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为什么精馏塔顶有那么多的回流



精馏塔,精馏塔设计,蒸馏塔

连续精馏工艺流程



首先说说,精馏塔回流的主要作用吧!





1.提供塔板上的冷回流,取走塔内多余的热量,维持塔内的热量平衡;
2.提供塔板上的冷流体,气液两相在塔板上逆向接触,上行的气体中重组分冷凝,下行的液体中的轻组分吸热汽化,反复的冷凝汽化作用进一步增加产品分离的精度 。

回流液是精馏提纯必须的条件


那么,精馏操作中常用回流方式有哪些?



按回流方式的不同,可以分为自然回流强制回流




自然回流  回流冷凝器安装于塔顶,回流液借重力的作用回流到塔内,冷凝器距塔顶回流口的高度。

自然回流操作简单,不需要回流泵,节省动力消耗。但是回流量随塔压的变化而变化,回流比不严格,生产不正常时,调整起来较慢。自然回流一般用于小型精馏装置。


强制回流   回流液是用泵打入塔内进行回流的,见下图:


强制回流的回流量稳定,容易调节,生产不正常时,调整起来较快。但是强制回流需要回流泵,动力消耗大,特别是对于低沸点物料容易造成泵不上量,影响操作。



按照塔顶冷凝器安装的位置的不同,可分为内回流外回流




内回流

精馏中的内回流一般指塔盘上的回流,是由下降液体及上升气体冷凝后产生的液体构成。

精馏塔附属冷凝设备有分凝器、全凝器、冷凝器。塔顶可设计有分凝器,塔顶气相经分凝器冷凝一部分,直接回流到塔内,就是内回流,没有冷凝的剩余气相则进入到另外的冷凝器内进行冷凝。

塔顶也可设有全凝器,全凝器下设置受液盘,一部分采出,一部分回流,这部分也叫内回流

通常情况下,沸点高毒性高的宜采用内回流!

直接从塔顶进入冷凝器,在此进行部分冷凝,冷凝液自然地沿塔板下流。这种回流的回流量难以控制,调节不易准确,但回流冷凝器直接安装于塔顶,无需其他支撑结构,安装方便。


外回流   

精馏中的外回流是从塔中抽出一部分液体,经降温后再打入塔内。塔顶冷凝器单独安装。回流管线上可安装视镜、流量计、调节阀等,以调节回流液量。


内回流与外回流的区别


外回流:是物料要离开塔顶经外部管道、流量计等之后,再回流到蒸馏塔内。

内回流:是物料不离开塔顶,在塔顶冷凝后直接回流到蒸馏塔内。


外回流可计量、分流。

内回流计量有难度,分馏与回流的比例不好精确确定。


外回流是强制回流,塔顶气相冷凝后进入回流槽后通过回流泵并经过自调阀和流量计调整回流量,返回塔内。
内回流是自回流,塔顶气相冷凝后直接回到塔内.操作时要注意采出量即塔顶温度防止产品不合格。


外回流可以说工业上95%甚至98%都是外回流在采用。原因是它可以自动而且“无级”调节回流量,它是由回流泵+流量调节(或再加另一参数的串级调节)从而满足生产,尤其是当加料量或组分有波动的情况,可以自动调节回流量。

内回流虽然少了回流泵,但要在冷凝器和塔顶之间安装一个回流分配器,一般要求有一转动或移动机构以分配回流比,需要知道驱动装置如电机或别的什么依靠电力的设施,是不宜封闭地装在塔内的。并且这种调节是“有级”的。这是一个非标设备,往往要出图。


内回流和外回流的应用


1.外回流对工艺流量及温度控制有利,不但操作费用高,而且没有利用液体的势能,所以成本高。如果塔顶冷凝器达不到冷凝要求时,可以增设强制的冷凝回流系统,从而实现精馏塔的强化操作。另外投资时还要比较操作费用和基础设施的投资费用的相对大小。

2.如果回流液的计量要求不高,或者说回流比的操作弹性大,就可以采用内回流;

3.如果能在内回流的路线上装上或开发出“在线流量测量仪器”,就可以内回流。一般的精馏多为外回流!


外回流优点是便于调节,但要增加运行费用,且增加了泄漏点,对于一此高危介质不一定适宜,所以对于塔不是太高的高危介质优先考虑内回流,如氟化氢精馏就是选用内回流的。所以,对于回流方式的选择要从多个方面综合考虑的。



按回流液的温度可分为热回流冷回流




热回流   回流液的温度处于泡点温度,称为热回流。

冷回流   回流液的温度低于泡点温度,称为冷回流。

精馏塔一般回流是饱和液体回流,但是最近接触的一套工艺采用的是略过冷液回流的,这样做有什么意图呢?过冷液体的回流是不是会增加精馏塔的理论塔板数呢?

精馏塔回流是为了保证提馏段工作状态稳定,使回流液体略过冷回流可以在不增加回流量的同时增加理论回流比,因为回流液进入提馏段后会使提馏段上升的蒸汽大量冷凝,提高塔顶产品纯度的同时又可以保证塔顶产品的数量,但是有一点不好是增加塔釜的热负荷,热量消耗较大,如果产品的附加值高,那么经济上还是比较合理的,比饱和液体回流划算的多!

对于全冷凝冷凝器的精馏装置,工业上大多数回流采用冷回流,主要原因为:

1、塔顶气相在冷凝过程中可以达到冷凝完全,减少气相排放损失。

2、全冷凝塔顶温度要控制在饱和液体状态是不容易控制的。

3、略过冷回流可以在不增加回流量的同时增加理论回流比。



还有全回流啊!




在精馏操作中,把塔顶采出的泠凝液作为回流液全部返回塔顶的操作叫全回流

全回流是开车期间必要的过程,是为了保证产品尽快合格。而正常生产中就不能随意全回流了,除非工艺有波动,因为没有产品采出精馏塔也就失去存在的意义了。


最后,精馏回流如何控制呢?





塔顶回流控制分两种情况:一是手动控制(强制回流),一是自动控制。

自动控制时:

回流量受塔顶采出量的影响。

当进料量不变时,要控制好塔顶采出量。若塔顶采出量增大,回流比减小,气液接触不好,塔顶产品的质量不合格。

如果进料量加大,要计算出塔顶采出增加量,采出过小,回流量增加,回流量增大,塔内物料增多,上升蒸汽速度增大,塔顶与塔釜的压差增大,严重时会引起液泛;采出过大,回流量减小,气液接触不好,塔顶产品的质量不合格。

手动控制时

精馏塔正常操作时,只要塔顶产品质量没有大的变化,塔的回流量变化很小,甚至可以保持不变。在实际操作中,回流量基本不受进料量的影响。要保持回流罐液位,不能出现满罐或抽空现象。


上一信息:精馏塔天然气改造  

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