留下的液體沿著填料表面自上而下的流動。氣液兩相間的物質(zhì)與熱的傳遞，是借助于在填料表面上形成較薄的液膜表面進(jìn)行的。 填料塔突出的優(yōu)點是：流體流動的阻力小，結(jié)構(gòu)簡單，鋼材用量少，造價低，安裝檢修方便，填料便于用耐腐蝕的材料制成。 28、在使用填料時都有哪些要求？ 答：首先，由于填料和塔壁之間的縫隙較填料層中間的縫隙為大，故液體容易向塔壁流動而影響傳質(zhì)效果，通常稱這為邊壁效應(yīng)。過去認(rèn)為，填料直徑越大，邊壁效應(yīng)越嚴(yán)重。一般填料塔要求塔徑D與填料直徑d之比大于10:1。對于高塔而言，則邊壁效應(yīng)更為嚴(yán)重，因此，常用分段填裝或用液體再分布起來解決這一問題。一般情況下，填料裝填的高度H與填料塔徑之比為2～6是較為適宜。 其次，對填料的排序也有要求。當(dāng)D/d大于8時，填料最好采用整齊排放。當(dāng)填料亂堆時，設(shè)備內(nèi)應(yīng)先加水，然后把填料放到水中，以免破碎造成堵塞，填料裝完后，再把水放掉。 第三，當(dāng)填料塔停車后，應(yīng)檢查填料的破損和污染情況，并決定清洗或更換。 29、浮閥塔板的結(jié)構(gòu)是怎樣的？是怎樣工作的？ 答：浮閥塔是我國近十余年來廣為使用的一種新型企業(yè)傳質(zhì)設(shè)備。目前它廣泛應(yīng)用在石油化工中，并取得了令人滿意的效果。 浮閥塔的結(jié)構(gòu)較為簡單，主要結(jié)構(gòu)有受液盤，降液管，溢流堰，浮閥和塔板。 30、浮閥塔板有哪些優(yōu)缺點? 答：浮閥塔板的性能兼有泡罩塔板與多孔塔板的優(yōu)點，并改進(jìn)了它們的缺點。泡罩塔板由于齒縫開度是固定的，因此其對蒸汽負(fù)荷變動的適應(yīng)性能不好。汽速小時，氣液接觸不好，氣速大時，又易使蒸汽吹開液體。多孔塔板雖然結(jié)構(gòu)簡單，處理能力大，但操作彈性比較小，對于浮閥塔來說，閥片的開度則隨汽速而變。低氣速時，閥片在重力作用下自動落下，以減少泄漏。所以，浮閥塔的效率較高，操作彈性大，能較好的適應(yīng)進(jìn)料量的變化，有實驗表明，其最大負(fù)荷與最小負(fù)荷的比可達(dá)到7～9左右。浮閥塔結(jié)構(gòu)簡單，自由截面積較大，造價比泡罩塔降低12～15%，處理能力比泡罩塔板提高20～40%左右。由于浮閥塔板的蒸汽是水平吹入液層，因此，氣液攪動較好，霧沫夾帶小，接觸時間長，傳質(zhì)效果好，其效率比泡罩塔板藥膏15%。 浮閥塔板的主要缺點是蒸汽沿上升蒸汽氣孔的周邊噴出，仍然有液體的逆向混合，因而會降低傳質(zhì)效率。另外，閥片容易被卡住、銹住或粘住，影響開啟。 31、塔高、塔徑對產(chǎn)量和質(zhì)量有什么影響? 答：塔徑主要影響生產(chǎn)能力，塔高主要影響產(chǎn)品純度。 塔徑與生產(chǎn)能力的關(guān)系可以用下式來說明。 D=（v/0.785w）1/2 式中 D----塔的直徑， 米； v----塔內(nèi)蒸汽的體積流量， 米3/秒 w----空塔流速， 米/秒。 對一定的塔來說，空塔流速是有一定限制的。在一定的空塔速度下，塔內(nèi)蒸汽的體積流量越大，則需要的塔徑越大；同理，塔徑越大，則允許的塔內(nèi)蒸汽負(fù)荷越大，即生產(chǎn)能力越大，因此塔徑是影響生產(chǎn)能力的主要因素。 塔的高度，在板效率和板間距確定的情況下，決定與實際塔板數(shù)。而實際塔板數(shù)又是由最小理論塔板數(shù)決定的。最小理論塔板數(shù)愈多，而實際塔板數(shù)也愈多。 塔徑、塔高對生產(chǎn)的影響是辯證地，不可截然分開的。例如，增加塔高，則可減少回流比，從而提高生產(chǎn)能力；而增加塔徑，則可加大回流比，達(dá)到降低塔高的目的。 32、精餾操作的影響因素有哪些? 