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精馏塔的干扰因素

   和其他化工过程一样，精馏是在一定的物料平衡和能量平衡的基础上进行的。一切因素均通过物料平衡和能量平衡影响塔的正常操作。影响物料平衡的因素包括进料量和进料成分的变化，顶部馏出物及底部出料的变化。影响能量平衡的因素主要是进料温度或热焓的变化，再沸器加热量和冷凝器冷却量的变化，此外还有塔的环境温度等变化。同时，物料平衡和能量平衡之间又是相互影响的。但是当分离的产品较纯时，在邻近塔顶、塔底的各板间，成分差很小，而且每块板上的成分在受到干扰后变化也很小，这就要求检测成分的仪表灵敏度很高。要了解这些因素是如何影响精馏塔操作的，首先必须分析它的静态规律，即研究其静态特性。从而分析上述因素对精馏塔的动态影响。

   1．精馏塔中静态关系的分析

   图15为精馏塔的物料流程图，可简单地视其于为二元精馏。则从物料平衡和能量关系出发，可得出它的总的物料平衡关系为

           F=D＋B           （9）

   轻组分的物料平衡关系为

   Fz＝Dy＋Bx        （10）

式中，F、D和B分别为进料量、顶部馏出物量和塔底产品；z、y和x分别为进料、顶部馏出物和底部产品中轻组分的含量。由以上两式，可明显看出进料量F在产品中的分配量（即D／F）是决定顶部和底部产品中轻组分含量y和x的关键因素。

   静态下精馏塔的能量关系为

   QH+FHF＝QC＋DHD＋BHB      （11）

式中，QH为再沸器加热量，QC为冷凝器冷却量，HP、HD和HB分别为进料顶部、底部产品的比热熔。在式中，每一项都影响着塔内上升蒸汽的流量V。对于一个既定的塔来讲，V与F之比与塔的分离度S有关。即V／F一定时意味着塔分离度也一定。

影响精馏塔操作中质量指标的因素

   通过以上分析，可以看出，在精馏塔的操作过程中，影响其质量指标的主要干扰有以下几种：

   （l）进料流量F的波动

   进料量指进入精馏塔物料的量，它的波动通常很难避免。对于独立的或位于整个生产过程的起点的精馏塔控制可采用定值控制，则可使进料流量保持恒定。但是，在一个连续的生产过程中，精馏塔的处理量往往是上一工序的产出量。因此，为了节省能量，减少有用功的损失，应使调节阀前后压降尽可能减少，这是控制方案的选择中一个值得注意的问题。如果一定要使进料量恒定，势必要设置很大的中间贮槽进行缓冲。二是采取在上一工序设置液位均匀控制系统来控制出料，使塔的进料流量F波动比较平稳，从而避免剧烈的变化。

   （2）进料成分ZF的变化

   进料成分取决于上一工序出料或原料情况，对精馏塔的控制系统来讲，它是不可控的干扰。而针对进料成分的较大变化，则必须重新设置控制变量。

   （3）进料温度 TF及进料热量 QF的变化

   进料温度通常是较为恒定的。假如不恒定，进料温度和进料热量的变化会影响到塔的焓平衡，因此必须保持进料温度的恒定。工业上往往先将进料预热，通过温度控制系统来使进料温度恒定。（6）环境温度的变化精馏塔操作的环境温度的变化一般不大，但在采用风冷器作冷凝器时，则天气骤变与昼夜温差，对塔的操作影响较大，它会使回流量或回流温度变化。这对于进料状态全部是汽态或全部是液态时，可以保持进料热焓一定。当进料是汽液混相状态时，则只有当汽液两相的比例恒定时，进料热焓才能恒定，必要时应设置热焓控制的环节来维持。

   （4）再沸器加热剂热量的变化

   当加热剂是蒸汽时，加入热量的变化往往是由蒸汽压力的变化引起的。可以通过蒸汽总管设置压力控制系统来加以克服，或者在串级控制系统的副回路中予以克服。

   （5）冷却剂入口温度及阀前压力的变化

   冷却剂量的变化会影响到回流量或回流温度，它的变化主要是由于冷却剂的压力或温度变化引起的。对于这类干扰，以阀前压力波动影响较大，控制中用压力控制系统加以克服。

   （6）环境温度的变化

   精馏塔操作的环境温度的变化一般不大，但在采用风冷器作冷凝器时，则天气骤变与昼夜温差，对塔的操作影响较大，它会使回流量或回流温度变化。为此，应采用内回流控制的方法予以克服。酒精蒸馏塔清洗方法酒精生产中醪垢形成、预防及清洗蒸馏塔(醪塔)结垢堵塞问题，尤其是醪塔堵塔问题，是蒸馏系统不能长周期运行的主要制约因素。内回流通常是指精馏塔的精馏段内上一层塔盘向下一层塔盘流下的液体量，一般要控制内回流为恒定量或按某一规律变化的操作。

   由上述分析可以看出，进料流量和进料成分的波动是精馏塔操作的主要干扰，这个干扰往往不可控。