探讨精馏塔工艺操作影响因素

探讨精馏塔工艺操作影响因素

梁广龙

中国石油化工股份有限公司天津分公司化工部     天津市   300270 

摘要：塔设备是石油化工、炼油等生产工艺系统中必不可少的设备之一。其作用是为液体与液体以及液体与气体之间建立接触的渠道，令两者通过接触，相间传热与传质。精馏塔是用以实现混合物系分离与提纯的关键设备。直接关系到整体系统所产产品的质量、产量以及消耗定额等多个方面内容。企业探究影响其工艺操作的因素，并加以解决，能够有效提高系统产品的质量，并加速生产。鉴于此，本文主要分析探讨了精馏塔工艺操作影响因素，以供参阅。

关键词：精馏塔；工艺操作；影响因素

引言

精馏塔广泛用于化工行业，在生产过程中主要的工作原理是利用各组分之间相对挥发度的不同而将不同组分分开的精馏过程，将液体混合物部分进行气化，然后将产生的蒸汽部分进行冷凝处理，以此反复工作从而完成整个气化和冷凝的工作过程，让混合物当中的组分依次进行分离，具有一次气化和冷凝的工作效果。当系统内部温度不断升高出现气化现象时，因为低沸点的物质更容易产生气化现象，在气相当中的浓度相对较高，在冷凝过程中沸点较高的组分很容易产生冷凝效果，造成液体当中的高沸点物质浓度不断升高，经过这一个气化和冷凝过程之后，达到了初步分离的工作效果，通过多次重复汽化和冷凝的过程，可以实现对精馏塔内物质和其他混合物质之间的分离和提纯。

1精馏塔的工艺流程分析

精馏塔工艺主要是经过蒸发、冷凝、回流等一系列操作，最终获得的纯度、浓度较高的石化成品。精馏塔通过蒸馏促使液体混合物进行有效的分离，其是传质过程中最为关键的操作环节，而蒸馏主要是针对混合物中各组分蒸汽压的不同这一原理来实现分离操作。例如：在甲醇溶液的精馏中，因甲醇沸点与水相比更小，而甲醇挥发度与水相比更高，为此可在液相中将甲醇进行汽化，然后将获得的蒸汽进行冷凝，便能够得到浓度较高的甲醇产品，基于此进行反复的汽化、冷凝就能确保甲醇与水有效的分离，最终就可在汽相中获得纯度较高的易挥发组分，而浓度较高的难回发组分便会保留在液相中。

2精馏塔工艺操作影响因素

2.1装置温度的影响

若提升精馏塔的温度，便会促使塔内液相中组分挥发较大，并加大了蒸汽上升的速度，从而促使精馏塔传质效率的升高。如果由塔顶得到产品，则塔釜排出的难挥发物中易挥发组分较少，这样产生的经济性较高；如果塔釜排出物为产品，其质量会得到有效的提升，但塔顶排出的易挥发组分中难挥发组分增加，此种情况的经济性较低。所以升高温度不仅要估计产品质量，还要考虑工艺损失。通常对于温度的控制旨为提升产品质量，减少工艺损失。若装置温度发生变化时，可调整蒸发釜的加热蒸汽量，促使装置温度回归正常。若装置温度低于规定值时，可通过增加大蒸汽用量来提升釜液的汽化量，促使装置内重组分量提升，泡点升高、温度升高。当温度大于规定值时，可降低蒸汽用量促使釜液的汽化量减少，使装置内轻组分量提升，泡点下降、釜温下降。此外还可与液位串级进行调节等。

2.2塔压造成的影响

精馏塔操作压力改变时，会导致气液平衡关系发生改变，压力提升的情况下，组分之间相对挥发度也会随之降低，平衡线和角线较为靠近，分离的效率会降低，压力降低则情况相反。在压力提升的情况下，气相中含有的易挥发的组分也会减少，同时会将气液密度比改变，降低气相量，馏出物易挥发组分在浓度上也会因此增大，使产品产量减小。残液中易挥发组分增加的情况下，会导致残液量由此提升。压力提升使气相量减小，冷剂量也会相应减少，从而使精馏塔温度提升。气液相组成和温度有着密切的对应关系，在进行精馏生产的过程中，温度也是对产品质量进行衡量的重要标准。在塔压发生变化的过程中，混合物泡露点改变，会使精馏塔整体温度改变。在塔压提升的情况下，气相密度会因此增加，但是气相会因此减小，从而使塔处理量提升。
2.3回流比的影响

