Ajuste de pressão da coluna de destilação

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Como ajustar a pressão da coluna durante a operação de destilação? Quais são os fatores que afetam as variações da pressão na torre? Na operação de qualquer coluna de destilação, a pressão na coluna deve ser controlada dentro dos limites especificados, a fim de ajustar os demais parâmetros conforme necessário. Flutuações excessivas na pressão da torre podem perturbar o equilíbrio de materiais e o equilíbrio gás-líquido em toda a torre, fazendo com que o produto não atinja a qualidade exigida. Portanto, muitas colunas de destilação possuem medidas específicas para garantir que a pressão na coluna permaneça dentro de um intervalo adequado. (1) Quanto à pressão na torre de pressurização, existem basicamente dois métodos de ajuste: ① Quando o condensador no topo da torre é um condensador separador, a pressão na torre é geralmente ajustada com base na quantidade de gás extraído. Com todas as outras condições inalteradas, a quantidade de produto extraído em fase gasosa aumenta, enquanto a pressão na coluna diminui ； A produção de fase gasosa diminui, e a pressão na torre aumenta. ②Quando o condensador no topo da coluna é um condensador total, a pressão na coluna é regulada pela quantidade de refrigerante utilizado, ou seja, equivale a regular a temperatura do líquido de refluxo. Com todas as outras condições inalteradas, ao aumentar a quantidade de resfriamento, a temperatura do líquido de refluxo diminui, e a pressão na coluna também diminui ； Se a quantidade de resfriamento for reduzida, a temperatura do líquido de refluxo aumenta, e a pressão na coluna também aumenta. Para o controle da pressão na coluna de destilação a vácuo, existem basicamente dois métodos: ① Quando o vácuo na coluna é obtido por meio de bombas de jato, é possível ajustar o nível de vácuo regulando a quantidade de refrigerante ou a temperatura do mesmo no condensador localizado no topo da coluna, assim como a quantidade de gás de escape. Quando o material a ser separado pode entrar em contato com o ar, neste esquema de controle, a bomba de jato de vapor opera na sua capacidade máxima. A válvula de regulação é instalada na tubulação que leva ao ar livre; a abertura dessa válvula é ajustada para regular a quantidade de gás de escape extraído pelo sistema, alcançando assim o objetivo de regular o grau de vácuo na torre. ②Quando se utiliza uma bomba de vácuo elétrica para criar vácuo, a válvula de regulação é instalada no tubo de retorno da bomba. A abertura dessa válvula permite ajustar a quantidade de gases residuais que são removidos do sistema, e, assim, controlar o nível de vácuo na torre. Para o controle da pressão em colunas de destilação à pressão atmosférica, existem basicamente três métodos: ① Quando não há exigências rigorosas quanto à estabilidade da pressão no topo da coluna, não é necessário instalar um sistema de controle de pressão. Nesse caso, deve-se instalar um tubo que leve ao ar livre no equipamento de destilação (condensador ou tanque de refluxo), de modo a garantir que a pressão dentro da coluna se mantenha próxima à pressão atmosférica. ②Quando há uma exigência elevada de estabilidade da pressão no topo da torre, ou quando o material a ser separado não pode entrar em contato com o ar, o controle da pressão no topo da torre pode ser feito por meio do método de controle da pressão em torres pressurizadas. ③A pressão do gás no reator é ajustada através da regulação da quantidade de vapor de aquecimento. Como ajustar a temperatura do tanque durante a operação de destilação? Quais são os fatores que afetam as flutuações da temperatura do tanque? A temperatura do vaso é determinada pela pressão no vaso e pela composição do material. No processo de destilação, somente mantendo a temperatura do reator dentro dos limites especificados é possível garantir a qualidade do produto. Portanto, a temperatura do caldeirão é um dos importantes indicadores de controle na operação de destilação. Quando a temperatura do tanque muda, geralmente se ajusta a temperatura normal alterando a quantidade de vapor de aquecimento utilizado no tanque de evaporação. Quando a temperatura do tanque fica abaixo do valor especificado, é necessário aumentar o consumo de vapor, a fim de elevar a quantidade de vaporização do líquido no tanque. Isso faz com que a concentração das substâncias de maior peso molecular no líquido aumente, o ponto de ebulição sobe e, consequentemente, a temperatura do tanque também aumenta. Quando a temperatura do tanque está acima do valor especificado, deve-se reduzir o consumo de vapor, a fim de diminuir a quantidade de vaporização do líquido no tanque. Isso faz com que a concentração dos componentes leves no líquido aumente, o ponto de ebulição diminua e, consequentemente, a temperatura do tanque também diminui. Existem muitas causas para as flutuações na temperatura do tanque. Quando a pressão na torre aumenta de repente, a temperatura do tanque também aumenta, para depois voltar a diminuir. Isso se deve ao fato de que o aumento da temperatura do tanque é causado pelo aumento da pressão, o que por sua vez eleva o ponto de ebulição do líquido no tanque. Portanto, a quantidade de vapor que sobe na torre não só não aumentará, como também diminuirá devido ao aumento da pressão ； Dessa forma, a evaporação dos componentes leves presente na mistura no fundo do tanque não ocorre de maneira completa, o que faz com que o ponto de ebulição da mistura diminua. Consequentemente, a temperatura do tanque também diminui. Por outro lado, quando a pressão da coluna cai abruptamente, a quantidade de vapor que sobe dentro da coluna aumenta devido à redução da pressão. Isso faz com que o nível do líquido no fundo da coluna diminua rapidamente, permitindo