答：除了設(shè)備問題以外，精餾操作過程的影響因素主要有以下幾個方面：塔的溫度和壓力（包括塔頂、塔釜和某些有特殊意義的塔板）；進(jìn)料狀態(tài)；進(jìn)料量；進(jìn)料組成；進(jìn)料溫度；塔內(nèi)上升蒸汽速度和蒸發(fā)釜的加熱量；回流量；塔頂冷劑量；塔頂采出量和塔底采出量。塔的操作就是按照塔頂和塔底產(chǎn)品的組成要求來對這幾個影響因素進(jìn)行調(diào)節(jié)。 33、精餾塔操作壓力的變化對精餾操作有什么影響? 答：塔的設(shè)計和操作都是基于一定的壓力下進(jìn)行的，因此一般的精餾塔總是先要保持壓力的恒定。塔壓波動對塔的操作將產(chǎn)生如下的影響。 （1） 響產(chǎn)品質(zhì)量和物料平衡 改變操作壓力，將使每塊塔板上的氣液相平衡的組成發(fā)生改變。壓力升高，則氣相中的重組份減少，相應(yīng)的提高了氣相中的輕組分的濃度；液相中的輕組分含量增加，同時也改變了氣液相的重量比，使液相量增加，氣相量減少?？偟慕Y(jié)果是：塔頂餾分中的輕組分濃度增加，但數(shù)量卻相對減少；釜液中的輕組分濃度增加，釜液量增加。同理，壓力降低，塔頂餾份的數(shù)量增加，輕組分濃度降低；釜液量減少，輕組分濃度減少。正常操作中應(yīng)保持恒定的壓力，但若操作不正常，引起塔頂產(chǎn)品中重組分濃度增加時，則可采用適當(dāng)升高操作壓力的辦法，使產(chǎn)品質(zhì)量合格，但此時液相中輕組分的損失增加。 （2） 變組分間的相對揮發(fā)度 壓力增加，組分間的相對揮發(fā)度降低，分離效率下降，反之亦然。 （3）改變塔的生產(chǎn)能力 壓力增加，組分的重度增大，塔的處理能力增大。 （4）塔壓的波動 這將引起溫度和組成間對應(yīng)關(guān)系的混亂。我們在操作中經(jīng)常以溫度作為衡量產(chǎn)品質(zhì)量的間接標(biāo)準(zhǔn)，但這只有在塔壓恒定的情況下才是正確的。當(dāng)塔壓改變時，混合物的露點、泡點發(fā)生改變，引起全塔的溫度分布發(fā)生改變，溫度和產(chǎn)品質(zhì)量的對應(yīng)關(guān)系也將發(fā)生改變。 從以上分析來看，改變操作壓力，將改變整個塔的工作狀況，因此在正常操作中應(yīng)維持恒定的壓力，只有在塔的正常操作受到破壞時，才可以根據(jù)上述分析，在工藝指標(biāo)允許的范圍內(nèi)，對塔的壓力進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 應(yīng)當(dāng)指出，在精餾操作過程中，進(jìn)料量、進(jìn)料組成和進(jìn)料溫度的改變，塔釜加熱蒸汽量的改變、回流量、回流溫度、塔頂冷劑量的改變以及塔板的堵塞等，都有可能引起塔壓的波動，此時我們應(yīng)先分析塔壓波動的原因，及時處理，使操作恢復(fù)正常。 34、進(jìn)料狀態(tài)對精餾操作有什么影響? 答：進(jìn)料情況有五種（1）冷進(jìn)料；（2）泡點進(jìn)料；（3）氣液混合進(jìn)料；（4）飽和蒸汽進(jìn)料；（5）過熱蒸汽進(jìn)料。為了便于分析，令 每公斤分子進(jìn)料液體變成飽和蒸所需熱量 δ= 每公斤分子進(jìn)料的汽化潛熱 從上式可以看出：冷進(jìn)料時δ>1，泡點進(jìn)料時δ=1，氣液混合進(jìn)料時0<δ<1，飽和蒸汽進(jìn)料時δ=0，過熱蒸汽進(jìn)料時δ<0。 當(dāng)進(jìn)料狀況發(fā)生變化（回流比、塔頂餾出物的組成為規(guī)定值）時，δ值也將發(fā)生變化，這直接影響到提餾段回流量的改變，從而使提餾段操作線方程式改變，進(jìn)料板的位置也隨之改變，δ線位置的改變，將引起理論塔板數(shù)和精餾段、提餾段塔板數(shù)分配的改變。對于固定進(jìn)料狀況的某個塔來說，進(jìn)料狀況的改變，將會影響到產(chǎn)品質(zhì)量及損失情況的改變。 