塔高、塔徑對產(chǎn)品和質(zhì)量有什么影響？

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，m；
v----塔內(nèi)蒸汽的體積流量，m²/s
w----空塔流速，m/s。

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，決定于實際塔板數(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)的影響是辯證的，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，達到降低塔高的目的。

精餾操作的影響因素有哪些？

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）；進料狀態(tài)；進料量；進料組成；進料溫度；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行調(diào)節(jié)。

精餾塔操作壓力的變化

對精餾操作有什么影響？

塔的設(shè)計和操作都是基于一定的壓力下進行的，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）影響產(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，則氣相中的重組分減少，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。總的結(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）改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)量的間接標準，但這只有在塔壓恒定的情況下才是正確的。當塔壓改變時，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，在工藝指標允許的范圍內(nèi)，對塔的壓力進行適當?shù)恼{(diào)整。

應(yīng)當指出，在精餾操作過程中，進料量、進料組成和進料溫度的改變，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。

進料狀態(tài)對精餾操作有什么影響？

進料情況有五種：（1）冷進料；（2）泡點進料；（3）氣液混合進料；（4）飽和蒸汽進料；（5）過熱蒸汽進料。

為了便于分析，令每公斤分子進料液體變成飽和蒸汽所需熱量δ=每公斤分子進料的汽化潛熱。從上式可以看出：冷進料時δ>1，泡點進料時δ=1，氣液混合進料時0<δ<1，飽和蒸汽進料時δ=0，過熱蒸汽進料時δ<0。

當進料狀況發(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。對于固定進料狀況的某個塔來說，進料狀況的改變，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)為泡點進料，當改為冷液進料時，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。若改為氣液混合進料或者飽和蒸汽、過飽和蒸汽進料，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)品中重組分含量超過規(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)中多用泡點進料，此時，精餾段、提餾段上升蒸汽的流量相等，故塔徑也一樣，設(shè)計計算也比較方便。

進料量的大小對精餾操作有什么影響？

進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）進料量變動范圍不超過塔頂冷凝器和加熱釜的負荷范圍時，只要調(diào)節(jié)及時得當，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。若進料量再增加，蒸汽上升速度超過液泛速度時，則嚴重的霧沫夾帶會破壞塔的正常操作。進料量減少，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，低負荷操作時，可適當?shù)脑龃蠡亓鞅龋岣咚?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)論是以進料量發(fā)生變動時，塔頂冷劑量或釜溫熱劑量均能作相應(yīng)的調(diào)整為前提的。

（2）進料的變動范圍超出了塔頂冷凝器或加熱釜的負荷范圍，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，液相進料時，若進料量過大，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。

當氣液兩相混合進料時，若進料量突然增加過快，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分濃度增加，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。當全部為氣相進料，進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)回流液體中重組分含量也增加；后者使塔底產(chǎn)品中重組分的濃度增加。

綜上所述，不管進料狀況如何，進料量過大的波動，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)盡量使進料量保持平衡，即使在需要調(diào)節(jié)時，也應(yīng)該緩慢進行。

進料組成的變化對精餾操作有什么影響？

進料組成的變化，直接影響精餾操作，當進料中重組分的濃度增加時，精餾段的負荷增加。對于固定了精餾段板數(shù)的塔來說，將造成重組分帶到塔頂，使塔頂產(chǎn)品質(zhì)量不合格。

若進料中的輕組分的濃度增加時，提餾段的負荷增加。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。應(yīng)該這樣理解：重組分增加要增加精餾段，所以要使加料口下移，如果只有一個加料口那就要增加精餾段的負荷，所以重組分也會上移到塔頂；反之也一樣。同時，進料組成的變化還將引起全塔物料平衡和工藝條件的變化。組分變輕，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。組分變重，情況相反。

進料組成變化時，可采取如下措施：

（1）改進料口。組分變重時，進料口往下改；組分變輕時，進料口往上改。

（2）改變回流比。組分變重時，加大回流比；組分變輕時，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。

進料溫度的變化對精餾操作有什么影響？

進料溫度的變化對精餾操作的影響是很大的。總的來講，進料溫度降低，將增加塔底蒸發(fā)釜的熱負荷，減少塔頂冷凝器的冷負荷。進料溫度升高，則增加塔頂冷凝器的冷負荷，減少塔底蒸發(fā)釜的熱負荷。當進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分含量增加。進料溫度的改變，意味著進料狀態(tài)的改變，而后者的改變將影響精餾段、提餾段負荷的改變。因此，進料溫度是影響精餾塔操作的重要因素之一。

塔內(nèi)上升蒸汽的速度和蒸發(fā)釜加熱量的波動

對精餾塔操作有什么影響？

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以鼓泡的形式與液體進行熱量和質(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。

回流比的大小對精餾操作有什么影響？

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。當塔頂餾份重組分含量增加時，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。當精餾段的輕組分下到提餾段造成塔下部溫度降低時，可以用適當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。回流比過大，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。

塔頂冷劑量的大小對精餾操作有什么影響？

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荷來調(diào)節(jié)的。當冷劑量無相變時，冷凝器的負荷主要由冷劑量進入的多少來調(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)品中重組分的含量增加，純度下降；如冷劑量增加，情況正相反。當冷劑有相變時，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)品中重組分含量增多，質(zhì)量下降。