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图2-14 换热器温度控制方案

(a开度↑→T↓;b开度↑→凝液量↓→换热面积↑→T↑)

三、反应釜

四、蒸馏塔

蒸馏是化工厂应用极为广泛的传质过程。以下将简单讨论蒸馏塔的基本控制方案及管道仪表流程实例。

(一)蒸馏塔的基本控制方案

蒸馏塔的控制方案很多,但基本形式通常只有两种。

(1)按精馏段指标控制 取精馏段某点成分或温度为被调参数,而以回流量LR、馏出液量D或塔内蒸气量VS作为调节参数,它适合于馏出液的纯度要求较之釜液为高时,例如主产品为馏出液时。

采用这类方案时,于LR、D、VS及釜液量W四者中,选择一种作为控制成分的手段,选择另一种保持流量恒定,其余两个则按回流罐和重沸器的物料平衡,由液位调节器进行调节。

用精馏段塔板温度控制LR,并保持VS流量恒定,这是精馏段控制中最常用的方案[图2-16(a)]。

用精馏段塔板温度控制D,并保持VS流量恒定[图2-16(b)]。这在回流比(LR/D)很大时较为适用。

(2)按提馏段指标控制 当对釜液的成分要求较之对馏出液为高时,例如塔

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底为主要产品时,常用此方案。如对塔顶和塔低产品的质量要求相近,又是液相进料,也往往采用此方案。

①用提馏段塔板温度控制加热蒸汽量,从而控制VS,并保持LR恒定,D和W都按物料平衡关系,由液位调节器控制[图2-17(a)]。这是目前应用最多的蒸馏塔控制方案。它比较简单,调节迅速,在一般情况下也比较可靠。

②用提馏段塔板温度控制釜液流量W,并保持LR恒定,D由回流罐的液位调节,蒸汽量由重沸器的液位调节[图2-17(b)]。这个方案当W较小时比较平稳。

图2-16 按精馏段指标控制的方案

(a回流开度↑→LR↑→D↓→T↓;b 顶产品开度↑→D↑→LR↓→T↑)

图2-17 按提馏段指标控制的方案

(a蒸汽开度↑→T↑→底产品W↓,b底产品W↓→釜液位H↑→蒸汽开度↑→T↑)

(二)塔顶的流程与调节方案

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前面所讲的只是原则性的控制方案,具体的方案可按塔顶、塔底及进料系统分别考虑。塔顶方案的基本要求是:把塔蒸气的绝大部分冷凝下来,把不凝性气体排走;调节LR和D的流量和保持塔内压力稳定。

常压塔 图2-18(a)为最常见的常压塔塔顶流程,馏出液的温度用冷却水流量控制,塔顶通过回流罐上的放气口与大气相通,以保持常压。

常压塔的塔顶冷凝器的温度调节系统,必须使凝液过冷,这样调节阀才能有效控制,馏出液也不致在管道内降压后部分气化,对阀和泵产生气蚀作用。

如果冷却水上游的压力波动较大,可采用对冷却水流量的串级调节。 加压塔 加压操作的塔可分为气相出料与液相出料两种,在化工厂以液相出料者为多。在液相出料时,除要保持塔的压力稳定外,还要把可冷凝的组分全部冷凝下来。一般控制压力就能达到上述目的,因为在组成恒定时压力与平衡温度有对应关系。在不凝性气体的含量不高时,可用冷凝器的传热量来调节塔顶压力。传热量减小,蒸气不能全部冷凝,塔压就升高,反之塔压降低。

用冷却水流量控制冷凝器的传热量[图2-18(b)],这种方式最节约冷却水,但出口温度太高会加速冷凝器的腐蚀与结垢。也可采用旁路的方法[图2-18(c)]。

不凝性气体含量较高时,除调节传热量外,必需辅以不凝性气体放空。经常放空一小部分不凝性气体是一种方式,但总会有轻组分带出,不太经济,用自动的方法间歇一放空就比较经济。如图2-18(b)中虚线所示,在塔顶压力调节系统装有分程阀,一个装在冷却水管道上,另一个阀装在放空管道上,经常是只开前者,只有当压力仍不能回降时再开启后者。

减压塔 减压塔与加压塔在液相出料时相仿,通常对真空度和温度分别进行调节。蒸汽喷射泵入口的蒸汽压力保持恒定,用吸入一部分空气或惰性气体去排空管的方式相当灵便,图2-18(d)所示流程最属常用。

图2-18 塔顶方案

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(a开度↑→T↓;b开度↑→冷凝水↑→P↓)

(c开度↑→冷凝水↓→P↑;d冷凝水开度↑→T↓, 空气开度↑→真空度↓→P↑)

图2-19 塔底方案

(a蒸汽开度↑→T↑→底产品W↓,凝液开度↑→换热面积↑→T↑→底产品W↓)

(b蒸汽开度↑→T↑→底产品W↓)

(三)塔底的流程与调节方案

再沸器有二种形式,一种是对流循环式(如热虹吸式),另一种是沉浸式,前者传热强度较高。用热虹吸式再沸器的塔底流程见图2-19(a)可以通过蒸汽用量或冷凝水排出调节,后者适用于再沸器的传热面积有较大余量及塔釜温度较低时;控制蒸汽用量的方案,蒸汽压力可能太低,甚至出现负压的情况。沉浸式再沸器的塔底流程见图2-19(b)。

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