例如，某塔應(yīng)為泡點進(jìn)料，當(dāng)改為冷液進(jìn)料時，則精餾段塔板數(shù)過多，提餾段塔板數(shù)不足，結(jié)果是塔頂產(chǎn)品質(zhì)量可能提高，而釜液中的輕組分的蒸出則不完全。若改為氣液混合進(jìn)料或者飽和蒸汽、過飽和蒸汽進(jìn)料，則精餾段的塔板數(shù)不足，提餾段的塔板數(shù)過多，其結(jié)果是塔頂產(chǎn)品種重組分含量超過規(guī)定，釜液中輕組分含量比規(guī)定值低，同時增加了塔頂冷劑的消耗量，減少了塔釜的熱劑消耗。 生產(chǎn)中多用泡點進(jìn)料，此時，精餾段、提餾段上升蒸氣的流量相等，故塔徑也一樣，設(shè)計計算也比較方便。 35、進(jìn)料量的大小對精餾操作有什么影響? 答：進(jìn)料量的大小對精餾操作的影響可分為下述兩種情況來討論。 （1）進(jìn)料量變動范圍不超過塔頂冷凝器和加熱釜的負(fù)荷范圍時，只要調(diào)節(jié)及時得當(dāng)，對頂溫和釜溫不會有顯著的影響，而只影響塔內(nèi)上升蒸汽速度的變化。進(jìn)料量增加，蒸汽上升的速度增加，一般對傳質(zhì)是有利的，在蒸汽上升速度接近液泛速度時，傳質(zhì)效果為最好。若進(jìn)料量再增加，蒸汽上升速度超過液泛速度時，則嚴(yán)重的霧沫夾帶會破壞塔的正常操作。進(jìn)料量減少，蒸汽上升速度降低，對傳質(zhì)是不利的，蒸汽速度降低容易造成漏液，降低精餾效果。因此，低負(fù)荷操作時，可適當(dāng)?shù)脑龃蠡亓鞅?，提高塔?nèi)上升蒸汽的速度，以提高傳質(zhì)效果。應(yīng)該說明，上述結(jié)論是以進(jìn)料量發(fā)生變動時，塔頂冷劑量或釜溫?zé)釀┝烤茏飨鄳?yīng)的調(diào)整為前提的。 （2）進(jìn)料的變動范圍超出了塔頂冷凝器或加熱釜的負(fù)荷范圍，此時，不僅塔內(nèi)上升蒸汽的速度改變而且塔頂溫度、塔釜溫度也會相應(yīng)的改變，致使塔板上的氣液相平衡組成改變，塔頂和塔釜餾分的組成改變。 例如，液相進(jìn)料時，若進(jìn)料量過大，則引起提餾段的回流也很快增加，在熱劑不夠的前提下，將引起提餾段溫度降低，釜溫中輕組分濃度增大，釜液的流量增大，這同時也會引起上升蒸汽中輕組分量增加，致使全塔溫度下降，頂部餾出物中的輕組分純度提高。 當(dāng)氣液兩相混合進(jìn)料時，若進(jìn)料量突然增加過快，將使精餾段內(nèi)蒸汽量突然增加，同時使提餾段內(nèi)回流液量也突然增加，在冷劑、熱劑不夠的前提下，前者是精餾段的溫度上升，后者是提餾段的溫度下降；前者引起塔頂餾分中重組份濃度增加，使產(chǎn)品質(zhì)量不合格，后者引起塔釜餾份中輕組分的濃度增加，損失加大。 當(dāng)全部為氣相進(jìn)料，進(jìn)料量突然增加過大時，首先應(yīng)想到是精餾段內(nèi)上升蒸汽的量突然增加，隨之而來的是塔頂?shù)臍庀囵s出物量增加，回流比減小，塔頂溫度上升，提餾段的溫度上升。前者使塔頂產(chǎn)品中重組分含量增加，塔內(nèi)回流液體中中組份含量也增加；后者使塔底產(chǎn)品中重組份的濃度增加。 綜上所述，不管進(jìn)料狀況如何，進(jìn)料量過大的波動，將會破壞塔內(nèi)正常的物料平衡和工藝條件，造成塔頂、塔釜產(chǎn)品質(zhì)量不合格或者物料損失增加。因此，應(yīng)盡量使進(jìn)料量保持平衡，即使在需要調(diào)節(jié)時，也應(yīng)該緩慢進(jìn)行。 36、進(jìn)料組成的變化對精餾操作有什么影響? 答：進(jìn)料組成的變化，直接影響精餾操作，當(dāng)進(jìn)料中重組分的濃度增加時，精餾段的負(fù)荷增加。對于固定了精餾段板數(shù)的塔來說，將造成重組份帶到塔頂，使塔頂產(chǎn)品質(zhì)量不合格。 若進(jìn)料中的輕組分的濃度增加時，提餾段的負(fù)荷增加。對于固定了提餾段塔板數(shù)的塔來說，將造成提餾段的輕組分蒸出不完全，釜液中輕組分的損失加大。 