精馏塔的多股进料和侧线采出

7.2.1 精馏塔的多股进料和侧线采出

一、多股进料

? 图 7-3 两种不同浓度进料的精馏流程

两段进料一塔式分离过程的操作线更接近于平衡线，各平衡级传质和传热的推动力减少，精馏过程的热力学效率得以提高，减少了有效能损失。然而由于精馏段操作斜率减小，回流比减小，所需塔板数增加。

图 7-4 精馏塔 McCabe-Thiele 图

二、侧线塔

以分离三组分混合物为例，若其中某一个组分的含量很少或者对组分之间的切割要求不严格，则采用侧线塔代替两个相邻的常规塔，可降低基建投资和操作费用。

侧线出料位置：若第一个塔是 A/BC 切割塔，则改用侧线出料时，侧线出料位置在进料板之下；若第一个塔为 AB/C 切割塔，则侧线出料位置在进料板之上。砍掉原第二塔。

[例7-5]

考察由 C 2 馏分生产聚合级乙烯的精馏系统的分离流程。原料为脱乙烷塔顶馏分，其中含乙炔 0.72％（mol），而聚合级乙烯的主要指标为： C 2 H 4 含量不低于99.95%；C 2 H 2 含量不高于5×10 -6 。为了使乙炔含量合格，必须首先对脱乙烷塔塔顶出料中乙炔用催化加氢的方法脱除，加氢反应器出口物料的组成为：

CH4 C2H4 C2H6

流率，kmol/h 14.66 2097.11 744.36

组成，摩尔% 0.51 73.43 26.06

乙烯塔操作压力为 2.0MPa，在该操作条件下:

，

解：

(1)设若采用乙烯塔侧线出料的流程（附图1），用式（7-25）计算乙烯产品中甲烷的最小含量：

在侧线出料中还有 C 2 H 6 ，其含量在 0.02%-0.04%左右，乙烷和甲烷相加已达到0.1%左右，因此，用侧线塔的方法不能满足聚合级乙烯规格的要求，必须用两个常规塔：加氢反应器出口物料先进入第二脱甲烷塔，脱除甲烷后再进入乙烯精馏塔分离乙烯和乙烷，见附图 2。

例 7-5 附图 1 带侧线乙烯精馏塔例 7-5 附图 2 第二脱甲烷流程

经平衡级计算，两个塔的主要计算结果和消耗的能量见附表 1。

(2)若经过工艺改进，使加氢反应器出口物料的组成为：

CH4 C2H4 C2H6

流率，kmol/h 3.69 2111.6 729.77

组成，摩尔% 0.13 74.22 25.65

在这种情况下，若直接采用乙烯塔侧线出料，乙烯产品中 CH 4 最低含量能降低到：

因此，用侧线塔的方案是可行的。经平衡级严格计算得到带侧线的乙烯精馏塔的计算结果见附表 1。

例 7-6附表1 乙烯精馏系统常规与侧线塔方案比较

注 :(1)230K的冷量功耗按221.7kW/10 6 kW计；(2)再沸器的冷量回收,每10 6 kW相当于84kW。

由附表 1所列数据可知，采用侧线出料的乙烯精馏塔代替第二脱甲烷塔和乙烯塔，节省功耗2892KW.h，占原方案功耗的17.4%。