Verfahren zur Regelung des Turmdrucks

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Grundlegende Kenntnisse der Destillation 1. Was sind Phasen und Phasengleichgewicht? Antwort: Eine Phase ist ein homogener Teil eines Systems mit denselben physikalischen und chemischen Eigenschaften. Zwischen verschiedenen Phasen gibt es in der Regel eine Phasengrenze, die die verschiedenen Phasen voneinander trennt. Die Anzahl der Phasen im System hängt nicht von der Menge der Substanz ab. Wenn Wasser und Eis miteinander vermischt werden, ist das Wasser in der flüssigen Phase und das Eis in der festen Phase. Im Allgemeinen befinden sich die Stoffe in der Destillationskolonne in gasförmiger und flüssiger Phase. Bei bestimmten Temperaturen und Drücken befindet sich das System im Gleichgewicht, wenn es im Stoffsystem zwei oder mehr Phasen gibt, die relative Menge des Stoffes in den einzelnen Phasen sowie die Konzentration der verschiedenen Bestandteile im Stoff in den jeweiligen Phasen sich mit der Zeit nicht ändern. Im Gleichgewicht bewegt sich die Substanz weiterhin ununterbrochen, doch die Menge der verschiedenen Phasen sowie die Konzentrationen der einzelnen Bestandteile ändern sich mit der Zeit nicht. Wenn sich die Bedingungen ändern, entsteht ein neues Phasengleichgewicht. Somit ist das Phasengleichgewicht dynamisch und relativ – es ist nicht statisch und absolut. Zum Beispiel: In einem Destillationsystem kommt es, wenn Gase mit höherer Temperatur auf Flüssigkeiten mit niedrigerer Temperatur auf den Destillationsplatten in Kontakt kommen, zu einem Wärme- und Stoffaustausch. Infolgedessen kondensiert ein Teil der Gase, wodurch die Konzentration der Stoffe mit hohem Siedepunkt in der entstehenden Flüssigphase stetig ansteigt. Der flüssige Anteil auf den Platten verdampft, wodurch die Konzentration der Komponenten mit niedrigem Siedepunkt in der entstehenden Gasphase stetig ansteigt. Doch dieser Prozess der Wärme- und Stoffübertragung ist nicht endlos. Wenn die gasförmige und flüssige Phase im Gleichgewicht sind, ändern sich die Zusammensetzungen der einzelnen Komponenten in diesen beiden Phasen nicht mehr mit der Zeit. 2. Was ist der Sättigungsdampfdruck? Antwort: Bei einer bestimmten Temperatur ist der Druck, den Dampf erzeugt, der im Gleichgewicht mit der flüssigen (oder festen) Form derselben Substanz steht, der Sättigungsdampfdruck. Dieser steigt mit zunehmender Temperatur an. Es ist allgemein bekannt, dass das Wasser in einem Glas durch ständige Verdunstung immer weniger wird. Wenn man reines Wasser in einen geschlossenen Behälter gibt und die Luft darüber ablässt, steigt der Druck in der Gasphase über der Wasseroberfläche – also der Druck, den der Wasserdampf ausübt – kontinuierlich an, während das Wasser weiter verdunstet. Doch bei konstanter Temperatur wird der Dampfdruck letztendlich auf einem festen Wert stabil bleiben. Dieser Druck wird als Sättigungsdampfdruck des Wassers bei dieser Temperatur bezeichnet. Es sollte beachtet werden, dass, wenn der Druck im Gaszustand dem Sättigungsdampfdruck entspricht, die Wassermoleküle im Flüssigkeitszustand weiterhin verdampfen, während die Wassermoleküle im Gaszustand wiederum zu Flüssigkeit kondensieren. Da die Geschwindigkeit der Verdampfung des Wassers gleich der Geschwindigkeit der Kondensation des Dampfs ist, nimmt die Menge an Flüssigkeit nicht ab und auch die Menge an Gas nicht zu. Somit erreichen Gas und Flüssigkeit einen Gleichgewichtszustand. Daher erreichen die Gas- und Flüssigphasen einen Phasengleichgewicht, wenn der Druck des Dampfs einer flüssigen reinen Substanz ihrem Sättigungsdampfdruck entspricht. 3. Was ist Destillation und wie funktioniert das Prinzip der Destillation? Antwort: Der Prozess, bei dem eine flüssige Mischung mehrfach teilweise verdampft wird und gleichzeitig der entstehende Dampf mehrfach teilweise kondensiert wird, sodass die Mischung in die gewünschten Bestandteile aufgeteilt wird, nennt man Destillation. Warum kann man durch mehrfaches teilweises Verdampfen sowie mehrfaches teilweises Kondensieren einer flüssigen Mischung deren reinere oder zumindest relativ reine Bestandteile trennen? Bei der Verdampfung und Kondensation ist es aufgrund der unterschiedlichen Siedepunkte der Bestandteile in der Flüssigkeitsmischung so, dass, wenn diese bei einer bestimmten Temperatur teilweise verdampfen, die Stoffe mit niedrigem Siedepunkt leichter verdampfen. Daher ist ihre Konzentration im Gaszustand höher als im Flüssigkeitszustand. Im Gegensatz dazu ist die Konzentration der Stoffe mit hohem Siedepunkt im Flüssigkeitszustand höher als im Gaszustand. Das verändert die Zusammensetzung der gasförmigen und flüssigen Phase. Wenn der teilweise verdampfte Dampf teilweise kondensiert wird, führt die Tatsache, dass Stoffe mit hohem Siedepunkt leichter kondensieren, dazu, dass die Konzentration dieser Stoffe im Kondensat höher ist als im Gaszustand. Umgekehrt ist die Konzentration der Stoffe mit niedrigem Siedepunkt im kondensierten Gas höher als im Kondensat. Auf diese Weise erfolgt durch teilweises Verdampfen und teilweises Kondensieren eine erste Trennung der Mischung durch Änderung der Konzentrationen der einzelnen Bestandteile. Wenn man dies mehrfach wiederholt, bleiben letztendlich im Flüssigkeitsphase hauptsächlich die Stoffe mit hohem Siedepunkt zurück, während in der Gasphase hauptsächlich die Stoffe mit niedrigem Siedepunkt verbleiben. Daraus geht hervor, dass durch mehrfache teilweise Verdampfung und mehrfache teilweise Kondensation gleichzeitig die Mischung in reine oder relativ reine Bestandteile aufgeteilt werden kann. Die Verdampfung von Flüssigkeiten erfordert die Aufnahme von Wärme, während die Kondensation von Gasen Wärme abgibt. Um die Wärme effizient zu nutzen, können wir die bei der Kondensation des Gases freigesetzte Wärme zur Verdampfung der Flüssigkeit verwenden, indem also die gasförmige und flüssige Phase direkt in Kontakt gebracht werden, wodurch gleichzeitig Wärmeübertragung und Stoffaustausch stattfinden. