共沸精餾塔裝置是進(jìn)行精餾的一種塔式汽液接觸裝置,目前,由于精餾塔釜和塔是同心安裝,考慮到釜內的流動(dòng)性,會(huì )在釜內增加攪拌裝置用以提高精餾效率;然而,現有技術(shù)中用于釜內的攪拌裝置存在攪拌效率低,且在攪拌過(guò)程中,流動(dòng)的液體產(chǎn)生的力會(huì )降低攪拌裝置的結構強度,甚至會(huì )損壞攪拌裝置。
小張剛到某化工廠(chǎng)精餾車(chē)間工作,看到有一個(gè)操作工老師傅,他就問(wèn)老師傅:"你看,這個(gè)精餾塔,塔釜好容易把蒸汽蒸到塔頂,還讓它流回來(lái),多浪費啊。”瞬間,老師傅無(wú)言以對,這個(gè)問(wèn)題怎么講呢?
首先說(shuō)說(shuō),共沸精餾塔裝置回流的主要作用吧!
1.提供塔板上的冷回流,取走塔內多余的熱量,維持塔內的熱量平衡;
2.提供塔板上的冷流體,氣液兩相在塔板上逆向接觸,上行的氣體中重組分冷凝,下行的液體中的輕組分吸熱汽化,反復的冷凝汽化作用進(jìn)一步增加產(chǎn)品分離的精度。
那么,共沸精餾塔裝置操作中常用回流方式有哪些?
按回流方式的不同,可以分為自然回流和強制回流。
自然回流回流冷凝器安裝于塔頂,回流液借重力的作用回流到塔內,冷凝器距塔頂回流口的高度。
自然回流操作簡(jiǎn)單,不需要回流泵,節省動(dòng)力消耗。但是回流量隨塔壓的變化而變化,回流比不嚴格,生產(chǎn)不正常時(shí),調整起來(lái)較慢。自然回流一般用于小型精餾裝置。
強制回流回流液是用泵打入塔內進(jìn)行回流的:
強制回流的回流量穩定,容易調節,生產(chǎn)不正常時(shí),調整起來(lái)較快。但是強制回流需要回流泵,動(dòng)力消耗大,特別是對于低沸點(diǎn)物料容易造成泵不上量,影響操作。
按照塔頂冷凝器安裝的位置的不同,可分為內回流和外回流。
內回流
精餾中的內回流一般指塔盤(pán)上的回流,是由下降液體及上升氣體冷凝后產(chǎn)生的液體構成。
精餾塔附屬冷凝設備有分凝器、全凝器、冷凝器。塔頂可設計有分凝器,塔頂氣相經(jīng)分凝器冷凝一部分,直接回流到塔內,就是內回流,沒(méi)有冷凝的剩余氣相則進(jìn)入到另外的冷凝器內進(jìn)行冷凝。
塔頂也可設有全凝器,全凝器下設置受液盤(pán),一部分采出,一部分回流,這部分也叫內回流。
通常情況下,沸點(diǎn)高毒性高的宜采用內回流!
直接從塔頂進(jìn)入冷凝器,在此進(jìn)行部分冷凝,冷凝液自然地沿塔板下流。這種回流的回流量難以控制,調節不易準確,但回流冷凝器直接安裝于塔頂,無(wú)需其他支撐結構,安裝方便。
外回流
精餾中的外回流是從塔中抽出一部分液體,經(jīng)降溫后再打入塔內。塔頂冷凝器單獨安裝?;亓鞴芫€(xiàn)上可安裝視鏡、流量計、調節閥等,以調節回流液量。
內回流與外回流的區別
外回流:是物料要離開(kāi)塔頂經(jīng)外部管道、流量計等之后,再回流到蒸餾塔內。
內回流:是物料不離開(kāi)塔頂,在塔頂冷凝后直接回流到蒸餾塔內。
外回流可計量、分流。
內回流計量有難度,分餾與回流的比例不好精確確定。
外回流是強制回流,塔頂氣相冷凝后進(jìn)入回流槽后通過(guò)回流泵并經(jīng)過(guò)自調閥和流量計調整回流量,返回塔內。
內回流是自回流,塔頂氣相冷凝后直接回到塔內.操作時(shí)要注意采出量即塔頂溫度防止產(chǎn)品不合格。
外回流可以說(shuō)工業(yè)上95%甚至98%都是外回流在采用。原因是它可以自動(dòng)而且“無(wú)級”調節回流量,它是由回流泵+流量調節(或再加另一參數的串級調節)從而滿(mǎn)足生產(chǎn),尤其是當加料量或組分有波動(dòng)的情況,可以自動(dòng)調節回流量。
內回流雖然少了回流泵,但要在冷凝器和塔頂之間安裝一個(gè)回流分配器,一般要求有一轉動(dòng)或移動(dòng)機構以分配回流比,需要知道驅動(dòng)裝置如電機或別的什么依靠電力的設施,是不宜封閉地裝在塔內的。并且這種調節是“有級”的。這是一個(gè)非標設備,往往要出圖。
內回流和外回流的應用
1.外回流對工藝流量及溫度控制有利,不但操作費用高,而且沒(méi)有利用液體的勢能,所以成本高。如果塔頂冷凝器達不到冷凝要求時(shí),可以增設強制的冷凝回流系統,從而實(shí)現精餾塔的強化操作。另外投資時(shí)還要比較操作費用和基礎設施的投資費用的相對大小。
2.如果回流液的計量要求不高,或者說(shuō)回流比的操作彈性大,就可以采用內回流;
3.如果能在內回流的路線(xiàn)上裝上或開(kāi)發(fā)出“在線(xiàn)流量測量?jì)x器”,就可以?xún)然亓?。一般的精餾多為外回流!