同時，進(jìn)料組成的變化還將引起全塔物料平衡和工藝條件的變化。組份變輕，則塔頂餾分增加，釜液排出量減少。同時，全塔溫度下降，塔壓升高。組份變重，情況相反。 進(jìn)料組成變化時，可采取如下措施。 （1）改進(jìn)料口。組份變重時，進(jìn)料口往下改；組份變輕時，進(jìn)料口往上改。 （2）改變回流比。組份變重時，加大回流比；組份變輕時，減少回流比。 （3）調(diào)節(jié)冷劑和熱劑量。根據(jù)組成變動的情況，相應(yīng)地調(diào)節(jié)塔頂冷劑和塔釜熱劑量，維持頂、釜的產(chǎn)品質(zhì)量不變。 37、進(jìn)料溫度的變化對精餾操作有什么影響？ 答：進(jìn)料溫度的變化對精餾操作的影響是很大的?？偟膩碇v，進(jìn)料溫度降低，將增加塔底蒸發(fā)釜的熱負(fù)荷，減少塔頂冷凝器的冷負(fù)荷。進(jìn)料溫度升高，則增加塔頂冷凝器的冷負(fù)荷，減少塔底蒸發(fā)釜的熱負(fù)荷。當(dāng)進(jìn)料溫度的變化幅度過大時，通常會影響整個塔身的溫度，從而改變氣液平衡組成。例如：進(jìn)料溫度過低，塔釜加熱蒸汽量沒有富余的情況下，將會使塔底餾份中輕組份含量增加。進(jìn)料溫度的改變，意味著進(jìn)料狀態(tài)的改變，而后者的改變將影響精餾段、提餾段負(fù)荷的改變。因此，進(jìn)料溫度是影響精餾塔操作的重要因素之一。 38、塔內(nèi)上升蒸汽的速度和蒸發(fā)釜加熱量的波動對精餾操作有什么影響？ 答：塔內(nèi)上升蒸汽的速度的大小，直接影響著傳質(zhì)效果。板式塔（例如泡罩塔）內(nèi)上升蒸汽是通過泡罩的齒縫已鼓泡的形式與液體進(jìn)行熱量和質(zhì)量交換的，一般的說，塔內(nèi)最大的蒸汽上升的速度應(yīng)比液泛的速度小一些。工藝上常選擇最大允許速度為液泛速度的80%。速度過低會使塔板效率顯著下降。 影響塔內(nèi)上升蒸汽速度的主要因素是蒸發(fā)釜的加熱量。在釜溫保持不變的情況下，加熱量增加，塔內(nèi)上升蒸汽的速度加大；加熱量減少，塔內(nèi)上升蒸汽的速度減小。 應(yīng)該注意，加熱量的調(diào)節(jié)范圍過大、過猛，有可能造成液泛或漏液。 39、回流比的大小對精餾操作有什么影響？ 答：操作中改變回流比的大小，以滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求是經(jīng)常遇到的問題。當(dāng)塔頂餾份重組份含量增加時，常采用加大回流的方法將重組份壓下去，以使產(chǎn)品質(zhì)量合格。當(dāng)精餾段的輕組份下到提餾段造成塔下部溫度降低時，可以用適當(dāng)減少回流比的方法以使釜溫度提起來。增加回流比，對從塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品的精餾塔來說，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，但是卻要降低塔的生產(chǎn)能力，增加水、電、氣的消耗?；亓鞅冗^大，將會造成塔內(nèi)物料的循環(huán)量過大，甚至能導(dǎo)致液泛，破壞塔的正常操作。 40、塔頂冷劑量的大小對精餾操作有什么影響？ 答：對采用內(nèi)回流操作的塔（例如冷凝蒸出塔），其冷劑量的大小，對精餾操作的影響是比較顯著的；同時，也是影響回流量波動的主要因素。內(nèi)回流塔的回流量是靠塔頂冷凝器的負(fù)荷來調(diào)節(jié)的。當(dāng)冷劑量無相變時，冷凝器的負(fù)荷主要有冷劑量進(jìn)入的多少來調(diào)節(jié)。如果操作中冷劑量減少，塔頂溫度升高，從而流量減少，塔頂溫度升高，塔頂產(chǎn)品中重組份的含量增加，純度下降；如冷劑量增加，情況正相反。當(dāng)冷劑有相變時，即液體冷劑蒸發(fā)吸熱，在冷劑量充分的情況下，調(diào)節(jié)冷劑蒸發(fā)壓力高低所帶來的回流量變化，將更為靈敏。 