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, findet in der Praxis dieser Prozess der mehrfachen teilweisen Verdampfung verbunden mit mehrfacher teilweiser Kondensation in plattenförmigen Anlagen mit Gegenstromwirkung statt. Der sogenannte Gegenstrom entsteht dadurch, dass das bei Erwärmung entstehende, wärmeren Gas von unten nach oben gegen den durch Kondensation am Turmoberen entstehenden, kälteren Rückflussflüssigkeit (reich an Komponenten mit niedrigem Siedepunkt) strömt. Die Prozesse der Wärme- und Stoffübertragung im Turm verlaufen wie folgt: 1) Es findet ein Wärmetausch zwischen der gasförmigen und der flüssigen Phase statt. Die Wärme aus dem teilweise verdampften Gasgemisch wird verwendet, um das teilweise kondensierte Flüssigkeitsgemisch zu erhitzen ； 2) Bei dem Wärmetausch findet gleichzeitig auch ein Stoffaustausch zwischen der gasförmigen und der flüssigen Phase statt. Die flüssige Mischung mit niedrigerer Temperatur wird von der gasförmigen Mischung mit höherer Temperatur erhitzt, wodurch sie teilweise verdampft. Zu diesem Zeitpunkt verdampfen aufgrund der unterschiedlichen Verdampfungsfähigkeiten – Stoffe mit niedrigem Siedepunkt haben eine höhere Verdampfungsfähigkeit als Stoffe mit hohem Siedepunkt – die Stoffe mit niedrigem Siedepunkt stärker als die mit hohem Siedepunkt. Infolgedessen wechseln die Stoffe mit niedrigem Siedepunkt von der flüssigen in die gasförmige Phase über, wodurch sich die Konzentration der leicht verdampfbaren Stoffe im Gasgemisch erhöht ； Ebenso kondensiert eine gasförmige Mischung mit höherer Temperatur teilweise, da sie die flüssige Mischung mit niedrigerer Temperatur erwärmt. Aufgrund der unterschiedlichen Verdampfungsfähigkeiten wechseln die Stoffe mit hohem Siedepunkt von der gasförmigen in die flüssige Phase – dadurch konzentrieren sich in der flüssigen Phase die schwer verdampfenden Stoffe. Ein Destillationskolben besteht aus mehreren Kolbenplatten. Der oberste Teil des Kolbens wird als Kolbenkopf bezeichnet, der unterste Teil als Kolbenboden. Auf einer einzelnen Bühne im Turm findet nur eine teilweise Verdampfung und teilweise Kondensation statt. Je mehr Bühnen es gibt, desto öfter treten teilweise Verdampfung und teilweise Kondensation auf – und desto besser ist die Trennwirkung. Im Laufe des gesamten Destillationsprozesses erhält man an der Spitze des Kolbens die hochreinen, leicht flüchtigen Bestandteile, während am Boden des Kolbens hauptsächlich die schwer flüchtigen Bestandteile entstehen. 4. Was ist die Taupunkttemperatur? Antwort: Wenn eine Gasmischung bei konstantem Druck abgekühlt wird, entstehen bei einer bestimmten Temperatur die ersten winzigen Tropfen Flüssigkeit. Diese Temperatur wird als Taupunkt der Mischung bei dem jeweiligen Druck bezeichnet – kurz: Taupunkt. Ein Gas, das sich bei der Taupunkttemperatur befindet, wird als gesättigtes Gas bezeichnet. Die Temperatur der aus der Spitze des Destillationskolbens austretenden Gase entspricht der Taupunkttemperatur. Es ist zu beachten, dass die erste Wildphase keine reine Komponente ist; es handelt sich um eine Flüssigphase, die bei der Siedepunkttemperatur im Gleichgewicht mit der Gasphase steht, wobei ihre Zusammensetzung durch das Gleichgewichtsverhältnis bestimmt wird. Daraus geht hervor, dass Gasmischungen mit unterschiedlicher Zusammensetzung unterschiedliche Taupunkte aufweisen. 5. Was ist der Siedepunkt? Antwort: Wenn eine Flüssigkeitsmischung unter bestimmtem Druck auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird, dann ist die Temperatur, bei der die ersten sehr kleinen Blasen in der Flüssigkeit entstehen – also genau zu dem Zeitpunkt, an dem das Kochen beginnt – die sogenannte Siedepunkttemperatur dieser Flüssigkeit unter dem jeweiligen Druck. Kurz gesagt: Das ist der Siedepunkt. Ein Flüssigkeit, die sich bei der Siedepunkttemperatur befindet, wird als gesättigte Flüssigkeit bezeichnet – das ist die Temperatur im Kolben einer Destillieranlage. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass auch diese erste, sehr kleine Blase keine reine Komponente ist; ihre Zusammensetzung wird ebenfalls durch Gleichgewichtsbeziehungen bestimmt. 6. Was ist der Siedepunkt? Antwort: Wenn der Sättigungsdampfdruck einer reinen Flüssigkeit gleich dem äußeren Druck ist, beginnt die Flüssigkeit zu kochen. Die Temperatur zu diesem Zeitpunkt wird als Siedepunkt der Flüssigkeit bei dem jeweiligen Druck bezeichnet. Der Siedepunkt einer reinen Substanz ändert sich mit dem äußeren Druck. Wenn der äußere Druck zunimmt, steigt der Siedepunkt; wenn der äußere Druck abnimmt, sinkt der Siedepunkt. Für reine Stoffe sind bei einem bestimmten Druck der Siedepunkt, der Taupunkt und der Kondensationspunkt alle gleich. 7 Was ist Latentwärme? Antwort: Die Masse einer reinen Substanz pro Einheit Gewicht bei Phasenwechseln – also wenn die Substanz ohne chemische Reaktionen ihren Aggregatzustand ändert, was als Phasenwechsel bezeichnet wird. Prozesse wie das Gefrieren von Wasser zu Eis oder die Verdampfung von Wasser zu Wasserdampf sind Phasenübergänge. Die Wärme, die im Prozess aufgenommen oder abgegeben wird, wird als latente Wärme bezeichnet. Die Wärme, die bei der Erwärmung von 1 Kilogramm Wasser vom flüssigen Zustand in den Dampfzustand aufgenommen wird, wird als Verdampfungswärme des Wassers bezeichnet. Die übliche Einheit hierfür ist Kilokalorie pro Kilogramm. Es ist bemerkenswert, dass bei der Phasenwandlung sowohl die Temperatur als auch der Druck konstant bleiben; andernfalls kann es nicht als latente Wärme bezeichnet werden. Daher muss bei der Angabe des Werts der latenten Wärme angegeben werden, bei welcher Temperatur und welchem Druck welche Phasenübergangsvorgänge stattfinden. Wenn 1 Kilogramm Wasser bei einem Druck von 760 Millimeter Quecksilbersäule und einer Temperatur von 100 Grad Celsius verdampft, beträgt die Verdampfungsenthalpie 539,6 Kilokalorien. Im Gegenteil: Unter diesen Bedingungen wird die Wärme freigesetzt, die bei der Kondensation von Wasserdampf entsteht. Diese Wärme wird als Kondensationswärmemenge bezeichnet – ihr Wert ist gleich dem oben genannten Wert. Die latente Wärme der Mischung kann gemessen oder berechnet werden. Ihr Wert hängt nicht nur von den Eigenschaften der Bestandteile ab, sondern auch von ihrem Anteil in der Mischung – es handelt sich also um keinen festen Wert. 8. Was ist sensible Wärme? Antwort: Die Wärme, die eine reine Substanz unter Ausschluss von Phasenwechseln und chemischen Reaktionen aufgrund von Temperaturänderungen aufnimmt oder abgibt, wird als spezifische Wärme bezeichnet. 