外回流優(yōu)點(diǎn)是便于調節,但要增加運行費用,且增加了泄漏點(diǎn),對于一此高危介質(zhì)不一定適宜,所以對于塔不是太高的高危介質(zhì)優(yōu)先考慮內回流,如氟化氫精餾就是選用內回流的。所以,對于回流方式的選擇要從多個(gè)方面綜合考慮的。
按回流液的溫度可分為熱回流和冷回流。
熱回流回流液的溫度處于泡點(diǎn)溫度,稱(chēng)為熱回流。
冷回流回流液的溫度低于泡點(diǎn)溫度,稱(chēng)為冷回流。
“回流液是精餾提純必須的條件一般回流是飽和液體回流,但是最近接觸的一套工藝采用的是略過(guò)冷液回流的,這樣做有什么意圖呢?過(guò)冷液體的回流是不是會(huì )增加精餾塔的理論塔板數呢?”
精餾塔回流是為了保證提餾段工作狀態(tài)穩定,使回流液體略過(guò)冷回流可以在不增加回流量的同時(shí)增加理論回流比,因為回流液進(jìn)入提餾段后會(huì )使提餾段上升的蒸汽大量冷凝,提高塔頂產(chǎn)品純度的同時(shí)又可以保證塔頂產(chǎn)品的數量,但是有一點(diǎn)不好是增加塔釜的熱負荷,熱量消耗較大,如果產(chǎn)品的附加值高,那么經(jīng)濟上還是比較合理的,比飽和液體回流劃算的多!
對于全冷凝冷凝器的回流液是精餾提純必須的條件,工業(yè)上大多數回流采用冷回流,主要原因為:
1、塔頂氣相在冷凝過(guò)程中可以達到冷凝*,減少氣相排放損失。
2、全冷凝塔頂溫度要控制在飽和液體狀態(tài)是不容易控制的。
3、略過(guò)冷回流可以在不增加回流量的同時(shí)增加理論回流比。
還有全回流??!
在精餾操作中,把塔頂采出的泠凝液作為回流液全部返回塔頂的操作叫全回流。
全回流是開(kāi)車(chē)期間必要的過(guò)程,是為了保證產(chǎn)品盡快合格。而正常生產(chǎn)中就不能隨意全回流了,除非工藝有波動(dòng),因為沒(méi)有產(chǎn)品采出精餾塔也就失去存在的意義了。
最后,精餾回流如何控制呢?
塔頂回流控制分兩種情況:一是手動(dòng)控制(強制回流),一是自動(dòng)控制。
自動(dòng)控制時(shí):
回流量受塔頂采出量的影響。
當進(jìn)料量不變時(shí),要控制好塔頂采出量。若塔頂采出量增大,回流比減小,氣液接觸不好,塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量不合格。
如果進(jìn)料量加大,要計算出塔頂采出增加量,采出過(guò)小,回流量增加,回流量增大,塔內物料增多,上升蒸汽速度增大,塔頂與塔釜的壓差增大,嚴重時(shí)會(huì )引起液泛;采出過(guò)大,回流量減小,氣液接觸不好,塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量不合格。
手動(dòng)控制時(shí)
在回流液是精餾提純必須的條件正常操作時(shí),只要塔頂產(chǎn)品質(zhì)量沒(méi)有大的變化,塔的回流量變化很小,甚至可以保持不變。在實(shí)際操作中,回流量基本不受進(jìn)料量的影響。要保持回流罐液位,不能出現滿(mǎn)罐或抽空現象。