回流比是影响精馏塔产品质量和分离效果的重要因素，在精馏塔精馏段生产操作中，常通过控制回流比来调节、控制塔顶和塔底产品质量。研究表明，对于同一个精馏塔，当增大回流比时，所需板数减少，精馏产品质量得到提高，但是回流比过大，会出现塔淹，导致精馏塔不能正常操作；当减小回流比时，所需板数增多，产品质量下降。回流量增大会使塔压增大，能够提高塔顶产品纯度，反之，回流量减小，塔压随之变小，塔顶产品纯度降低。为了控制好精馏塔回流比，提高产品质量，可以从以下几个方面来实现：①适当降低塔顶采出量，使回流比增大；②对于塔顶采用分凝器作为冷凝器的，可以适当增加塔顶冷却剂用量，使凝液量增加，从而提高回流比；③对于精馏塔有回流液中间储槽的，可以采取强制回流来增大回流量，使回流比增大。

2.4进料组分影响因素

当今炼油化工市场中各炼化厂，采购的原料内各组分的含量大不相同，所以精馏塔进料前要分析物料内各组分的含量非常重要，发现组分变化及时调整精馏塔塔底、塔顶温度和各灵敏板温度十分重要，如果物料组分中含有精馏塔不能分离的组分，会造成精馏塔的液位、压力、温度异常，严重时会造成重沸器结焦和机泵、仪表等故障，影响塔内气液相平衡及塔顶和塔底产品质量。如果物料内重组分含量增加要及时增加塔底热源量和回流量以保证气液相在精馏塔内平衡的分离，如果调节不及时会造成精馏塔淹塔及塔顶和底产品质量不合格，影响后续装置正常生产。如果物料内轻组分含量增加，要及时降低精馏塔塔底热源量，降低灵敏板温度，如果不及时调整严重时会造成冲塔或精馏塔超压等，因此为了公司的安全生产和为公司创造更大的效益，精馏塔进料前和正常生产时一定要及时采样分析原料内各组分的变化。

3精馏塔提高效率的措施

首先，要优化精馏塔的工艺过程，简化操作过程。为了进一步提高作业效率，要认识到原有精馏塔工艺的复杂情况，认识到其受到众多因素影响的本质原因以及影响的具体后果。要根据实际情况优化控制工艺过程，调整精馏过程中的进料速度、回流比等等工艺参数，保证每一环节的工艺质量达到预期目标。其次，要引进先进技术。比如热泵精馏技术，热泵精馏主要就是利用精馏塔热泵设备，在一定程度上提高精馏塔顶层的蒸汽温度，促使其能够成为再次沸腾的热源，提高热能利用率。在精馏塔的工艺操作过程中，利用热泵设备，将塔顶易挥发组分压缩之后在进行升温处理，作为再沸器的热源，使再沸器中的部分液体发生气化转化，并且促使本体冷凝，转化成为液体，再经过节流阀，回到塔顶，成为回流液；在塔顶的另一部分产品则可以取出来。引进此种设备之后，无需再向再沸器提供热源，能够大大降低热能源的消耗。最后，多效精馏技术是一种较为常见的节能技术，能够将多个精馏塔相连接，将前一级的塔顶蒸汽作为后一级的塔釜加温热源，实现热源的连续利用，提高精馏塔工艺操作过程中的能源利用率，节省能源资源，还能够大大降低生产成本，能够促进化工企业良性发展。

结束语

总而言之，精馏塔是石油化工企业重要工艺设备之一，现阶段对于精馏塔研究多集中在新设备的研发上，在设备的实际应用上也应该增加关注度，精馏塔日常工艺操作的物料平衡、回流比、进料量、进料组成、塔温、塔压等都会影响产品质量，必须予以重视，确保精馏塔处于平稳运行状态，提高产品质量。

参考文献：

[1]陈环琴，廖江芬.探讨精馏塔工艺操作影响因素[J].科学技术创新.2020（12）：37-38

[2]蔡功勋.精馏塔工艺操作影响因素分析[J].化工设计通讯.2020（11）：43-44