9 Was ist die Rücklaufverhältnis? Antwort: Im Destillationsprozess wird der durch das Erhitzen der Mischung entstehende Dampf vom Turmkopf abgeleitet und gelangt in den Kondensator am Turmkopf. Der Dampf kondensiert hier (oder teilweise) zu Flüssigkeit. Ein Teil dieser Kondensatflüssigkeit wird an die Spitze des Turms zurückgeführt, wo sie entlang der Gestelle nach unten fließt; dieser Flüssigkeitsanteil wird Rücklauf genannt ； Ein weiterer Teil des Kondensats (oder des nicht kondensierten Dampfes) wird vom Turmkopf abgezogen und als Produkt gewonnen. Das Rückflussverhältnis ist das Gewichtsverhältnis zwischen der Menge des Rückflusses und der abgezogenen Flüssigkeitsmenge. Es wird üblicherweise mit R bezeichnet, also R = L/D. Dabei ist R das Rückflussverhältnis und L die Menge der am Kopf der Kolonne pro Zeiteinheit zurückfließenden Flüssigkeit in Kilogramm pro Stunde. D – pro Zeiteinheit am Turmkopf gewonnene Menge, kg/Stunde. 10. Was ist das minimale Rückflussverhältnis? Antwort: Unter den vorgegebenen Anforderungen an die Trenngenauigkeit, d.h. wenn die Zusammensetzung der Stoffe, die am Treibhaus- und Ammoniaktank entnommen werden, konstant bleibt, nimmt das Rückflussverhältnis allmählich ab. In diesem Fall steigt die Anzahl der sogenannten Theorietabellen allmählich an. Wenn das Rückflussverhältnis auf einen bestimmten Wert sinkt, steigt die Anzahl der notwendigen Theorietabellen auf unendlich an. Dieser Wert des Rückflussverhältnisses wird als minimaler Rückflussverhältnis angesehen, um die gewünschte Trennung zu erreichen. Der tatsächliche Rückflussverhältnis bei der normalen Betriebsweise wird in der Regel auf 1,3 bis 2 Mal das minimale Rückflussverhältnis festgelegt. 11. Was ist vollständiger Rückfluss? Antwort: Bei der Destillation bezeichnet man das Verfahren, bei dem die Zufuhr in den Turm, die Ausfuhr aus dem Boden des Turms sowie die Ausfuhr vom Turmoberst stoppt wird und der gesamte Kondensat am Turmoberst als Rückfluss verwendet wird, als Vollrückfluss. Die vollständige Rückflussoperation wird meist zu Beginn des Betriebs einer Destillationskolonne eingesetzt, oder bei Störungen im Produktionsablauf zur Selbstzirkulation der Destillationskolonne. 12. Wie wird der optimale Rückflussverhältnis bestimmt? Antwort: Bei Prozessen mit festgelegten Trennanforderungen sinken die Betriebskosten – insbesondere die Heizenergie am Boden des Turms sowie die Kühlenergie an der Oberseite des Turms –, wenn das Rückflussverhältnis verringert wird. Gleichzeitig steigt die Anzahl der benötigten Treppenplatten, wodurch die Investitionskosten für den Turm erhöht werden ； Umgekehrt kann bei Erhöhung des Rückflussverhältnisses die Anzahl der Treppenplatten verringert werden, doch die Betriebskosten steigen. Daher sollte bei der Planung ein optimaler Rückflussverhältnis gewählt werden, damit die Summe aus Investitionskosten und laufenden Betriebskosten unter bestimmten wirtschaftlichen Bedingungen minimal ist. Dieses Rückflussverhältnis wird als optimales Rückflussverhältnis bezeichnet. Der am besten geeignete Rückflussverhältniswert liegt bei 1,3 bis 2 Mal dem minimalen Rückflussverhältnis. 13. Was ist der Druckabfall in einer Destillierkolonne? Antwort: Der sogenannte Druckabfall in der Destillationskolonne ist im Grunde der Druckunterschied zwischen dem Kolonnenboden und der Kolonnenspitze. Bei Plattenkolonnen setzt sich der Druckabfall über den Platten hauptsächlich aus drei Komponenten zusammen: dem Druckabfall auf der trockenen Platte, dem Druckabfall in der Flüssigkeitsschicht sowie dem Druckabfall, der zur Überwindung der Oberflächenspannung der Flüssigkeit erforderlich ist. Der Druckunterschied zwischen dem Boden und der Spitze des Turms entspricht der Summe der Druckabfälle auf jeder einzelnen Plateau des Turms. Der sogenannte Druckabfall auf den Trockenplatten entsteht, wenn das aufsteigende Gas (oder Dampf) im Destillationskolben durch die Platten geht, auf denen sich kein Flüssigkeit befindet ； Der Druckabfall, der entsteht, wenn das Gas durch die Flüssigkeitsschicht auf jeder Treppenstufe des Turms strömt, wird als Druckabfall in der Flüssigkeitsschicht bezeichnet ； Der Druckabfall, der entsteht, wenn ein Gas die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit überwindet, wird als Druckabfall aufgrund der Oberflächenspannung bezeichnet. Bei einer festen Kolonne ändert sich der Druckabfall in normaler Betriebsweise hauptsächlich mit der Geschwindigkeit des aufsteigenden Gases. Erfahrungen zeigen, dass der Druckabfall proportional zum Quadrat der Gasgeschwindigkeit ist. 14. Was ist die Leerrahmengeschwindigkeit? Welche Beziehung hat es zur Lochgeschwindigkeit? Antwort: Die Geschwindigkeit des leeren Turms bezeichnet das Verhältnis zwischen dem Volumen des aufsteigenden Dampfs pro Zeiteneinheit und der Querschnittsfläche des Turms – also die Strecke, die der aufsteigende Dampf pro Zeiteneinheit zurücklegt. Die Einheit ist m³/Sekunde. m² oder m/Sekunde. Die Formel lautet: W = VsAa. Dabei steht W für die Leerräumegeschwindigkeit, in Metern pro Sekunde ； Vs – Volumenstrom des aufsteigenden Dampfs, m³/Sekunde ； Aa – Die Gesamtfläche des Turms, in m². ∵Aa=0,785·D² (D ist der Innendurchmesser des Turms, in Metern) ∴ W = Vs/0,785·D². Die Lochgeschwindigkeit bezeichnet das Verhältnis zwischen dem Volumen des aufsteigenden Dampfs, das pro Zeiteinheit durch die Öffnungen strömt, und der Gesamtquerschnittsfläche dieser Öffnungen. Mit anderen Worten: Es handelt sich um die Strömungsgeschwindigkeit des aufsteigenden Gases durch die