精馏塔在实际设计时的注意事项

精馏塔在实际设计时的注意事项
本文首先简要介绍了精馏塔的作用、原理和种类，随后讲解了精馏塔在实际设计时的注意事项，并提出了在实际生产精馏塔的过程中需要考虑的问题和解决办法。

标签：精馏塔；实际设计；注意事项
精馏是一种通过回流来分离液体混合物的操作，是工业上非常常见，广泛应用于化工、汽油、食品、纺织等行业。

精馏塔则是化工生产过程中所要用到的用于精馏的主要装置之一。

可以说，精馏塔的效率高低直接决定了整个化工厂的生产效率和利益。

本文将从精馏塔的简介、设计、生产三个方面分别来介绍精馏塔。

1精馏塔简介
精馏塔又名蒸馏塔，是一种塔式汽液接触装置，顾名思义，它的主要作用是精馏，常用于分离两种或多种沸点不相同的混合液体。

精馏塔的主要作用是为气液两相的接触提供充足的空间，帮助其进行迅速高效的质、热传递，接触混合和传质后的气液两相能够互不干扰，及时分开。

精馏塔只是整套精馏装置中的一个组成部分，整个精馏过程的完成还需要用到进料预热器、塔顶冷凝器、塔底再沸器等设备。

精馏塔有很多不同的种类，根据接触方式的不同，精馏塔大致可以分成两种，分别为填料式精馏塔和板式精馏塔。

其中填料式精馏塔的接触方式是连续接触式，而板式精馏塔的接触方式是逐级接触式。

两者相比较，板式精馏塔的压降、空塔气速和持液量都比填料式精馏塔更大，塔效率更稳定，效率更高，液气比的适应范围也更大，生产能力大。

另外，板式精馏塔相较填料式精馏塔结构更为简单，生产和维修也更加方便。

总体来说，板式精馏塔的生产成本低、生产能力强。

因此，在实际的生产中，化工厂一般选择用板式精馏塔。

2精馏塔的设计
在实际工业生产中，精馏塔的性能不单单取决于它的结构，还与它的设计的合理程度、操作的规范程度等等因素有关。

在设计精馏塔时，需要考虑多方面的因素。

首先是進料情况、操作压力大小、加热方式等；然后需要考虑化工厂采用的原料中各类成分的含量以及它们对精馏塔的生产要求，以此来计算并确定进料板的位置和所需塔板的数量；其次，在了解物料性质以及精馏段工艺参数的基础上，计算精馏塔的高度、直径、塔板布置等等；随后，对筛板进行流体力学计算，来验证按前面几个步骤计算所得参数来设计的精馏塔是否会出现漏液、液泛、液沫夹带等状况；最后，对其他辅助设备进行设计参数的计算。

进行精馏塔的实际设计时，主要有以下几个需要注意的地方。

2.1进料位置的优化
当塔釜产品占进料的主要比例时，塔顶冷凝器的热负荷受进料气化率的影响较大。

当气化率降低时，冷凝器的热负荷将较大程度地减小，而塔釜再热器的热负荷只有中等程度或较小程度的变化。

对于低温状态的冷凝器，所采用的冷剂价格较高时，若进料温度为泡点或者过冷，将获得非常明显的经济效益。

当塔顶产品占进料的主要比例时，塔釜再沸器的热负荷受进料气化率的影响非常大。

当气化率下降时，再沸器的热负荷按较大的比例升高，而塔顶冷凝器的热负荷变化只有中等程度。

因此，此时的进料温度为露点或过热时所取得的经济效益较好。

当进料来自上游塔的塔顶输出且塔顶出料占主要成分时，上游塔的塔顶不宜采用泡点出料，而应采用气相采出，这样可以使两个塔的总体能量损耗达到最小值。

2.2进料状态的优化
精馏塔的最佳进料板位置由多个方面综合考虑确定。

①当分离要求和回流比一定时，所需塔板的数量越少越好；②当塔板数量和回流比一定时，产品分离纯度越高越好；③当分离要求和塔板数一定时，回流比或再沸器、冷凝器的热负荷越小越好。

2.3回流比和塔板数的优化
精馏塔由大大小小很多设备组成，在初步设计阶段，一般只考虑塔器和两台换热器，而将其他成本较低或体积较小的设备，例如塔盘、回流罐、机泵、阀门等设备忽略。

在进行回流比和塔板数的优化时，先假定其他量不变，计算回流比或塔板数不同时所对应的年度总费用，找出年费用最小的回流比或塔板数。

随后，采用迭代计算法，计算出在所有变量时的最优解。

3精馏塔的生产
3.1回流线位置的确定
在实际工业生产中，一座精馏塔所需精馏产品会随实际需要的不同而改变，可以通过改变馏段温度来获得不同的精馏产品。

在生产精馏塔前，化工厂提供所需产品的理化形式，据此来确定精馏塔上回流线的位置，从而设计和生产符合生产要求的精馏塔。

3.2进料板位置的确定
对于同一个化工厂，生产过程中所用到的原料一般都是多种物质组成的混合物，物质所包含的成分及其含量都不是固定的。

由于生产原料的不确定性，在设计生产精馏塔时要考虑到进料板的位置变化，使得生产率达到最高，资源浪费降
到最小。

在实际工业生产中，为了确保精馏塔的工作效率，一般按原料成分中所需精馏物质含量的平均值、最大值、最小值来确定三个进料板的位置。

在设计精馏塔时，一般都是按照给定的数据来进行分析计算，所得数据是经过简化和优化后的理想数据。

但是在实际生产和运用中，大多数数据是会变化的。

因此，我们在进行精馏塔的实际设计时，要事先考虑到各种各样有可能出现的不确定因素，这样生产出来的精馏塔才符合实际工业运用，才能发挥其应有的作用，保证企业稳定、高效地进行生产。

参考文献：
[1]郑成凯.浅谈精馏塔在实际设计时的注意事项[J].化工管理，2016（12）：149.。