共沸精餾塔裝置是進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(nèi)的流動性,會在釜內(nèi)增加攪拌裝置用以提高精餾效率;然而,現(xiàn)有技術中用于釜內(nèi)的攪拌裝置存在攪拌效率低,且在攪拌過程中,流動的液體產(chǎn)生的力會降低攪拌裝置的結構強度,甚至會損壞攪拌裝置。
小張剛到某化工廠精餾車間工作,看到有一個操作工老師傅,他就問老師傅:"你看,這個精餾塔,塔釜好容易把蒸汽蒸到塔頂,還讓它流回來,多浪費啊。”瞬間,老師傅無言以對,這個問題怎么講呢?
首先說說,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(nèi)多余的熱量,維持塔內(nèi)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(nèi),冷凝器距塔頂回流口的高度。
自然回流操作簡單,不需要回流泵,節(jié)省動力消耗。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,調(diào)整起來較慢。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(nèi)進行回流的:
強制回流的回流量穩(wěn)定,容易調(diào)節(jié),生產(chǎn)不正常時,調(diào)整起來較快。但是強制回流需要回流泵,動力消耗大,特別是對于低沸點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(nèi)回流和外回流。
內(nèi)回流
精餾中的內(nèi)回流一般指塔盤上的回流,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(nèi),就是內(nèi)回流,沒有冷凝的剩余氣相則進入到另外的冷凝器內(nèi)進行冷凝。
塔頂也可設有全凝器,全凝器下設置受液盤,一部分采出,一部分回流,這部分也叫內(nèi)回流。
通常情況下,沸點高毒性高的宜采用內(nèi)回流!
直接從塔頂進入冷凝器,在此進行部分冷凝,冷凝液自然地沿塔板下流。這種回流的回流量難以控制,調(diào)節(jié)不易準確,但回流冷凝器直接安裝于塔頂,無需其他支撐結構,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(nèi)。塔頂冷凝器單獨安裝?;亓鞴芫€上可安裝視鏡、流量計、調(diào)節(jié)閥等,以調(diào)節(jié)回流液量。
內(nèi)回流與外回流的區(qū)別
外回流:是物料要離開塔頂經(jīng)外部管道、流量計等之后,再回流到蒸餾塔內(nèi)。
內(nèi)回流:是物料不離開塔頂,在塔頂冷凝后直接回流到蒸餾塔內(nèi)。
外回流可計量、分流。
內(nèi)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,塔頂氣相冷凝后進入回流槽后通過回流泵并經(jīng)過自調(diào)閥和流量計調(diào)整回流量,返回塔內(nèi)。
內(nèi)回流是自回流,塔頂氣相冷凝后直接回到塔內(nèi).操作時要注意采出量即塔頂溫度防止產(chǎn)品不合格。
外回流可以說工業(yè)上95%甚至98%都是外回流在采用。原因是它可以自動而且“無級”調(diào)節(jié)回流量,它是由回流泵+流量調(diào)節(jié)(或再加另一參數(shù)的串級調(diào)節(jié))從而滿足生產(chǎn),尤其是當加料量或組分有波動的情況,可以自動調(diào)節(jié)回流量。
內(nèi)回流雖然少了回流泵,但要在冷凝器和塔頂之間安裝一個回流分配器,一般要求有一轉動或移動機構以分配回流比,需要知道驅動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(nèi)的。并且這種調(diào)節(jié)是“有級”的。這是一個非標設備,往往要出圖。
內(nèi)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,可以增設強制的冷凝回流系統(tǒng),從而實現(xiàn)精餾塔的強化操作。另外投資時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,或者說回流比的操作彈性大,就可以采用內(nèi)回流;
3.如果能在內(nèi)回流的路線上裝上或開發(fā)出“在線流量測量儀器”,就可以內(nèi)回流。一般的精餾多為外回流!
外回流優(yōu)點是便于調(diào)節(jié),但要增加運行費用,且增加了泄漏點,對于一此高危介質不一定適宜,所以對于塔不是太高的高危介質優(yōu)先考慮內(nèi)回流,如氟化氫精餾就是選用內(nèi)回流的。所以,對于回流方式的選擇要從多個方面綜合考慮的。
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溫度,稱為熱回流。
冷回流回流液的溫度低于泡點溫度,稱為冷回流。
“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冷液回流的,這樣做有什么意圖呢?過冷液體的回流是不是會增加精餾塔的理論塔板數(shù)呢?”
精餾塔回流是為了保證提餾段工作狀態(tài)穩(wěn)定,使回流液體略過冷回流可以在不增加回流量的同時增加理論回流比,因為回流液進入提餾段后會使提餾段上升的蒸汽大量冷凝,提高塔頂產(chǎn)品純度的同時又可以保證塔頂產(chǎn)品的數(shù)量,但是有一點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(shù)回流采用冷回流,主要原因為:
1、塔頂氣相在冷凝過程中可以達到冷凝*,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、略過冷回流可以在不增加回流量的同時增加理論回流比。
還有全回流?。?br />
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?shù)牟僮鹘腥亓鳌?br />
全回流是開車期間必要的過程,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,因為沒有產(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:一是手動控制(強制回流),一是自動控制。
自動控制時:
回流量受塔頂采出量的影響。
當進料量不變時,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)品的質量不合格。
如果進料量加大,要計算出塔頂采出增加量,采出過小,回流量增加,回流量增大,塔內(nèi)物料增多,上升蒸汽速度增大,塔頂與塔釜的壓差增大,嚴重時會引起液泛;采出過大,回流量減小,氣液接觸不好,塔頂產(chǎn)品的質量不合格。
手動控制時
在回流液是精餾提純必須的條件正常操作時,只要塔頂產(chǎn)品質量沒有大的變化,塔的回流量變化很小,甚至可以保持不變。在實際操作中,回流量基本不受進料量的影響。要保持回流罐液位,不能出現(xiàn)滿罐或抽空現(xiàn)象。