Öffnungen, ausgedrückt in m³/Sekunde. m² oder m/S, Formel: W Loch = Vs/AT, wobei: W Loch – Lochgeschwindigkeit, in m/S ； AT – Gesamtquerschnitt der Atemöffnungen, in m². Da die Gesamtquerschnittsfläche der Lufteintrittsöffnungen durch den Öffnungsgrad der Treppenplatten bestimmt wird, sei der Öffnungsgrad mit Φ bezeichnet. Dann gilt: W_Öffnung = Vs / 0,785 · D² · Φ = W / Φ. Die Geschwindigkeit im leeren Turm ist einer der wichtigsten Faktoren, die die Destillation beeinflussen. Für bereits festgelegte Türme kann die Produktionskapazität erhöht werden, wenn die Geschwindigkeit des leeren Turms innerhalb der zulässigen Grenzen gesteigert wird. Wenn die Geschwindigkeit des Luftstroms in der Turbine einen bestimmten Wert überschreitet, führt die zu kurze Kontaktzeit zwischen den Gas- und Flüssigkeitsphasen auf den Trägern dazu, dass es zu erheblichem Schaumbefall kommt. Dies stört den normalen Betrieb der Turbine. In der Regel wird die maximale Geschwindigkeit des leeren Turms so festgelegt, dass der Anteil an Nebeltröpfchen 10 % nicht überschreitet. Dies wird als maximale zulässige Geschwindigkeit bezeichnet. Wenn die Geschwindigkeit des Gases in der Leitwand zu niedrig ist, ist es schwierig für das Gas, durch die Öffnungen zu strömen. Zudem kann das Fluid auf den oberen Platten nicht mehr gehalten werden. Das Fluid kann dann über die Aufstiegslöcher in die unteren Platten fließen. Dieses Phänomen wird als Flüssigkeitsleckage bezeichnet. Bei schweren Lecks wird die Trennleistung der Destillationskolonnen verringert, insbesondere bei Siebbrettkolonnen, Schwimmvalve-Kolonnen und Zungenkolonnen. 15. Was ist die Öffnungsfläche eines Turms? Wie wird der Öffnungsgrad bestimmt? Antwort: Im Destillierturm fließen Dampf von unten nach oben sowie Flüssigkeit von oben nach unten – und beides muss gleichzeitig durch jede Turmplatte strömen. Die Kanäle, durch die das Gas durch die Treppenplatten strömt, werden Aufstiegskanäle genannt. Die Gesamtfläche dieser Aufstiegskanäle entspricht der Fläche der Öffnungen in jeder einzelnen Treppenplatte. Die Öffnungsfläche eines Schwimmvalventurms ist die Summe der Querschnitte aller Schwimmvalventörlöcher. Die Auswahl der Querschnittsfläche der Öffnungen erfolgt in Abhängigkeit von der Größe der Produktionslast sowie von der zulässigen Dampfgeschwindigkeit. Der sogenannte Öffnungsgrad ist im Allgemeinen das Verhältnis zwischen der Fläche der ausgewählten Öffnungen und der Gesamtfläche des Leiters, wobei er mit Φ bezeichnet wird. Das bedeutet: Φ = AT/Aa × 100%. Dabei steht Φ für den Öffnungsgrad, AT für die Gesamtfläche der Öffnungen in m² und Aa für die Gesamtfläche des Leiters in m². Manchmal kann man, um den unterschiedlichen Gaslasten in den verschiedenen Schichten oder Abschnitten des Leiters Rechnung zu tragen, bei der Konstruktion einen unterschiedlichen Öffnungsgrad wählen. Je unterschiedlicher die Öffnungsrate ist, desto unterschiedlicher ist auch die Effizienz der Stoffübertragung. Außerdem hat das Lochvolumen einen großen Einfluss auf die Verarbeitungskapazität des Turms. Bei derselben Turmdicke steigt die Verarbeitungskapazität mit zunehmender Öffnungsrate entsprechend an ； Bei derselben Verarbeitungskapazität kann bei zunehmender Öffnungsrate der Durchmesser des Turms verringert werden; daher ist die Öffnungsrate einer der wichtigen Parameter bei der Konstruktion. 16. Was ist Überflutung? Antwort: Bei der Destillation strömt die Flüssigkeit auf den unteren Treppenstufen zur oberen Ebene des Kolbens – dadurch wird der normale Betrieb des Kolbens gestört. Dieses Phänomen wird als Überlaufen bezeichnet. Die Ursache für das Phänomen des Überlaufs liegt hauptsächlich darin, dass die Geschwindigkeit des aufsteigenden Dampfs im Turm zu hoch ist – sie überschreitet somit die zulässige maximale Geschwindigkeit. Außerdem tritt bei der Destillation oft ein Problem auf, bei dem die Flüssigkeitsmenge zu groß ist. Dadurch steigt der Flüssigkeitsspiegel im Überlaufrohr an, sodass die Flüssigkeit zwischen den oberen und unteren Plateaus miteinander in Berührung kommt. Dies stört den normalen Betrieb des Turms – auch das ist eine Form des Überlaufs. Beide Phänomene gehören zur Flüssigkeitsüberlaufung, doch ihre Ursachen sind unterschiedlich. 17. Was ist Tröpfchenmitnahme? Antwort: Die Mitführung von Nebeltröpfchen bezeichnet die Flüssigkeitströpfchen, die vom unteren Treppenelement der Kolonne in das obere Treppenelement transportiert werden. Im Massentransportprozess führt das Mitführen großer Mengen an Nebel dazu, dass Verunreinigungen, die nicht an die Spitze des Turms gelangen sollten, in das Produkt gelangen. Dadurch sinkt die Qualität des Produkts. Zudem verringert sich der Konzentrationsunterschied während des Massentransportprozesses – nur die Effizienz der Treppenelemente nimmt ab. Für einen gegebenen Turm legt die maximale zulässige Menge an Tröpfchenaufladung die Aufstiegsgeschwindigkeit des Gases fest. Es gibt viele Faktoren, die den Anteil an mitgeführtem Nebel beeinflussen, wie beispielsweise der Abstand zwischen den Treppenplatten, die Geschwindigkeit des Luftstroms, die Höhe der Dämme, die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms sowie die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Substanz. Gleichzeitig muss darauf hingewiesen werden, dass die Menge an mit dem Nebel transportierten Partikeln stark von der Konstruktion des Auffanggeräts abhängt. Obwohl es viele Faktoren gibt, die den Anteil an mitgeführtem Nebel beeinflussen, sind die wichtigsten Faktoren die Turmgeschwindigkeit sowie der Raum zur Gas-Flüssigkeits-Trennung zwischen den beiden Treiberebenen. Bei einer festen Turbine nimmt die Menge an mitgeführtem Nebel hauptsächlich mit zunehmender Luftgeschwindigkeit in der Turbine zu. Doch wenn der Abstand zwischen den Platten vergrößert wird, sodass mehr Platz für die Trennung vorhanden ist, steigt entsprechend die Leistung der Turbine. 