




能耗要求和经济性指标
精馏过程中消耗的能量,主要是再沸器的加热量和冷凝器的冷却量消耗;此外,塔和附属设备及管线也要散失部分能量。
在一定的纯度要求下,增加塔内的上升蒸汽是有利于提高产品回收率的;同时也意味着再沸器的能量消耗要增大。且任何事物总是有一定限度的。在单位进料量的能耗增加到一定数值后,再继续增加塔内的上升蒸汽,则产品回收率就增长不多了。应当指出精馏塔的操作情况,必须从整个经济效益来衡量。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。在精馏操作中,质量指标、产品回收率和能量消耗均是要控制的目标。其中质量是必要条件,在质量指标一定的条件下应在控制过程中使产品的产量尽可能提高一些,同时能量消耗尽可能低一些。
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。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。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。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。
可溶性钙盐转化成碳酸钙垢在蒸馏过程中,可溶性有机酸钙盐与醪液中的可溶性碳酸盐反应生成碳酸钙垢:
CaA2 Na2CO3=CaCO3↓ 2NaA
CaA2 K2CO3=CaCO3↓ 2KA
2.3.3 可溶性钙盐受热分解生成难溶碳酸钙垢在蒸馏过程中,可溶性钙盐受热分解生成溶解度小的盐垢:
Ca(H CO3)2 =CaCO3 ↓ H2O CO2↑ Mg(HCO3)2 = MgCO3↓ H2O CO2↑
前处理制浆工艺对醪垢的生成也有影响
在酒精生产中,前处理制浆工艺可分为干法、半干法、湿法及改良湿法等,其对醪液输送、换热、蒸馏等过程中的结垢及积料影响程度从小到大,依次为湿法、干法、半干法、改良湿法。无论哪种制浆工艺,造成堵塔或换热器效率下降的主要原因均为醪垢的积累,物料粒度则是次要原因。精馏塔系还实现了冷凝器与塔体的一体化安装方式和低位回流比调节的工艺操作方式,大大改善了精馏的操作方便性和工艺稳定性。
精馏流程和塔型的选择
乙醇和水混合料经预热器加热至泡点后,送至精馏塔,塔顶采用全凝器冷凝后,一部分作回流,其余为塔顶产品经冷却后送贮槽,塔釜采用直接蒸汽供热,塔底产品经冷却后送至贮槽,流程图如下图: 根据生产任务,若按每天开动设备24小时计算,产品流量为1.67t/h,由于产品粘度较小,流量较大,为减少造价,降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响,提高生产效率,选用浮阀塔。 塔设备的高度与直径之比,因情况不同,差别很大,塔外壳用钢板焊制,也可用铸铁铸造,每层塔板为一节,并用法兰连接。 塔体材料和踏板材料均选用TiNiCr918,因这种不锈钢具有高的强度极限,较低的屈服极限,的塑性和韧性,他的焊接性能和冷弯成形等工艺性也很好,是目前制造容器、塔的广泛的一类不锈钢,又因为这种钢在乙醇介质中有很好的耐腐蚀性,所以选用TiNiCr918。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。