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發布時間：2021-01-08 08:22
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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上進行的。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料量和進料成分的變化，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。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規律，即研究其靜態特性。底部產品流量B在液位調節作用下也可以保證B=F-D的物料平衡關系，那么該塔的產品質量就能得到控制。從而分析上述因素對精餾塔的動態影響。
1．精餾塔中靜態關系的分析
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系出發，可得出它的總的物料平衡關系為
F=D＋B （9）
輕組分的物料平衡關系為
Fz＝Dy＋Bx （10）
式中，F、D和B分別為進料量、頂部餾出物量和塔底產品；z、y和x分別為進料、頂部餾出物和底部產品中輕組分的含量。由以上兩式，可明顯看出進料量F在產品中的分配量（即D／F）是決定頂部和底部產品中輕組分含量y和x的關鍵因素。
靜態下精餾塔的能量關系為
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分別為進料頂部、底部產品的比熱熔。在式中，每一項都影響著塔內上升蒸汽的流量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。即V／F一定時意味著塔分離度也一定。
影響精餾塔操作中質量指標的因素
通過以上分析，可以看出，在精餾塔的操作過程中，影響其質量指標的主要干擾有以下幾種：
（l）進料流量F的波動
進料量指進入精餾塔物料的量，它的波動通常很難避免。對于獨立的或位于整個生產過程的起點的精餾塔控制可采用定值控制，則可使進料流量保持恒定。但是，在一個連續的生產過程中，精餾塔的處理量往往是上一工序的產出量。如果一定要使進料量恒定，勢必要設置很大的中間貯槽進行緩沖。二是采取在上一工序設置液位均勻控制系統來控制出料，使塔的進料流量F波動比較平穩，從而避免劇烈的變化。對于這類干擾，以閥前壓力波動影響較大，控制中用壓力控制系統加以克服。
（2）進料成分ZF的變化
進料成分取決于上一工序出料或原料情況，對精餾塔的控制系統來講，它是不可控的干擾。而針對進料成分的較大變化，則必須重新設置控制變量。
（3）進料溫度 TF及進料熱量 QF的變化
進料溫度通常是較為恒定的。假如不恒定，進料溫度和進料熱量的變化會影響到塔的焓平衡，因此必須保持進料溫度的恒定。工業上往往先將進料預熱，通過溫度控制系統來使進料溫度恒定。這對于進料狀態全部是汽態或全部是液態時，可以保持進料熱焓一定。當進料是汽液混相狀態時，則只有當汽液兩相的比例恒定時，進料熱焓才能恒定，必要時應設置熱焓控制的環節來維持。精餾塔的基本控制方案精餾塔的基本控制方式是討論復雜和特殊控制方案乃至最1優控制的基礎，同時也是目前實際應用中最1常見的方案。
（4）再沸器加熱劑熱量的變化
當加熱劑是蒸汽時，加入熱量的變化往往是由蒸汽壓力的變化引起的。可以通過蒸汽總管設置壓力控制系統來加以克服，或者在串級控制系統的副回路中予以克服。
（5）冷卻劑入口溫度及閥前壓力的變化
冷卻劑量的變化會影響到回流量或回流溫度，它的變化主要是由于冷卻劑的壓力或溫度變化引起的。對于這類干擾，以閥前壓力波動影響較大，控制中用壓力控制系統加以克服。
（6）環境溫度的變化
精餾塔操作的環境溫度的變化一般不大，但在采用風冷器作冷凝器時，則天氣驟變與晝夜溫差，對塔的操作影響較大，它會使回流量或回流溫度變化。為此，應采用內回流控制的方法予以克服。內回流通常是指精餾塔的精餾段內上一層塔盤向下一層塔盤流下的液體量，一般要控制內回流為恒定量或按某一規律變化的操作。對進料量、塔壓、塔底采出量與塔頂餾出液的控制方案，與提餾段溫控時相同。
由上述分析可以看出，進料流量和進料成分的波動是精餾塔操作的主要干擾，這個干擾往往不可控。
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。首先簡述設置精餾塔控制方案的基本觀點。為簡化討論，只談及頂部和底部產品均為液相的且沒有側線采出的情況。由于精餾塔的控制方案繁多，只按這些基本觀點選擇具有代表性的、常見的控制方案作出介紹。當進料是汽液混相狀態時，則只有當汽液兩相的比例恒定時，進料熱焓才能恒定，必要時應設置熱焓控制的環節來維持。
1．設置精餾塔控制方案的基本觀點
（1）按物料及能量平衡關系進行控制
對于一個實際操作的二元精餾塔，在進料成分一定時，只要把D／F和V／F調節一定；對于一個精餾塔來講，塔頂產品和塔底產品的質量調節系統之間是相互關聯的，當相互影響嚴重時，不能達到預定的質量控制目的，此時可采用解耦控制以減少或消除它們之間的相關影響。且頂部回流罐液位調節以保證回流按照L=Vr－D的關系保持一定；底部產品流量B在液位調節作用下也可以保證B=F-D的物料平衡關系，那么該塔的產品質量就能得到控制。需指出，由于能量關系因素V主要取決于再沸器加熱量，但也取決于進料和回流的熱焓。當回流溫度恒定時，只須考慮進料設置溫度或熱焓自動調節系統。于是可保持再沸器的蒸汽量一定，就相當于塔內上升蒸汽量V一定了。考慮到因冷凝器冷卻量和環境等擾動因素而使能量平衡可能破壞，從而使塔壓變化，因此在塔頂設置壓力調節系統。對于D／F和V／F的控制，由頂部產品量D、再沸器加熱蒸汽量和進料量F分別組成比值控制系統。若考慮到動態關系，可添加補償環節，一般采用超前-滯后環節。
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。發酵成熟醪中的不溶性懸浮物質，如酵母菌體、纖維、淀粉及析出的無機鹽形成晶核，加速了處于飽和狀態下的無機鹽、有機鹽、糖、糊精、可溶性蛋白質等的析出。