18. Was ist ein Flüssigkeitsleck? Antwort: Das Phänomen, bei dem die Flüssigkeit auf der Platte durch die aufsteigenden Gaskanäle in die darunterliegende Platte zurückfließt, wird als Leckage bezeichnet. Bei der Destillation kann es zu Leckagen kommen, wenn die Energie des aufsteigenden Gases nicht ausreicht, um die Flüssigkeitsschicht auf den Destillationsplatten zu durchdringen – sogar dann, wenn diese Energie unter der potenziellen Energie der Flüssigkeitsschicht liegt. In solchen Fällen kann die Flüssigkeit nicht mehr gehalten werden und es kommt zu Leckagen. Je niedriger die Geschwindigkeit des leeren Turms ist, desto schlimmer ist das Leck. Infolgedessen fließt ein Teil der Flüssigkeit an den Trägerplatten ohne Kontakt mit dem aufsteigenden Gas in die unteren Trägerplatten. Die Komponenten mit niedrigem Siedepunkt, die eigentlich nicht in der Flüssigkeit bleiben sollten, verdampfen nicht, wodurch die Effizienz der Trägerplatten abnimmt. Daher wird die minimale Betriebsgeschwindigkeit des Treibgases für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Platten durch die Menge an flüssigem Auslauf begrenzt. Im Normalbetrieb darf die Menge an Auslaufflüssigkeit 10 % der Menge an Flüssigkeit auf den Platten nicht überschreiten. Die Größe des Leckages ist ebenfalls eine der Eigenschaften, die die Leistung der Trennplatten bewerten. Siebplatten, Schwimmerventilplatten und Zungenplatten neigen bei geringer Aufstiegsgeschwindigkeit der Gase im Turm zu Leckagen. 19. Was ist operative Flexibilität? Antwort: Die Betriebsflexibilität bezeichnet den Bereich zwischen dem minimal zulässigen Wert der Gasgeschwindigkeit (Untergrenze der Belastung) und dem maximal zulässigen Wert (Obergrenze der Belastung). Wenn sich die Geschwindigkeit des aufsteigenden Gases in diesem Bereich ändert, kann der Destillierturm bei einem bestimmten Trennungsgrad weiterhin normal arbeiten. Wie bereits erwähnt, ist die Obergrenze für die Belastung eines Destillationskolbens darin begründet, dass der Anteil an Tröpfchen im Dampf nicht mehr als 10 Prozent des Dampfflusses ausmachen darf ； Die untere Belastungsgrenze ist dadurch festgelegt, dass das Leckagevolumen des Flüssigkeitsfilms auf der Platte 10 % des Flüssigkeitsflusses nicht überschreitet. Im Allgemeinen weisen Schwimmerventiltürme die größte Betriebsflexibilität auf. Einige Untersuchungen zeigen, dass das Verhältnis zwischen der oberen und der unteren Belastungsgrenze bei etwa 7–9 liegen kann. Bubbeltürme kommen danach, während Siebträgtürme die geringste Flexibilität aufweisen. Es sollte beachtet werden, dass sich die Effizienz der Treppenplatten ändert, wenn sich die Geschwindigkeit des aufsteigenden Gases verändert – dies wiederum führt zu Veränderungen in der Trenneffektivität. 20. Was ist das Phänomen der Rückmischung? Antwort: Auf Trägerplatten mit Tropfleitungen fließt die Flüssigkeit quer zur Gasströmung über die Trägerplatte. Dadurch sinkt die Konzentration der leicht verdampflichen Bestandteile in der Flüssigkeit entlang der Fließrichtung allmählich ab. Doch wenn das aufsteigende Gas auf den Trägern zu Wirbeln aus Flüssigkeit führt, vermischen sich die Flüssigkeiten mit höherer und niedrigerer Konzentration miteinander. Dadurch wird die Konzentrationsverteilung der Flüssigkeit entlang der Fließrichtung gestört – dieses Phänomen wird als Rückmischung bezeichnet. Das Rückmischen kann zu einer Verschlechterung der Trennleistung führen. Das Auftreten des Rückmischungsphänomens wird von vielen Faktoren beeinflusst, wie der Verweilzeit, der Fließsituation des Liquids, der Länge der Leitungen, der Horizontalität der Treppenplatten sowie dem hydraulischen Gradienten. 21. Was ist Stoffbilanz? Welche Bedeutung hat die Stoffbilanz bei Destillationsvorgängen? Antwort: Die Stoffbilanz ist die Anwendung des Gesetzes der Erhaltung der Masse in der Chemieindustrie. Für jeden Produktionsprozess sollte die Menge an Material, die umgewandelt wird, im Verhältnis zum Gewicht gesehen, aus der Summe der Menge an erzeugtem Produkt und der Menge an verloren gegangenem Material bestehen. Durch die Stoffbilanz lässt sich ermitteln, wie aus den Rohstoffen Produkte hergestellt werden und wie groß der Verlust an Material ist, um so Wege zur Verbesserung zu finden. Die Stoffbilanz gilt sowohl für den gesamten Prozess als auch für einen bestimmten Abschnitt des Prozesses ； Es ist möglich, die gesamten Stoffe, die am Prozess beteiligt sind, zu erfassen – oder auch nur einen bestimmten Bestandteil. Für einen Bediener ist es eine der grundlegendsten und wichtigsten Anforderungen, stets den Stoffhaushalt des Destillierturms im Blick zu haben. Wenn das Stoffgleichgewicht nicht richtig gehandhabt wird, liegt das entweder daran, dass zu viel Material zugeführt wird und zu wenig abgegeben wird ； Eine andere Variante ist weniger Zufuhr und mehr Ausbeute. Beide Fälle stellen keine normalen Betriebsbedingungen dar und beeinträchtigen die Qualität sowie die Menge des Produkts. Daher muss in der Praxis regelmäßig eine Stoffbilanz erstellt und die Betriebsbedingungen angepasst werden, um den Destillationskolben unter optimalen Bedingungen arbeiten zu lassen, die Qualität und Menge des Produkts zu verbessern, den Energieverbrauch zu senken sowie Verluste während der Verarbeitung zu verringern. 22. Was ist die beste Position für die Zufuhrplatte? Antwort: Die beste Position für die Zufuhrplatte ist jene, bei der bei derselben Anzahl an Theorieplatten und unter denselben Betriebsbedingungen die maximale Trennleistung erreicht wird – oder jene Position, bei der bei denselben Betriebsbedingungen die geringste Anzahl an Theorieplatten erforderlich ist. In der Chemieindustrie sind die meisten Destillationskolonnen mit mehr als zwei Einlassplatten ausgestattet. Die Position der Einlassplatten wird entsprechend den Veränderungen der Zutaten, die in die Kolonne eingespeist werden, angepasst. Wenn der Anteil der leichtflüchtigen Bestandteile in der Zuleitungsmischung unter dem Normalwert liegt, sollte die Position der Zuleitungsplatte nach unten verschoben werden, um die Anzahl der Platten im Destillationsabschnitt zu erhöhen und somit die Trennfähigkeit dieses Abschnitts zu verbessern. Umgekehrt führt eine Aufwärtsverschiebung der Zuführplatten dazu, dass die Anzahl der Platten im Destillationsabschnitt erhöht wird, wodurch die Trennfähigkeit dieses Abschnitts verbessert wird. Kurz gesagt, muss der Gehalt an den leichtflüchtigen Komponenten in den Zutaten auf der Zufuhrplatte geringer sein als der Gehalt an diesen Komponenten auf der untersten Platte der Destillationsstufe. Gleichzeitig sollte dieser Gehalt größer sein als der Gehalt an den leichtflüchtigen Komponenten auf der obersten Platte der Extractorstufe. So wird verhindert, dass nach dem Zuführen des Materials die Zusammensetzung der Materialien auf den verschiedenen Schichten der Turbine beeinträchtigt wird – dadurch bleibt eine stabile Betriebsweise gewährleistet. 