




精馏塔的干扰因素
和其他化工过程一样,精馏是在一定的物料平衡和能量平衡的基础上进行的。一切因素均通过物料平衡和能量平衡影响塔的正常操作。影响物料平衡的因素包括进料量和进料成分的变化,顶部馏出物及底部出料的变化。精馏工艺上通常采用工业色谱仪进行在线的成分分析,并以关键组分的浓度比进行控制。影响能量平衡的因素主要是进料温度或热焓的变化,再沸器加热量和冷凝器冷却量的变化,此外还有塔的环境温度等变化。同时,物料平衡和能量平衡之间又是相互影响的。要了解这些因素是如何影响精馏塔操作的,首先必须分析它的静态规律,即研究其静态特性。从而分析上述因素对精馏塔的动态影响。
1.精馏塔中静态关系的分析
图15为精馏塔的物料流程图,可简单地视其于为二元精馏。则从物料平衡和能量关系出发,可得出它的总的物料平衡关系为
F=D+B (9)
轻组分的物料平衡关系为
Fz=Dy+Bx (10)
式中,F、D和B分别为进料量、顶部馏出物量和塔底产品;z、y和x分别为进料、顶部馏出物和底部产品中轻组分的含量。由以上两式,可明显看出进料量F在产品中的分配量(即D/F)是决定顶部和底部产品中轻组分含量y和x的关键因素。
静态下精馏塔的能量关系为
QH FHF=QC+DHD+BHB (11)
式中,QH为再沸器加热量,QC为冷凝器冷却量,HP、HD和HB分别为进料顶部、底部产品的比热熔。在式中,每一项都影响着塔内上升蒸汽的流量V。对于一个既定的塔来讲,V与F之比与塔的分离度S有关。即V/F一定时意味着塔分离度也一定。
对于一个精馏塔来讲,在进料成分Z一定时,只要保持V/F和D/F一定(或者在F一定时保持D和V一定),这个塔的分离结果也就是产品成分y和x将被完全确定。而当进料成分变化时,为了保持产品成分不变,可以相应调节D/F,以补偿进料成分变化的影响。塔内上升蒸汽量V,在塔的提馏段是由再沸器加热提供的,在塔的精馏段还受到进料热熔的影响。当冷凝器冷却量Q增加时,必然会使更多的气相变为液相,从而降低了塔压;同时使塔内相同组分的平衡温度下降,增加了再沸器两侧间的温差,使再沸器提供的加热量QH增加。(3)进料温度TF及进料热量QF的变化进料温度通常是较为恒定的。正因如此,在进料热熔变化不大或可以忽略时,一般总把V的变化或V/F的变化,看作是由再沸器加热量QH提供的。在多元精馏中,影响关系要复杂得多,当进料中某一组分的浓度变化时,必然使其他组分的浓度变化;从而使顶部及底部产品中各组分的浓度发生变化。当进料中几个组分浓度同时变化时,情况将更为复杂。克服这些扰动的控制手段却只有靠D/F和V/F。此时仅有两个关键组分可以控制,其余组分在产品中的分配情况主要由进料浓度确定。
酒精蒸馏塔清洗方法
酒精生产中醪垢形成、预防及清洗蒸馏塔(醪塔)结垢堵塞问题,尤其是醪塔堵塔问题,是蒸馏系统不能长周期运行的主要制约因素。一般的解决办法是定期或不 定期进行物理法或化学法处理,虽然能收到 一定效果,但短时间又会产生同样的问题。
本文试图对醪垢的成因、预防和清除进行探讨,希望对业界解决这一问题能有所帮助。
1、醪垢的定义
醪垢是沉积在设备、管道内表面上由不 溶性盐、泥砂、纤维、淀粉、蛋白质、糊精、糖、 酵母菌体及其它糖酵解代谢副产物等所组成的多成分物质。而产品质量往往是精馏过程的主要目标,因此,在基本控制方案中,以产品质量指标来选取调节参数,一种是采用温度作为间接质量指标,一种是采用产品成分等作为直接质量指标。一般附着在成熟醪预热 器、塔底再沸器的管壁及蒸馏塔塔盘和塔件 上,常常造成进料温度降低,塔底各板间温差加大,塔顶真空度升高,严重时会造成塔 底跑酒,终导致生产不能正常进行。
醪垢的形成
2.1发酵成熟醪成分
发酵成熟醪是一个复杂的多组分非均相混合液。它由水(75%%-90%%,w/w)、干物质(4%%-10%%,w/w)、酒精及其它挥发性物质(6%%-15%%,w/w)构成。
2.2醪垢成分
醪垢的化学成分受各种条件影响很大。
分析结果表明,不同的原料产地、不同的前处理方法、不同的酒精生产工艺,醪垢的成分都不同。(5)考虑整个工艺生产过程的平稳操作由于精馏塔往往是生产过程中的一个环节,因此不仅前一工序的操作情况要影响精馏塔的操作,而且它的产品产量和成分变化也要影响到后一工序的操作。即便是同一工厂不同生产时期、不同部位醪垢成分也有一定差别。 醪垢的化学成分为碳酸钙、碳酸镁、磷 酸钙、***钙、有机酸钙、糖、糊精、蛋白质 等,是由多种无机物、有机物构成的,并以无机物为主。
2.3醪垢的成因
2.3.1 微溶或可溶物质在蒸馏过程中达 到过饱和状态而析出发酵成熟醪在蒸馏过程中沿塔板逐层 而下。(2)设置质量调节系统实际上根据精馏塔静态特性考虑的按物料和能量平衡关系控制的方案,在具体应用时很难保证产品的质量,仅在产品质量指标并不严格的情况下才能使用。相对挥发性大的物质在醪塔内沿塔板逐层上升,从顶部排出;干物质和水,还有醇、酸、酯类等相对挥发性小的物质沿塔 板逐层向下,微溶或可溶物质浓度不断增 加,当其浓度超过其溶解度达到过饱和状态后,便会在塔底再沸器的管壁及蒸馏塔塔盘和塔件表面析出。在蒸馏过程中首先析出的是溶解度较小的碳酸钙、碳酸镁、磷酸钙等,而溶解度稍大一些的也逐渐被浓缩沉积,如***钙、有机酸钙等。
发酵成熟醪中的不溶性悬浮物质,如酵母菌体、纤维、淀粉及析出的无机盐形成晶 核,加速了处于饱和状态下的无机盐、有机盐、糖、糊精、可溶性蛋白质等的析出。按产品成分或物性指标的直接控制方案精馏塔的质量控制***1好能选择表征塔顶和塔底产品的质量指标,即产品的成分作为被控变量,即直接控制方案。众所周知,国内大部分酒精厂采用了离心清液回配技术。离心清液的回配进一步提高了发酵成熟醪中干物质含量,加剧了微溶或可溶物质在醪液输送、换热、蒸馏过程中的析出和结垢概率。