精馏塔单元仿真实验

 

实验目的

1.掌握精馏塔单元的冷态开车、正常停车、正常运行及故障的判定排除。

2.熟悉采用以灵敏板温度作为主参数，调节系统，以实现对塔的分离质量控制。

3.熟悉塔压、塔釜液位及塔进料流量、回流流量的控制。

4.了解精馏塔单元的结构、原理及精馏的流程。

实验原理

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。

1.在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔板逐板上升与来字塔板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量与采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要有无穷多块塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔内中，这在生产中无实际意义。但是，由于此时所需理论塔板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时使用。实际回流比常取最小回流比1.2—2.0倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也会变坏。

2． 对于二元物系，如已知其汽液平衡数据，则根据精馏塔的原料液组成，进料热状况，操作回流比及塔顶馏出液组成，塔底釜液组成可以求出该塔的理论板数N_T。按照式（5-1）可以得到总板效率E_T，其中N_P为实际塔板数。

部分回流时，进料热状况参数的计算式为

式中：

t_F——进料温度，℃。

t_BP——进料的泡点温度，℃。

C_pm——进料液体在平均温度（t_F + t_P）/2下的比热，kJ/（kmol．℃）。

r_m——进料液体在其组成和泡点温度下的汽化潜热，kJ/kmol。

C_pm=C_p1M1x₁+C_p2M2x₂，kJ/（kmol．℃）

r_m=r₁M₁x₁+r₂M₂x₂，kJ/kmol

式中：

C_p1，C_p2——分别为纯组份1和组份2在平均温度下的比热，kJ/（kg．℃）。

r₁，r₂——分别为纯组份1和组份2在泡点温度下的汽化潜热，kJ/kg。

M₁，M₂——分别为纯组份1和组份2的质量，kg/kmol。

   x₁，x₂——分别为纯组份1和组份2在进料中的分率。