23. Was ist die Effizienz einer Trennplatte? Antwort: Bei der tatsächlichen Nutzung von Destillationskolonnen kann aufgrund von Beschränkungen in Bezug auf die Zeit der Stoffübertragung sowie die Fläche des Kontaktbereichs kein Gleichgewicht zwischen Gas und Flüssigkeit erreicht werden. Das bedeutet, dass die Konzentration der Stoffe mit niedrigem Siedepunkt im Dampf auf den Trennplatten geringer ist als die Konzentration dieser Stoffe im Dampf, der im Gleichgewicht mit der Flüssigkeitsphase steht. Daher ist die Wirkung einer tatsächlichen Trennplatte immer geringer als die einer theoretischen Trennplatte. Ausgehend von diesem Konzept kann die Platteneffizienz als Verhältnis der theoretischen zu den tatsächlichen Platten dargestellt werden. Die wichtigsten Faktoren, die die Effizienz der Trennplatten beeinflussen, sind: (1) Die Geschwindigkeit des Austauschs zwischen Gas- und Flüssigkeitsphase ； (2) Grad der Mischung von Gas- und Flüssigkeitsphase auf der Platte ； (3) Menge an Flüssigkeitströpfchen, die mit dem aufsteigenden Dampf in die oberen Treppenplatten gelangen, sowie Menge an Flüssigkeit, die aus den Treppenplatten austritt. Die oben genannten drei Faktoren werden wiederum durch die Konstruktion und Anordnung der Platten, die Betriebsbedingungen sowie die physikalischen Eigenschaften des zu verarbeitenden Materials beeinflusst. Die Gestaltung und Anordnung der Trägerplatten umfasst: die geometrischen Abmessungen der Trägerplatten, den Abstand zwischen den Trägerplatten, die Höhe des Überlauffangs, die Öffnungsrate sowie die Anordnung der Auftriebslöcher. Zu den Betriebsbedingungen gehören: die Geschwindigkeit des aufsteigenden Dampfes, die Verweildauer der Flüssigkeit auf den Trägerplatten sowie Temperatur und Druck. Zu den physikalischen Eigenschaften der Materialien gehören: die relative Verdampfungsfähigkeit, die Viskosität sowie Dichte von Dampf und Flüssigkeit, der Diffusionskoeffizient sowie die Oberflächenspannung. Es sei darauf hingewiesen, dass sich die physikalischen Eigenschaften der Materialien je nach Betriebstemperatur und -druck in der Turbine ändern. Bei der Produktion muss die Wahl des Typs der Treppenplatten so erfolgen, dass die Treppenplatten den folgenden Anforderungen entsprechen: (1) Hohe Effizienz der Platten ； (2) Hohe Produktionskapazität – das bedeutet, dass sowohl die zulässige Last in der Gasphase als auch in der Flüssigkeitsphase hoch ist. Dadurch können auch kleinere Türme größere Produktionsaufgaben bewältigen ； (3) Stabile Bedienung, gute Flexibilität ； (4) Wirtschaftlich und langlebig – geringer Stahlverbrauch ； (5) Einfache Bedienung und Wartung. 24. Was ist die äquivalente Höhe des Füllstoffs? Antwort: Die äquivalente Höhe des Füllstoffs wird auch als äquivalente Plattenhöhe des Füllstoffs bezeichnet. Es entspricht der Höhe des Füllmaterials, die für eine Trennungsebene eines theoretischen Plattenabschnitts erforderlich ist; es kann auch als die Höhe des Füllmaterials beschrieben werden, die der Wirkung einer theoretischen Platte entspricht. 25. Was ist die Besprühungsdichte von Füllstoffen? Antwort: Die Besprühungsdichte von Füllstoffen wird auch als Massengeschwindigkeit der Flüssigkeit bezeichnet. Kilogrammmasse des auf die Querschnittsfläche des Turms pro Stunde und Quadratmeter gesprühten Flüssigkeits. 26. Was ist die Flüssigkeitsmenge im Füllschichtbereich? Antwort: Bei der Betriebsweise einer Füllschicht bezeichnet die Menge an Flüssigkeit, die in den Zwischenräumen sowie auf der Oberfläche der Füllstoffe gespeichert ist, die Flüssigkeitsmenge im Füllschichtbereich. Die Einheit dafür ist (m³ Flüssigkeit pro m³ Turmlänge). Die Menge des im Behälter vorhandenen Flüssigkeitsvolumens kann in zwei Teile unterteilt werden: (1) Statisches Flüssigkeitsvolumen: Die Menge an Flüssigkeit, die sich im Behälter befindet, nachdem das Besprühen mit Flüssigkeit sowie das Abfließen der Flüssigkeit eingestellt wurden, wird als statisches Flüssigkeitsvolumen bezeichnet. Die Nettohaltekapazität hängt nur von den Eigenschaften des Füllstoffs sowie von den Eigenschaften der Flüssigkeit ab – und nicht von der Menge an Flüssigkeit, die versprüht wird. (2) Dynamischer Flüssigkeitsgehalt: Die Menge an Flüssigkeit, die nach dem Stopp des Flüssigkeitsbesprühungsvorgangs aus dem Füllkörperturm austritt, wird als dynamischer Flüssigkeitsgehalt bezeichnet. Die Bewegungsmenge hängt nicht nur von den Eigenschaften des Füllstoffs und der Flüssigkeit ab, sondern auch von der Sprühdichte der Flüssigkeit. Unterhalb des Beladungspunkts ist sie jedoch unabhängig von der Gasgeschwindigkeit. Die Summe aus der statischen und der dynamischen Lagermenge ergibt die Gesamtmenge des gelagerten Flüssigkeitsvolumens. 27. Was ist ein Füllturm? Was sind die Vorteile und Nachteile? Antwort: In einem Füllturm ist eine bestimmte Höhe an Füllmaterial vorhanden; es handelt sich dabei um ein Gerät zur Massentransfer durch kontinuierlichen Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeit. Der aufsteigende Dampf im Turm fließt durch die Poren des Füllmaterials von unten nach oben ； Die Flüssigkeit, die am Dach des Turms zurückbleibt, fließt entlang der Oberfläche des Füllmaterials von oben nach unten. Der Stoff- und Wärmetransport zwischen Gas und Flüssigkeit erfolgt über eine dünne Flüssigkeitsfilmschicht, die sich auf der Oberfläche des Füllstoffs bildet. Die herausragenden Vorteile von Fülltürmen sind: geringer Widerstand gegen den Fluss des Fluids, einfache Konstruktion, geringer Stahlverbrauch, niedrige Kosten, einfache Installation und Wartung sowie die Möglichkeit, die Füllmaterialien aus korrosionsbeständigen Materialien herzustellen. 