對于外回流的塔，同樣會由于冷劑量的波動，在不同程度上影響精餾塔的操作。例如，冷劑量的減少，將使冷凝器的作用變差，冷凝液量減少，而在塔頂產(chǎn)品的液相采出量作定值調(diào)節(jié)時，回流量勢必減少。假如冷凝器還有過冷作用（即通常所說的冷凝冷卻器）時，則冷劑量的減少，還會引起回流液溫度的升高。這些都會使精餾塔的頂溫升高，塔頂產(chǎn)品中重組份含量增多，質(zhì)量下降。 41、塔頂采出量的大小對精餾操作有什么影響？ 答：精餾塔塔頂采出量的大小和該塔進(jìn)料量的大小有著相互對應(yīng)的關(guān)系，進(jìn)料量增加，采出量應(yīng)增大。 采出量只有隨進(jìn)料量變化時，才能保持塔內(nèi)固定的回流比，維持塔的正常操作，否則將會破壞塔內(nèi)的氣液平衡。 例如，當(dāng)進(jìn)料量不變時，若塔頂采出量增大，則回流比勢必減少，引起各板上的回流液量減少，氣液接觸不好，傳質(zhì)效率下降；同時操作壓力也下降，各板上的氣液相組成發(fā)生變化。結(jié)果是重組份背帶到塔頂，塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量不合格。 在強(qiáng)制回流的操作中，如果進(jìn)料量不變，塔頂采出量突然增大，則易造成回流液貯槽抽空?；亓饕阂恢袛啵敎鼐蜕?，這同樣也會影響塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量下降。 如果進(jìn)料量加大，但塔頂采出量不變，其后果是回流比增大，塔內(nèi)物料增多，上升蒸汽速度增大，塔頂與塔釜的壓差增大，嚴(yán)重時會引起液泛。 42、塔底采出量的大小對精餾操作有什么影響？ 答：塔釜保持穩(wěn)定的液面，是維持釜溫恒定的首要條件。塔釜液面的變化，又主要決定于塔底采出量的大小。 當(dāng)塔底采出量過大時，會造成塔釜液面降低或抽空。這將是通過蒸發(fā)釜的釜液循環(huán)量減少，從而導(dǎo)致傳熱不好，輕組分蒸不出去，塔頂、塔釜的產(chǎn)品均不合格。如果是利用列管式蒸發(fā)釜，由于循環(huán)液量太大，使釜液經(jīng)過上半部列管時形成過熱蒸汽，表現(xiàn)為揮發(fā)管的氣體溫度較高，而釜溫卻較低。如果塔底采出量過小，將會造成塔釜液面過高，增加了釜液循環(huán)阻力，同樣造成傳熱不好，釜溫下降。 另外，維持一定的釜液面還起著液封的作用，以確保安全生產(chǎn)。 43、塔的安裝對精餾操作有什么影響？ 答：不同的物料和不同的工藝過程，對塔設(shè)備提出的要求是不同的。但是，一般總希望塔設(shè)備的分離能力高，生產(chǎn)能力大，操作穩(wěn)定。對于一個定型的塔設(shè)備來說，由于安裝上有問題，就可能會達(dá)不到以上的要求。如塔身、塔板、溢流口等，在安裝時若不符合要求，都有可能對精餾操作帶來影響。 （1）塔身塔身要求垂直，一般的傾斜度不能超過千分之一，否則將會在塔板上造成死區(qū)，對于小直徑的精餾塔來說，如果塔板的安裝是先分節(jié)安裝，然后再組裝的話，則塔身的不垂直將直接影響全塔的所有塔板的水平度，使塔的效率降低。 （2）塔板塔板要求水平，其水平度用水平儀測定不能超過2毫米。如果塔板不水平，將造成板面上的液層高度不均，塔內(nèi)上升蒸汽易從液層高度較小的淺處穿過，從而降低塔板的效率。 （3）溢流口 溢流口與下層塔板的距離，用根據(jù)生產(chǎn)能力和下層塔板的溢流堰的高度而定。但必須滿足溢流口插入受液盤的液體中，以封住上升蒸汽。如果溢流口與下層塔板的距離太近，則可能造成上層塔板的回流也不能順利流入下層塔板，使上層塔板的液層增高，下層塔板的壓力增大，嚴(yán)重時造成液泛。溢流口過高，超過溢流堰的高度時，上升的蒸汽“走短路”，從溢流管直接上升到上層塔板，起不到液封作用，影響塔板效率。 