第六节精馏塔单元一、精馏塔工作原理:精馏是化工生产中分离互溶液体混合物的典型单元操作,其实质是多级蒸馏,即在一定压力下,利用互溶液体混合物各组分的沸点或饱和蒸汽压不同,使轻组分(沸点较低或饱和蒸汽压较高的组分)汽化,经多次部分液相汽化和部分气相冷凝,使气相中的轻组分和液相中的重组分浓度逐渐升高,从而实现分离。精馏过程的主要设备有:精馏塔、再沸器、冷凝器、回流罐和输送设备等。精馏塔以进料板为界,上部为精馏段,下部为提留段。一定温度和压力的料液进入精馏塔后,轻组分在精馏段逐渐浓缩,离开塔顶后全部冷凝进入回流罐,一部分作为塔顶产品(也叫馏出液),另一部分被送入塔内作为回流液。回流液的目的是补充塔板上的轻组分,使塔板上的液体组成保持稳定,保证精馏操作连续稳定地进行。而重组分在提留段中浓缩后,一部分作为塔釜产品(也叫残液),一部分则经再沸器加热后送回塔中,为精馏操作提供一定量连续上升的蒸气气流。二、工艺流程说明:本流程是利用精馏方法,在脱丁烷塔中将丁烷从脱丙烷塔釜混合物中分离出来。精馏是将液体混合物部分气化,利用其中各组分相对挥发度的不同,通过液相和气相间的质量传递来实现对混合物分离。本装置中将脱丙烷塔釜混合物部分气化,由于丁烷的沸点较低,即其挥发度较高,故丁烷易于从液相中气化出来,再将气化的蒸汽冷凝,可得到丁烷组成高于原料的混合物,经过多次气化冷凝,即可达到分离混合物中丁烷的目的。原料为67.8r脱丙烷塔的釜液(主要有C4、C5、C6、C7等),由脱丁烷塔(DA-405)的第16块板进料(全塔共32块板),进料量由流量控制器FIC101控制。灵敏板温度由调节器TC101通过调节再沸器加热蒸汽的流量,来控制提馏段灵敏板温度,从而控制丁烷的分离质量。脱丁烷塔塔釜液(主要为C5以上馏分)一部分作为产品采出,一部分经再沸器(EA-418A、B)部分汽化为蒸汽从塔底上升。塔釜的液位和塔釜产品采出量由LC101和FC102组成的串级控制器控制。再沸器采用低压蒸汽加热。塔釜蒸汽缓冲罐(FA—414)液位由液位控制器LC102调节底部采出量控制。塔顶的上升蒸汽(C4馏分和少量C5馏分)经塔顶冷凝器(EA-419)全部冷凝成液体,该冷凝液靠位差流入回流罐(FA-408)。塔顶压力PC102采用分程控制:在正常的压力波动下,通过调节塔顶冷凝器的冷却水量来调节压力,当压力超高时,压力报警系统发出报警信号,PC102调节塔顶至回流罐的排气量来控制塔顶压力调节气相出料。操作压力4.25atm(表压),高压控制器PC101将调节回流罐的气相排放量,来控制塔内压力稳定。冷凝器以冷却水为载热体。回流罐液位由液位控制器LC103调节塔顶产品采出量来维持恒定。回流罐中的液体一部分作为塔顶产品送下一工序,另一部分液体由回流泵(GA-412A、B)送回塔顶做为回流,回流量由流量控制器FC104控制。四、本仿真单元的控制点分析:(一)冷态开车:装置冷态开工状态为精馏塔单元处于常温、常压氮吹扫完毕后的氮封状态,所有阀门、机泵处于关停状态。1、进料过程(1)开FA-408顶放空阀PC101排放不凝(开度大于5%,稍开FIC101调节阀(不超过20%),向精馏塔进料。(2)进料后,塔内温度略升,压力升高。当压力PC101升至0.5atm时,关闭PC101调节阀投自动,并控制塔压不超过4.25atm(如果塔内压力大幅波动,改回手动调节稳定压力)。注意:排不凝气、进料和关闭放空阀的顺序。另外为了减少时间,可将进料阀(FIC101)开度增加到100%,但同时应关注塔顶压力变化,如果塔压过高(接近6atm)时,应及时“手动”调节“排空”阀PV101(PIC101)开度,避免塔压超过6atm。2、启动再沸器(1)当压力PC101升至0.5atm时,打开冷凝水PC102调节阀至50%;塔压基本稳定在4.25atm后,可加大塔进料(FIC101开至50%左右)。(2)待塔釜液位LC101升至20%以上时,开加热蒸汽入口阀V13,再稍开TC101调节阀,给再沸器缓慢加热,并调节TC101阀开度使塔釜液位LC101维持在40%-60%。待FA-414液位LC102升至50%时,并投自动,设定值为50%。注意:加热时可打开加热蒸汽入口阀V16,这会使加热速度提高;另外还要特别注意是FA-414液位的液位超标,加热过快(TV101阀门开度增大的速度较快),大量蒸汽冷却成...