28. Welche Anforderungen gelten beim Einsatz von Füllstoffen? Antwort: Zunächst sind die Spalten zwischen dem Füllmaterial und den Wänden der Kolonne größer als die Spalten in der Mitte des Füllmaterials. Dadurch kann die Flüssigkeit leicht zur Wand der Kolonne fließen, was die Effizienz der Stoffübertragung beeinträchtigt. Dies wird üblicherweise als Randwirkung bezeichnet. Früher ging man davon aus, dass je größer der Durchmesser des Füllstoffs ist, desto stärker sind die Randwirkungen. In der Regel wird für Füllertürme gefordert, dass das Verhältnis zwischen dem Turmdurchmesser D und dem Durchmesser der Füllstoffe d größer als 10:1 ist. Bei hohen Türmen ist der Randwands Effekt noch stärker, weshalb dieses Problem in der Regel durch geteilte Befüllung oder durch die Umverteilung des Flüssigkeitsmaterials gelöst wird. Im Allgemeinen ist ein Verhältnis von Höhe H der Füllung zum Durchmesser des Füllerturms von 2 bis 6 am geeignetsten. Zweitens gibt es auch Anforderungen an die Reihenfolge der Füllstoffe. Wenn D/d größer als 8 ist, sollte das Füllmaterial am besten ordentlich angeordnet werden. Wenn die Füllstoffe chaotisch gestapelt sind, sollte zunächst Wasser in das Gerät eingefüllt werden. Anschließend sollen die Füllstoffe ins Wasser gegeben werden, damit sie nicht zerbrechen und Verstopfungen verursachen. Nachdem die Füllstoffe eingefüllt wurden, kann das Wasser wieder abgelassen werden. Drittens sollte nach dem Stillstand des Füllerturms überprüft werden, ob das Füllmaterial beschädigt oder verunreinigt ist, um zu entscheiden, ob es gereinigt oder ersetzt werden muss. 29. Wie ist die Struktur der Schwimmerventil-Platten? Wie funktioniert es? Antwort: Der Schwimmvalveturm ist eine moderne Art von Massentransportausrüstung für Unternehmen, die in unserem Land seit über zehn Jahren weit verbreitet eingesetzt wird. Derzeit wird es weit verbreitet in der Petrochemie eingesetzt und erzielt zufriedenstellende Ergebnisse. Die Struktur eines Schwimmerventilturms ist relativ einfach. Zu den wichtigsten Bestandteilen gehören die Flüssigkeitsaufnahmeplatte, die Flüssigkeitsabführrohre, der Überlauffall, die Schwimmerventile sowie die Turmplatten. 30. Welche Vorteile und Nachteile hat die Schwimmvalve-Platte? Antwort: Die Leistung der Schwimmvalve-Platte vereint die Vorteile der Blasenplatte sowie der porösen Platte – gleichzeitig werden deren Nachteile beseitigt. Da die Öffnung der Zahnspalten bei den Blasentabellen fest ist, weist sie eine schlechte Anpassungsfähigkeit an Schwankungen der Dampnlast auf. Bei niedriger Dampfgeschwindigkeit ist die Kontaktfläche zwischen Gas und Flüssigkeit schlecht; bei hoher Dampfgeschwindigkeit kann der Dampf die Flüssigkeit wiederum wegblasen. Obwohl die porösen Trennplatten eine einfache Struktur haben und eine hohe Verarbeitungskapazität aufweisen, ist ihre Betriebsflexibilität relativ gering. Bei Treibstoffventiltürmen ändert sich die Öffnungsgrad der Ventilklappen mit der Dampfgeschwindigkeit. Bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit fallen die Ventilklappen unter dem Einfluss der Schwerkraft automatisch herab, um Lecks zu verringern. Daher weist der Schwimmerventilturm eine hohe Effizienz auf und bietet große Betriebsflexibilität, wodurch er sich gut an Veränderungen in der Zufuhrmenge anpassen kann. Experimente haben gezeigt, dass das Verhältnis zwischen der maximalen und minimalen Belastung etwa 7 bis 9 betragen kann. Der Schwimmerventilturm weist eine einfache Konstruktion auf und verfügt über eine große freie Querschnittsfläche. Dadurch ist seine Herstellungskosten um 12–15 % geringer als bei den Blasenventiltürmen. Zudem liegt seine Verarbeitungskapazität etwa 20–40 % höher als bei den Blasenventiltürmen. Da der Dampf in den Schwimmerventilationsplatten horizontal in die Flüssigkeitsschicht geblasen wird, erfolgt eine bessere Vermischung von Gas und Flüssigkeit. Dadurch wird weniger Schaum mittransportiert, die Kontaktzeit ist länger und die Massentransferleistung ist besser. Die Effizienz liegt somit um 15 % höher als bei den Blasenventilationsplatten. Der Hauptnachteil der Schwimmerventil-Platten ist, dass Dampf entlang der Ränder der Aufstiegsdampflöcher austritt, wodurch weiterhin eine rückwärtsgerichtete Mischung mit Flüssigkeit stattfindet. Dadurch verringert sich die Effizienz der Stoffübertragung. Außerdem können die Ventilklappen leicht stecken bleiben, rosten oder verkleben, was die Öffnung beeinträchtigt. 31. Welchen Einfluss haben die Höhe und der Durchmesser des Turms auf die Produktionsmenge und -qualität? Antwort: Der Durchmesser des Turms hat vor allem Einfluss auf die Produktionskapazität, während die Höhe des Turms hauptsächlich die Reinheit des Produkts beeinflusst. Der Zusammenhang zwischen dem Turmdurchmesser und der Produktionskapazität kann mit folgender Formel beschrieben werden. D = (v / 0,785·w)¹/². Dabei ist D der Durchmesser des Turms in Metern ； v – Volumenstrom des Dampfs im Turm, in m³/Sekunde.