安裝時，對于各種具體的塔板類型都有不同程度的要求，如果不按要求去安裝，將可能使塔的生產(chǎn)效率大大下降。 44、填料塔在操作上有什么要求? 答：填料塔的操作中，蒸汽速度的大小，對傳質(zhì)效率有直接的影響。氣速小時，接觸面僅限于填料的表面，傳質(zhì)效率不高，隨氣速的增加，傳質(zhì)效率有所提高，但當(dāng)氣速超過了最大允許速度時，將會產(chǎn)生液泛現(xiàn)象，這就是操作中不允許的。 噴淋密度的大小對填料塔的精餾效果也有一定的影響。當(dāng)噴淋密度很小時，填料表面則不能完全被液體所濕潤，使精餾效率下降；當(dāng)噴淋密度過大時，液體又會不經(jīng)過填料表面而沿塔壁流下，這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重，也就是我們常說的壁流或漏液現(xiàn)象，會使精餾效率更低。 45、精餾塔的操作應(yīng)該掌握好哪三個平衡? 答：精餾塔的操作應(yīng)該掌握好以下三個平衡： （1）物料平衡體現(xiàn)了塔的生產(chǎn)能力，它主要是靠進(jìn)料量和塔頂、塔底采儲量來調(diào)節(jié)。當(dāng)塔的操作不符合總的物料平衡式時，這可以從塔壓差的變化上看出，進(jìn)得多，取得少，則塔壓差上升。對于一個固定的精餾塔來說，塔壓差應(yīng)該在一定范圍內(nèi)。塔壓差過大，說明塔內(nèi)上升的蒸汽速度過快，霧沫夾帶嚴(yán)重，甚至發(fā)生液泛，破壞塔的正常操作；塔壓差過小，表明塔內(nèi)上升蒸汽的速度過小，塔板上的氣液湍動的程度過低、傳質(zhì)效果差，使塔板產(chǎn)生漏液，降低塔板效率。 如果精餾塔不符合對某組分的物料平衡式時，將有兩種表現(xiàn)： A、輕組分的采出量超過了物料平衡的量，在這種情況下，將使塔內(nèi)的物料組成變重，全塔的溫度逐步升高，塔頂餾分中重組份的濃度增加，以致使質(zhì)量不合格。 B、另一種情況是重組份的采出量超過了物料平衡的量，全塔的物料組成將隨著操作的進(jìn)行而逐漸變輕，塔身溫度下降，特別是釜溫明顯下降，釜液中輕組分的濃度增加。 由此可見，物料平衡掌握不好，將使整個塔的操作處于混亂狀況，達(dá)不到預(yù)期的目的。另外，如果正常的物料平衡受到破壞，那么，氣液相平衡也達(dá)不到預(yù)想的效果，隨之而來的熱量平衡也得重新調(diào)整。所以物料平衡是塔操作中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 （2）氣液平衡主要體現(xiàn)了產(chǎn)品的質(zhì)量和損失情況。它是靠調(diào)節(jié)塔的操作條件（溫度、壓力）及塔板上氣液接觸的情況來達(dá)到的。因為，只有在溫度、壓力固定時，才能確定氣液平衡組成。精餾塔的操作溫度和壓力是根據(jù)塔的分離任務(wù)（即關(guān)鍵組分的分離濃度）決定的。當(dāng)溫度、壓力發(fā)生變化時，氣液平衡所決定的組成就發(fā)生了變化，產(chǎn)品的質(zhì)量或損失情況也發(fā)生了變化。但是，氣液相平衡的組成又是靠在每塊塔板上的氣液互相接觸進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱而實現(xiàn)的。這就是說，氣液相平衡和物料平衡密切相關(guān)。物料平衡掌握的好，塔內(nèi)上升蒸汽的速度合適，氣液接觸好，則傳質(zhì)效率高，每塊板上的氣液組成就愈接近于平衡組成，也就是常說的板效率高，反之亦然。當(dāng)然，溫度、壓力也會隨著物料平衡的改變而變化?？傊浩胶獾慕M成與物料平衡有著密不可分的關(guān)系。反過來，溫度、壓力的改變又可造成塔板上氣相和液相相對量的改變，從而破壞原來的物料平衡。例如，釜溫低于規(guī)定值，會使塔板上的液相量增加，蒸汽量減少，釜液量增加，頂部產(chǎn)物量減少；當(dāng)頂溫高于規(guī)定值時，就會使塔板上的氣相量增加，液相量減少，頂部產(chǎn)物量增加，釜液量減少。