精馏塔工艺控制要点分析与研究

精馏塔是化工生产中的精馏单元操作设备，主要对混合物进行提纯及分离，是该项处理中的主要设备。精馏塔在工艺实施的过程中，最为重要的是稳定性，这对于生产装置的产品质量、产量、生产能力、环保性、消耗能源等有极大影响。

1 精馏三大平衡

精馏塔的操作应掌握物料平衡、气液相平衡和热量平衡。物料平衡指的是单位时间内进塔的物料量应等于离开塔的诸物料量之和；气液相平衡主要体现了产品的质量及损失情况；热量平衡是指进塔热量和出塔热量的平衡，具体反应在塔顶温度上。

掌握好物料平衡、气液相平衡和热量平衡是精馏操作的关键所在，三个平衡之间相互影响、相互制约。在操作中通常是以控制物料平衡为主，相应调节热量平衡，最终达到气液相平衡。要保持塔底液面稳定平衡，必需稳定：进料量和进料温度，塔顶、侧线及塔底抽出量，塔顶压力；要保持稳定的塔顶温度，必需稳定：进料量和进料温度，塔顶回流、循环回流各中段回流量及温度，塔顶压力，汽提蒸汽量，原料及回流不带水。

2 精馏控制要点

2.1 塔压的控制及变化因素

2.1.1 对于加压塔的塔压，主要有以下两种调节方法。

塔顶冷凝器为分凝器时，塔压一般是靠气相采出量来调节的。在其它条件不变的情况下，气相采出量增大，塔压下降；气相采出量减小，塔压上升。

塔顶冷凝器为全凝器时，塔压多是靠冷剂量的大小来调节，即相当于调节回流液温度。在其它条件不变的前提下，加大冷剂量，则回流液的温度降低，塔压降低；若减少冷剂量，回流液温度上升，塔压上升。

2.1.2 对于减压精馏塔的压力控制，主要有以下两种方法。

当塔的真空借助于喷射泵获得时，可以用调节塔顶冷凝器之冷剂量或冷剂温度从而改变尾气量的方法来调节塔的真空度。当被分离的物料允许与空气接触时，在此控制方案中，蒸汽喷射泵在最大的能力下工作，调节阀装在通大气的管线上，用调节阀开度的大小，调节系统的尾气抽气量，从而达到调节塔的真空度的目的。

当采用电动真空泵抽真空时，调节阀装在真空泵的回流管线上，用调节阀开度的大小来调节系统的尾气抽出量，从而调节塔的真空度。

2.1.3 对于常压塔的压力控制，主要有以下两种方法。

（1）对于塔顶压力的稳定性要求不高的情况下，无需安装压力控制系统，应当在精馏设备（冷凝器或回流罐）上设置一个通大气的管道，以保证塔内压力接近于大气压。（2）对于塔顶压力的稳定性要求较高或被分离的物料不能和空气接触时，塔顶压力的控制可采用加压塔加压的控制方法。

2.2 釜温的控制及变化因素

釜温是由釜压和物料组成决定的。精馏过程中，只有保持规定的釜温，才能确保产品质量。因此釜温是精馏操作中重要的控制指标之一。

当釜温变化时，通常采用改变再沸器的加热蒸汽量，将釜温调节至正常。当釜温低于规定值时，应加大蒸汽用量，以提高釜液的气化量，使釜液中重组分的含量相对增加，泡点提高，釜温提高。当釜温高于规定值时，应减少蒸汽用量，以减少釜液的气化量，使釜液中轻组分的含量相对增加，泡点降低，釜温降低。

釜温波动的原因比较多。当塔压突然升高时，釜温会随之升高，而后又下降。这种釜温的升高是因为压力升高引起了釜液泡点的升高所致。因而，塔内的上升蒸气量不但不会增加，反而还会因为压力的升高而减少；这样，塔釜混合液中轻组分的蒸出就不完全，将导致釜液泡点的下降，因而使釜温又随之下降。反之，当塔压突然下降时，塔内的上升蒸气量会因塔压的降低而增加，造成塔釜液面的迅速降低，这样重组分可能被带至塔顶。随着釜液中组分的变重，釜液的泡点升高，釜温也会随之升高。由此看来，塔压是引起釜温变化的重要因素。因此，操作中只有首先把塔压控制在要求的指标上，才能确切地知道釜温是否符合工艺要求，否则会导致错误的操作。

釜温也会随着进料中轻组分浓度的增加而降低，重组分浓度的增加而升高。另外，釜中有水、再沸器中物料聚合堵塞了部分列管、加热蒸汽压力的波动、调节阀的失灵、物料的平衡采出受到破坏等，都能引起釜温的波动。釜温波动时，要分析引起波动的原因，加以消除。

2.3 回流比的控制及变化因素

回流比是根据对原料的分离要求确定的。回流比过大或过小，都会影响精馏操作的经济性和产品的质量。加大回流比，可使塔顶产品中的轻组分浓度增加，但是，却减小了塔的生产能力，也使塔顶冷量、塔釜热量的消耗增大。在正常操作中应保持适宜的回流比，在保证产品质量的前提下，争取最好的经济效果。只有在塔的正常生产条件受到破坏或产品质量不合格时，才能调节回流比。

例如，塔顶产品中重组分含量增加，质量下降，要适当增大回流比。塔的负荷（进料量）过低，为了保证塔内一定的上升蒸气速度，也要适当增大回流比。对于大型的生产装置，当不同类型的塔板结构与上升蒸气速度的要求及仪表的设计工作范围与实际生产量的大小产生矛盾时，可以相应地适当改变回流比。又如浮阀塔板，如果处理能力只有设计能力的 50‰ 时，为了使浮阀在适宜范围内工作，为了让仪表的测量范围在适宜的工作范围内，应采取加大回流比来保证生产的稳定，这对大型生产装置维持必要的稳定生产是极为重要的。

2.4 塔压差的控制及变化因素

塔压差是衡量塔内气体负荷大小的主要因素，也是判断精馏操作的进料、出料是否均衡的重要标志之一。在进料、出料保持平衡，回流比不变的情况下，塔压差基本上是不变的。当正常的物料平衡遭到破坏，或塔内温度、压力改变时，都会造成塔内上升蒸气流速的改变，以及塔板液封高度的改变，从而引起塔压差的变化。

精馏操作中，要针对引起塔压差变化的原因相应地进行调节，常用的方法有三种。

（1）在进料量不变的情况下，用塔顶的液相采出量来调节塔压差。产品采出多，则塔内上升蒸气的流速减小，塔压差下降；采出量减少，塔内上升蒸气的流速增大，塔压差上升。

（2）在采出量不变的情况下，用进料量来调节塔压差。进料量加大、塔压差上升；进料量减小，塔压差下降。

（3）在工艺指标许可的范围内，通过釜温的变化来调节塔压差。提高釜温，塔压差上升；降低釜温，塔压差下降。

3 结语：

综上所述，精馏塔工艺的操作主要运用于化工企业以及石油企业中，对企业生产环节起到关键性的作用。精馏塔工艺操作的实际应用不仅可以保障企业更加规范性专业化的操作生产水平以及生产质量，而且还可以有效控制企业生产过程，提高企业的生产效率。

参考文献：

[1]卢健. 精馏塔工艺操作影响因素分析[J]化工设计通讯，2019（12）.

[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）.