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过程控制与自动化仪表论文 精馏塔工艺分析 3. 塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分率）。 5．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。 6．操作回流比R=（1.1——2.0）Rmin。 1.生产时日 设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。 2.选择塔型 精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较知：板式塔直径放大时，塔板效率较稳定,且持液量较大，液气比适应范围大，因此本次精馏塔设备选择板式塔。筛板塔是降液管塔板中结构最简单的，它与泡罩塔相比较具有下列优点：生产能力大10-15%，板效率提高15%左右，而压降可降低30%左右，另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右，安装容易，也便于清洗检修。因此，本设计采用筛板塔比较合适。 3.精馏方式 由设计要求知，本精馏塔为连续精馏方式。 4.操作压力 常压操作可减少因加压或减压操作所增加的增、减压设备费用和操作费用，提高经济效益, 在条件允许下常采用常压操作，因此本精馏设计选择在常压下操作。 5.加热方式 在本物系中，水为难挥发液体，选用直接蒸汽加热，可节省再沸器。 （二）基本原理与流程 精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。 蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。 精馏塔的工作原理是根据各混合气体的汽化点（或沸点）的不同，控制塔各节的不同温度，达到分离提纯的目的。 甲醇生产中的粗甲醇的精馏的工艺过程，见图1-8所示： 粗甲醇经预热到65?C，进入预蒸馏塔除去残余的溶解气体及低沸物（主要是不凝性气体和轻组份）。由加压塔顶部出来的蒸汽经冷凝后，一部分作为加压塔的回流液，另一部分进入精甲醇计量槽。由预蒸馏塔塔底出来的甲醇通过加压泵进入第一主精馏塔（加压塔），由加压塔的塔底排出的甲醇溶液进入常压塔。常压塔出来的塔顶蒸汽一部分作为回流液，一部分送到精甲醇计量槽，常压塔的塔底残液进入废水汽提塔处理。图中设备3是一个典型的精馏塔生产对象。 原料经预热器加热到一定温度后进入精馏塔，以进料口为界，塔顶被称为“精馏段”； 塔釜被称为“提馏段”。 在精馏塔内，蒸汽沿塔上升，上升汽相中易挥发组分增加，难挥发组分减少。从塔顶引出的蒸汽进入冷凝器冷凝，冷凝液一部分作为塔顶产物（又称馏出液），经塔顶冷凝、冷却，进入馏出液贮槽，一部分回流至塔内作为液相回流，称为“回流液”。 在精馏塔内，下降液体中难挥发组分增加，易挥发组分减少，塔釜排出来的液体称为塔底产品或釜残液，进入贮槽。 精馏段控制：如塔顶馏出液为主要产品，通常采用精馏段指标控制，以精馏段某一点温度T（或成分）为被控变量y，以回流量量为操纵变量q，精馏段为“对象”，当回流量增加时，被控变量y（精馏段温度T）下降，称对象为“反作用”方向。 提馏段控制：若塔釜液为主要产品，通常采用提馏段指标控制，以提馏段某一点温度T（或成分）为被控变量y，以塔釜加热蒸汽量F为操纵变量q，提馏段为“对象”，当加热蒸汽量F增加时，被控变量y（精馏段温度T）上升，称对象为“正作用”方向。 精馏塔的主要功能是分离液体均相混合物，按照操作方式是否连续可分为间歇蒸馏和连续蒸馏，生产中以连续蒸馏为主。连续精馏的生产工艺如图1-9所示。 采用三个塔精馏的工艺流程, 预塔的主要目的是除去粗甲醇中溶解的气体(如CO2、CO、H2等)及低沸点组分(如二甲醚、甲酸甲酯), 加压塔及常压塔的目的是除去水及高沸点杂质(如异丁基油), 同时获得高纯度的优质甲醇产品。另外, 为减少废水排放, 增设甲醇回收塔, 进一步回收甲醇, 减少废水中的甲醇含量。 (1)利用加压塔塔顶蒸汽冷凝热作常压塔塔底再沸器热源,从而减少蒸汽消耗和冷却水消耗, 形成双效精馏, 总的能耗比二塔流程降低10% ~ 20%。 (2)预塔加萃取水, 有效的脱除粗甲醇中溶解