這些都會破壞原來的物料平衡。 （3）熱量平衡是物料平衡和氣液相平衡得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)。沒有塔釜供熱就沒有上升蒸汽，沒有塔頂冷凝就沒有回流液，整個精餾過程就無法實現(xiàn)。而熱量平衡又是依附于物料平衡和氣液相平衡的。例如，進(jìn)料量或組成發(fā)生了改變，則塔釜耗熱量和塔頂冷劑量均應(yīng)作相應(yīng)的改變。塔的操作壓力、溫度發(fā)生了改變（即氣液平衡組成改變），則每塊板上氣相冷凝的放熱量和液體氣化的吸收熱量也會發(fā)生改變。例如，加熱釜的供熱不夠，就會造成塔釜溫度達(dá)不到規(guī)定值，致使：①物料平衡破壞，釜液排出量增多，塔頂餾出量減少，對塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品的工藝過程來說，塔的生產(chǎn)能力下降；②氣液平衡破壞，塔內(nèi)上升蒸氣量減少，氣液接觸變差，傳質(zhì)效率下降，同時氣相中重組份含量減少，液相中輕組分含量增加，釜液中輕組分損失加大。 由以上分析可知：掌握好物料平衡、汽液平衡、熱量平衡是精餾操作的關(guān)鍵所在。這三個平衡是能夠互相影響，互相制約的，操作中通常以物料平衡的變化為主，相應(yīng)地調(diào)節(jié)熱量平衡去達(dá)到氣液相平衡的目的。 46、精餾操作中影響塔壓變化的因素有哪些?該如何調(diào)節(jié)? 答：影響塔壓變化的因素有以下幾個方面：塔頂溫度；塔釜溫度；進(jìn)料組成；進(jìn)料流量；回流量；冷劑量；冷劑壓力等的變化以及儀表故障、設(shè)備和管道的凍堵，都可以引起塔壓的變化。 在生產(chǎn)中，當(dāng)以上因素變化引起塔壓變化時，控制塔壓的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)就會自動動作，使塔壓恢復(fù)正常。當(dāng)塔壓發(fā)生變化時，首先要判斷引起變化的原因，而不要簡單地只從調(diào)節(jié)上使塔的壓力恢復(fù)正常，要從根本上消除變化的原因，才能不破壞塔的正常操作。例如：當(dāng)冷劑量不足或塔頂冷凝其設(shè)備出現(xiàn)故障時引起塔壓升高時，若不采取正常的處理方法，而只是加大塔頂采出量來恢復(fù)正常的塔壓，就有可能使重組份帶到精餾段，造成塔頂產(chǎn)品質(zhì)量不合格。又如，釜溫過低引起塔壓降低時，若不提釜溫，而單靠減少塔頂采出量來恢復(fù)正常塔壓，將造成釜液中輕組分大量增加。當(dāng)釜溫突然升高，引起塔壓上升時，重要的是恢復(fù)塔釜正常的溫度，而不是單靠增加冷劑量和加大塔頂采出量來降低塔壓；否則將容易產(chǎn)生液泛，破壞塔的正常操作。由于設(shè)備原因而影響了塔壓的正常調(diào)節(jié)時，應(yīng)當(dāng)考慮改變其他操作因素以維持生產(chǎn)，嚴(yán)重時則要停工檢修。 47、在精餾操作中如何調(diào)整進(jìn)料口的位置？ 答：通常，精餾塔進(jìn)料口有三個，安裝在塔的不同高度上。生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)具體情況，選擇適當(dāng)?shù)倪M(jìn)料口，必要時還需進(jìn)行調(diào)整。按照最佳進(jìn)料板位置的含義可知，對進(jìn)料溫度在泡點或接近泡點時進(jìn)料的精餾塔，進(jìn)料口的選擇是依據(jù)進(jìn)料的組成與進(jìn)料板的組成相一致而決定的。一般說來，當(dāng)被分離混合物中易揮發(fā)組份增多時，就選用位置較高的進(jìn)料口，進(jìn)料狀態(tài)改變時也相應(yīng)地調(diào)整進(jìn)料口，進(jìn)料溫度降低時，用位置較高的進(jìn)料口；反之，用位置較低的進(jìn)料口。 