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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。塔內氣體的流速過低時,對于某些篩板精餾塔會產生漏液現(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1大汽化率的影響;同時再沸器兩側間的溫差不能超過其臨界溫差,否則會導致給熱系數(shù)下降,傳熱量降低。(4)考慮控制系統(tǒng)間的相關影響在質量指標調節(jié)中,談及了頂部產品和底部產品質量反饋系統(tǒng)之間的相關問題。對冷凝器冷卻能力影響1大的是冷卻介質的溫度。而在介質條件不變時,又與塔的操作壓力有關;同時餾出產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。
按產品成分或物性指標的直接控制方案
精餾塔的質量控制1好能選擇表征塔頂和塔底產品的質量指標,即產品的成分作為被控變量,即直接控制方案。上述的溫度、溫差或雙溫差控制都是間接控制產品質量的方法。由于采用了精餾段溫度作為間接質量指標,因此它能較直接地反映精餾段的產品情況。利用產品分析器,例如色譜儀、紅外分析器、密度計、干點、閃點及初餾點分析器等,分析出塔頂(或塔底)的產品成分并將其作為被控變量,而將回流量或再沸器的加熱量等作為控制變量,就可以組成成分控制,實現(xiàn)按產品成分的直接指標控制。
采用色譜儀可以測量多組分的濃度,并可以通過測量其他含量較少的雜質組分之和來決定產品的純度。精餾工藝上通常采用工業(yè)色譜儀進行在線的成分分析,并以關鍵組分的濃度比進行控制。由于色譜儀也是根據(jù)吸收和解吸原理工作的,在精餾塔中很難進行的分離在色譜儀中也是困難的。同時分析儀需要采樣系統(tǒng)且其測量滯后影響了控制系統(tǒng)的動態(tài)響應。當要分離的產品純度較高時,由于塔頂或塔底的溫度變化及其相鄰塔之間的溫度相差均很小,這就要求有非常靈敏的測溫裝置,同時對溫控的調節(jié)精度都有很高的要求,但實際上卻很難做到。這是在使用時應予注意的。在精餾塔的操作中,當干擾產生時,多個塔板中靈敏板的變化量明顯。因此,可選擇測量靈敏板上的成分,并作為被控變量進行控制。
與溫度控制的情況類似,塔頂或塔底產品的成分是能體現(xiàn)產品的質量指標。但是當分離的產品較純時,在鄰近塔頂、塔底的各板間,成分差很小,而且每塊板上的成分在受到干擾后變化也很小,這就要求檢測成分的儀表靈敏度很高。理論上講,按產品成分的直接指標控制方案,是直接、1有效的方案。它可為各種基于化工熱力學的多變量控制及精1確控制打下基礎。在精餾操作中,被控變量多,可以選用的操作變量也多,它們之間又可以有多種不同組合。但是,就目前測量產品成分的儀表來說,準確度一般較差、滯后時間也很長,因而控制系統(tǒng)的控制質量受到很大影響。但只要不斷改善成分分析儀表的性能,按產品成分的直接指標控制方案將得到廣泛應用。
可溶性鈣鹽轉化成碳酸鈣垢在蒸餾過程中,可溶性有機酸鈣鹽與醪液中的可溶性碳酸鹽反應生成碳酸鈣垢:
CaA2 Na2CO3=CaCO3↓ 2NaA
CaA2 K2CO3=CaCO3↓ 2KA
2.3.3 可溶性鈣鹽受熱分解生成難溶碳酸鈣垢在蒸餾過程中,可溶性鈣鹽受熱分解生成溶解度小的鹽垢:
Ca(H CO3)2 =CaCO3 ↓ H2O CO2↑ Mg(HCO3)2 = MgCO3↓ H2O CO2↑
前處理制漿工藝對醪垢的生成也有影響
在酒精生產中,前處理制漿工藝可分為干法、半干法、濕法及改良濕法等,其對醪液輸送、換熱、蒸餾等過程中的結垢及積料影響程度從小到大,依次為濕法、干法、半干法、改良濕法。無論哪種制漿工藝,造成堵塔或換熱器效率下降的主要原因均為醪垢的積累,物料粒度則是次要原因。由此可見,除了要考慮使產品符合規(guī)格外,還應同時考慮產品的產量和能量消耗。
精餾流程和塔型的選擇
乙醇和水混合料經預熱器加熱至泡點后,送至精餾塔,塔頂采用全凝器冷凝后,一部分作回流,其余為塔頂產品經冷卻后送貯槽,塔釜采用直接蒸汽供熱,塔底產品經冷卻后送至貯槽,流程圖如下圖: 根據(jù)生產任務,若按每天開動設備24小時計算,產品流量為1.67t/h,由于產品粘度較小,流量較大,為減少造價,降低生產過程中壓降和塔板液面落差的影響,提高生產效率,選用浮閥塔。 塔設備的高度與直徑之比,因情況不同,差別很大,塔外殼用鋼板焊制,也可用鑄鐵鑄造,每層塔板為一節(jié),并用法蘭連接。這對于進料狀態(tài)全部是汽態(tài)或全部是液態(tài)時,可以保持進料熱焓一定。 塔體材料和踏板材料均選用TiNiCr918,因這種不銹鋼具有高的強度極限,較低的屈服極限,的塑性和韌性,他的焊接性能和冷彎成形等工藝性也很好,是目前制造容器、塔的廣泛的一類不銹鋼,又因為這種鋼在乙醇介質中有很好的耐腐蝕性,所以選用TiNiCr918。