Какие три вида равновесия контролируются в фракционировочной колонне?

Thread Content

При эксплуатации фракционировочной колонны необходимо учитывать баланс веществ, баланс газо-жидкостных фаз и тепловой баланс. Баланс масс означает, что количество вещества, поступающего в колонку за единицу времени, должно быть равно сумме количеств веществ, покидающих колонку. Баланс материалов отражает производственную мощность колонны; он регулируется в основном за счёт количества поступающего сырья и количества продукта, выходящего с верхней, боковых и нижней частей колонны. В процессе эксплуатации изменения баланса веществ отражаются непосредственно на уровне жидкости в нижней части колонны. Когда работа колонны не соответствует общему балансу масс, это может проявляться в изменениях давления внутри колонны. Например, если поток входит большим объемом, а выходит меньшим, то разница давлений в башне увеличивается. Для фиксированной колонны дифференциальное давление в ней должно находиться в определенных пределах. При слишком большой разнице давлений в колонне скорость подъема пара внутри колонны становится слишком высокой, что приводит к серьезному заражению пара каплями жидкости; в некоторых случаях происходит перелив жидкости, что нарушает нормальную работу колонны. При слишком маленькой разнице давлений скорость подъема пара снижается, что ухудшает эффективность передачи вещества между паром и жидкостью на ребрах распределителя; в некоторых случаях происходит утечка жидкости, что также снижает эффективность работы ребер распределителя. Неправильный учет баланса материалов приводит к хаосу в работе всей колонны; контроль за балансом материалов является ключевым фактором в её эксплуатации. Если нарушается нормальный баланс веществ, это повлияет на два других баланса: баланс между газовой и жидкой фазами не будет соблюдаться, а также нарушится тепловой баланс, что требует его повторной настройки. Равновесие между газо- и жидкостной фазами в основном отражает качество продукта и степень его потерь. Это достигается путем регулирования условий работы колонны (температуры, давления) и характера контакта пара и жидкости на панелях колонны. Определенное составление равновесия пара и жидкости существует только при постоянной температуре и давлении. При изменении температуры и давления меняется состав, определяемый равновесием пара и жидкости, а вместе с этим меняются качество продукта и объемы его потерь. Равновесие пара и жидкости тесно связано с балансом веществ. При правильном учете баланса веществ скорость подъема пара в колонне будет оптимальной, а контакт пара с жидкостью — хорошим. В таких условиях эффективность тепло- и массопередачи будет высокой, а эффективность работы решеток колонны также будет высокой. Конечно, температура и давление также изменяются по мере изменения баланса веществ. Баланс тепла — это равновесие между количеством тепла, поступающего в колонну, и количеством тепла, выходящего из неё; это проявляется в температуре на верхней части колонны. Баланс теплоты является основой для достижения баланса масс и баланса паровой и жидкой фаз, в свою очередь завися от них. Без горячей паровой фазы и холодного обратного потока весь процесс дистилляции невозможен ； А изменения давления и температуры в колонне (то есть изменения состава при равновесии пара и жидкости) приводят к тому, что количество тепла, выделяющегося при конденсации пара на каждой решетке колонны, и количество тепла, поглощаемого при испарении жидкости, также меняются. Правильное управление балансом веществ, балансом газо-жидкостной фазы и тепловым балансом является ключом к эффективной дистилляции; эти три вида баланса взаимно влияют друг на друга и ограничивают друг друга. В процессе эксплуатации основное внимание уделяется контролю баланса веществ, при этом соответственно регулируется баланс тепла с целью достижения равновесия между газовой и жидкой фазами. Для поддержания стабильного уровня жидкости в нижней части колонны необходимо стабилизировать: ① объем и температуру подачи сырья; ② объемы отбора продукта с верхней части колонны, с боковых линий и из нижней части колонны; ③ давление на верхней части колонны. Необходимо поддерживать стабильную температуру на вершине башни. Необходима стабильность: ① объем и температура подачи сырья; ② объем и температура верхнего обратного потока, циркуляционного обратного потока и обратных потоков на различных уровнях колонны; ③ давление на вершине колонны; ④ количество пара, используемого для стимуляции процесса; ⑤ отсутствие воды в сырье и обратном потоке. При тщательном контроле температуры на вершине колонны и уровня жидкости в нижней части, а также при анализе причин колебаний и своевременной корректировке, можно обеспечить трое равновесий в колонне, что гарантирует её нормальную работу.