48、對采用強(qiáng)制回流的精餾塔，回流突然中斷是什么原因？怎樣處理？ 答：回流突然中斷的原因可能是： （1）、回流液泵的電機(jī)跳閘； （2）、回流液貯槽內(nèi)的物料抽空； （3）、回流液泵不上量； （4）、對低沸點的回流液，因溫度過高或泵的輸出量過小，物料在泵內(nèi)氣化而不上量。 應(yīng)根據(jù)引起回流中斷的原因，采取相應(yīng)的措施處理。假如故障不能在短時間內(nèi)排除，則應(yīng)按臨時停車處理。 49、精餾操作中出現(xiàn)液泛現(xiàn)象如何處理？ 答：精餾操作中出現(xiàn)液泛現(xiàn)象時，正常的操作要受到破壞，這時要分析產(chǎn)生液泛的原因，做出相應(yīng)的處理。若是設(shè)備問題引起的，應(yīng)該停車檢修；若是操作不當(dāng)，釜溫突然上升引起的，則應(yīng)停止或減少進(jìn)料量，稍降釜溫，停止塔頂采出，進(jìn)行全回流操作，使帶到塔頂去的難揮發(fā)組份慢慢地流到塔釜。當(dāng)生產(chǎn)不允許停止進(jìn)料時，可將釜溫控制在稍低于正常的操作溫度下，加大塔頂?shù)牟沙隽?，減小回流比，當(dāng)塔壓降至正常值后，再將操作條件恢復(fù)正常。這種操作只能保證產(chǎn)品的數(shù)量，而不能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。 50、控制精餾塔的釜液面有什么意義？ 答：塔釜液面的穩(wěn)定是保證精餾塔的平穩(wěn)操作的重要條件之一。 只有塔釜液面穩(wěn)定時，才能保證塔釜傳熱穩(wěn)定以及由此決定的塔釜溫度、塔內(nèi)的上升蒸汽流量、塔釜液組成穩(wěn)定等的穩(wěn)定，從而確保塔的正常生產(chǎn)。 釜液面的調(diào)節(jié)，多半是用釜液的排除量來控制的。釜液面增高，排出量增大，釜液面降低，排出量減少。也有用加熱釜的熱劑量來控制釜液面的，釜液面增高，熱劑量加大。但是只知道這些還是不夠的，還必須了解影響釜液面變化的原因，才能有針對性的進(jìn)行處理。 影響釜液面變化的原因主要有以下五個方面。 （1）、釜液組成的變化在壓力不變的前提下，降低釜溫，就改變了塔底的氣液平衡組成，加大了釜液量和釜液中輕組份的含量。在釜液采出不變的情況下，將使釜液面增高。發(fā)生這種現(xiàn)象時，應(yīng)首先恢復(fù)正常的釜溫，否則，會造成大量的輕組份損失。 （2）、進(jìn)料組成的變化當(dāng)進(jìn)料中重組份含量增加時，根據(jù)物料衡算，釜液量將增加，此時應(yīng)相應(yīng)的加大釜液的排出量，否則釜液面會升高。如果保持正常的釜液排出量而用升高釜溫的方法去維持正常的釜液面，那么將會使重組份帶到塔頂，造成塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量下降。 （3）、進(jìn)料量的變化進(jìn)料量增大，釜液排出量應(yīng)相應(yīng)地加大，否則釜液面會升高。 （4）、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)失靈調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)失靈時，應(yīng)該自動調(diào)節(jié)為手動調(diào)節(jié)，同時聯(lián)系檢修。 （5）、在開車初期時，由于塔板上液體較少，還沒有處于良好的氣液接觸狀態(tài)，大量的輕組份容易進(jìn)入塔釜，其被塔釜氣化的量一時還滿足不了塔內(nèi)熱量的要求。因此，對于剛開車的塔，應(yīng)在進(jìn)料之前，對加熱釜先適當(dāng)預(yù)熱，在塔釜見液面后就要適量供熱，否則將會使釜溫不易提起，使釜液面過高，釜液排出量增大，以至釜液中輕組份的損失增大。