w – Strömungsgeschwindigkeit im leeren Turm, in m/Sekunde. Für einen bestimmten Turm gibt es Grenzen für die Strömungsgeschwindigkeit im leeren Turm. Bei einer bestimmten Leerraumgeschwindigkeit gilt: Je größer der Volumenstrom des Dampfs im Turm ist, desto größer muss auch der Durchmesser des Turms sein ； Ebenso gilt: Je größer der Durchmesser des Turms, desto höher ist die zulässige Dampnlast im Turm – und somit auch die Produktionskapazität. Der Turmdurchmesser ist daher ein wichtiger Faktor, der die Produktionskapazität beeinflusst. Die Höhe des Turms bestimmt, bei festgelegter Plattenleistung und Plattenabstand, die tatsächliche Anzahl der Turmplatten. Die tatsächliche Anzahl der Treppenplatten wird wiederum durch die minimale theoretische Anzahl der Treppenplatten bestimmt. Je höher die minimale theoretische Anzahl der Treppenplatten ist, desto höher ist auch die tatsächliche Anzahl der Treppenplatten. Der Einfluss des Turmdurchmessers und der Turmhöhe auf die Produktion ist dialektisch und nicht voneinander trennbar. Zum Beispiel kann durch Erhöhung der Turmhöhe das Rückflussverhältnis verringert werden, wodurch die Produktionskapazität gesteigert wird ； Durch Erhöhung des Turmdurchmessers kann das Rückflussverhältnis erhöht werden, wodurch die Höhe des Turms verringert werden kann. 32. Welche Faktoren beeinflussen den Destillationsprozess? Antwort: Neben Problemen mit der Ausrüstung gibt es noch weitere Faktoren, die den Destillationsprozess beeinflussen. Dazu gehören die Temperatur und der Druck im Turm – einschließlich der Temperatur und des Drucks an der Oberseite sowie am Boden des Turms sowie an bestimmten, besonders wichtigen Platten innerhalb des Turms ； Zustand der Zufuhr ； Zufuhrmenge ； Zusammensetzung der Zufuhr ； Zufuhrtemperatur ； Dampfsteiggeschwindigkeit im Turm und Heizleistung des Verdampfungskessels ； Rückflussmenge ； Kühlmittelmenge auf der Turmspitze ； Ausschussmenge von der Spitze des Turms und Ausschussmenge von der Basis des Turms. Die Steuerung des Turms besteht darin, diese Einflussfaktoren entsprechend den Anforderungen an die Zusammensetzung der Produkte an der Ober- und Unterseite des Turms zu regulieren. 33. Welchen Einfluss hat eine Veränderung des Betriebsdrucks in der Destillierkolonne auf den Destillierprozess? Antwort: Sowohl die Konstruktion als auch der Betrieb der Kolonne erfolgen unter bestimmten Drücken. Deshalb muss in einer normalen Destillierkolonne stets ein konstanter Druck aufrechterhalten werden. Schwankungen des Turndrucks haben folgende Auswirkungen auf den Betrieb des Turms. (1) Aus Gründen der Produktqualität und des Stoffbilanzs führt eine Änderung des Betriebsdrucks dazu, dass sich die Zusammensetzung des Gas- und Flüssigkeitsgleichgewichts auf jeder Treppenstufe ändert. Steigt der Druck, nimmt die Menge der schwereren Bestandteile im Gasphase ab, wodurch die Konzentration der leichteren Bestandteile im Gasphase entsprechend ansteigt ； Der Anteil der leichteren Komponenten in der Flüssigphase nimmt zu. Gleichzeitig ändert sich das Gewichtsverhältnis zwischen Flüssig- und Gasphase – dadurch erhöht sich die Menge der Flüssigphase, während die Menge des Gases abnimmt. Das Gesamtergebnis ist: Die Konzentration der leichten Bestandteile im Destillat auf der Spitze des Turms nimmt zu, während ihre Menge relativ abnimmt ； Die Konzentration der leichteren Bestandteile im Reaktionsbad steigt, und die Menge des Reaktionsbads nimmt zu. Ebenso nimmt bei sinkendem Druck die Menge der Destillate aus der Spitze des Turms zu, während die Konzentration der leichteren Bestandteile abnimmt ； Die Menge der Flüssigkeit im Kessel nimmt ab, die Konzentration der leichteren Bestandteile sinkt. Bei normaler Betriebsweise sollte ein konstanter Druck aufrechterhalten werden. Sollte der Betrieb jedoch nicht ordnungsgemäß ablaufen und dadurch die Konzentration der schweren Bestandteile im Produkt am Turmoberende ansteigen, kann man den Betriebsdruck entsprechend erhöhen, um die Produktqualität zu gewährleisten. Dadurch nimmt jedoch der Verlust der leichteren Bestandteile in der Flüssigphase zu. (2) Relative Verdampfungsfähigkeit der Komponenten: Bei zunehmendem Druck nimmt die relative Verdampfungsfähigkeit der Komponenten ab, wodurch die Trennleistung nachlässt. Umgekehrt gilt dasselbe. (3) Änderung der Produktionskapazität des Turms: Durch den Anstieg des Drucks sowie der Dichte der Komponenten erhöht sich die Verarbeitungskapazität des Turms. (4) Schwankungen des Turmdrucks: Dies führt zu Unklarheiten in der Beziehung zwischen Temperatur und Zusammensetzung. Bei der Bedienung verwenden wir häufig die Temperatur als indirekten Maßstab für die Produktqualität, doch das ist nur dann richtig, wenn der Druck im Turm konstant bleibt. Wenn sich der Druck im Tower ändert, ändern sich auch der Taupunkt und der Siedepunkt der Mischung. Dadurch verändert sich die Temperaturverteilung im gesamten Tower. Auch die Beziehung zwischen Temperatur und Produktqualität ändert sich. Aus der obigen Analyse geht hervor, dass eine Änderung des Betriebsdrucks die Funktionsweise des gesamten Turms verändert. Daher sollte im normalen Betrieb ein konstanter Druck aufrechterhalten werden. Nur dann, wenn der normale Betrieb des Turms gestört wird, kann man auf der Grundlage der oben genannten Analyse den Druck innerhalb der vom Prozess vorgegebenen Grenzen angemessen anpassen. Es sei darauf hingewiesen, dass im Rahmen des Destillationsprozesses Veränderungen in der Menge des Zutrittsmaterials, seiner Zusammensetzung und Temperatur, Veränderungen in der Menge des Heißdampfs am Fuß der Kolonne, die Rückflussmenge sowie die Rückflusstemperatur, Veränderungen in der Menge des Kühlmittels an der Spitze der Kolonne sowie Verstopfungen der Kolonnenplatten alle zu Schwankungen des Kolonnendrucks führen können. In solchen Fällen sollten zunächst die Ursachen für die Druckschwankungen analysiert werden, um rechtzeitig Gegenmaßnahmen zu ergreifen und den Betrieb wieder in Ordnung zu bringen. 34. Welchen Einfluss hat der Zustand der Zufuhrstoffe auf den Destillationsprozess? Antwort: Es gibt fünf mögliche Zustände der Zufuhrstoffe: (1) Kühle Zufuhr ； (2) Einbringung bei Siedepunkt ； (3) Gas-Flüssig-Mischung als Eingangsmaterial ； (4) Zufuhr von gesättigtem Dampf ； (5) Zufuhr von überhitztem Dampf. Zur Vereinfachung der Analyse wird die Menge an Wärme angegeben, die benötigt wird, um pro Kilomolekül des eingebrachten Flüssigkeitsstoffs Dampf zu erzeugen – δ = Latente Verdampfungswärme pro Kilomolekül des eingebrachten Stoffes. Aus der obigen Gleichung geht hervor: Bei kaltem Eingangsstoff ist δ > 1, bei Eingangsstoff im Siedepunkt gilt δ = 1, und bei gemischtem Gas- und Flüssigkeitsstrom ist δ = 0