que as substâncias de maior peso molecular cheguem até o topo da coluna. À medida que os componentes do líquido no tanque se tornam mais pesados, o ponto de formação de bolhas aumenta, e a temperatura do tanque também sobe. Portanto, a pressão da torre é um fator importante que causa mudanças na temperatura do tanque. Portanto, na operação, somente após controlar a pressão da torre nos valores exigidos é possível saber com certeza se a temperatura do reator atende às exigências do processo; caso contrário, isso levará a uma operação errônea. A temperatura do tanque também diminui à medida que aumenta a concentração dos componentes leves na matéria-prima, e aumenta à medida que aumenta a concentração dos componentes pesados. Além disso, a presença de água no tanque, a polimerização dos materiais no tanque de evaporação que obstrui parte dos tubos, as flutuações na pressão do vapor de aquecimento, o mau funcionamento das válvulas de controle e a perturbação no processo de extração equilibrada dos materiais podem causar flutuações na temperatura do tanque. Quando há flutuações na temperatura da panela, é necessário analisar as causas dessas flutuações e eliminá-las. Por exemplo, se a quantidade de produto extraído no topo da coluna for muito pequena, os componentes leves são empurrados para o fundo da coluna, o que faz com que a temperatura do fundo da coluna diminua. Nesse caso, se não se aumentar a extração no topo da coluna, e simplesmente se aumentar a quantidade de vapor utilizado para aquecer o fundo da coluna, isso não terá nenhum efeito na temperatura do fundo da coluna. Em casos graves, isso pode até causar transbordamento do líquido. Por exemplo, se os tubos do tanque de evaporação ficarem obstruídos devido à polimerização da matéria-prima, a temperatura do tanque diminuirá. Nesse caso, é necessário contratar um serviço para realizar a manutenção do equipamento. Como ajustar a razão de refluxo na operação de destilação? A razão de refluxo é determinada com base nos requisitos de separação da matéria-prima. Um razão de refluxo muito alta ou muito baixa afeta tanto a economia da operação de destilação quanto a qualidade do produto. Aumentar a razão de refluxo pode elevar a concentração dos componentes leves no produto obtido no topo da coluna. No entanto, isso diminui a capacidade de produção da coluna, além de aumentar o consumo de energia para resfriamento no topo da coluna e para aquecimento na parte inferior dela. Em operações normais, deve-se manter uma relação de refluxo adequada, visando obter o melhor desempenho econômico, sem comprometer a qualidade do produto. A razão de refluxo só pode ser ajustada quando as condições normais de produção da torre são comprometidas ou quando a qualidade do produto não é satisfatória. Por exemplo, se o teor de componentes reorganizados no produto do topo da coluna aumentar, a qualidade dele diminui; nesse caso, é necessário aumentar adequadamente a razão de refluxo. A carga da torre (quantidade de material alimentado) é muito baixa; para garantir uma certa velocidade de ascensão do vapor dentro da torre, é necessário aumentar adequadamente a razão de refluxo. Para grandes instalações de produção, quando há conflitos entre os diferentes tipos de estruturas de placas de troca de calor, as exigências relativas à velocidade do vapor ascendente, o alcance de funcionamento dos instrumentos e o volume real de produção, é possível ajustar adequadamente a relação de refluxo. Da mesma forma, no caso das placas de torre com válvulas flutuantes, se a capacidade de processamento for apenas 50-60% da capacidade projetada, para que as válvulas flutuantes funcionem dentro das condições adequadas, e para que a faixa de medição dos instrumentos esteja dentro dos limites operacionais corretos, é necessário aumentar a taxa de refluxo. Isso é extremamente importante para manter uma produção estável em grandes instalações industriais. 4. As maneiras de ajustar a relação de refluxo são as seguintes: ① Reduzir a quantidade de produto extraído no topo da coluna, a fim de aumentar a relação de refluxo. ②Quando o condensador no topo da coluna é um condensador de fração, é possível aumentar a quantidade de refrigerante utilizado no topo da coluna, a fim de aumentar a quantidade de líquido condensado e, assim, elevar a razão de refluxo. ③O refluxo forçado com um reservatório intermediário de líquido de refluxo permite aumentar temporariamente a taxa de refluxo, a fim de elevar a razão de refluxo; contudo, o reservatório de refluxo não deve ser esvaziado. 5. Na operação de destilação, como ajustar a diferença de pressão na coluna? A diferença de pressão na coluna é o fator principal que determina a carga de gás dentro dela. É também um indicador importante para avaliar se o fornecimento e a retirada de materiais durante a operação de destilação estão equilibrados. Com o equilíbrio entre a entrada e a saída de material e com uma razão de refluxo constante, a diferença de pressão na coluna permanece basicamente inalterada. Quando o equilíbrio normal dos materiais é perturbado, ou quando a temperatura e a pressão dentro da coluna mudam, isso causa alterações na velocidade do fluxo de vapor que sobe pela coluna, bem como na altura do nível líquido nas placas da coluna. Isso, por sua vez, provoca mudanças na diferença de pressão dentro da coluna. Na operação de destilação, é necessário fazer ajustes de acordo com as causas que provocam mudanças na diferença de pressão da coluna. Existem três métodos comuns para isso: ①, mantendo a quantidade de matéria-prima constante, ajustar a diferença de pressão da coluna através da quantidade de líquido retirado do topo da coluna. Quando mais produto é extraído, a velocidade do vapor que sobe na torre diminui, e a diferença de pressão na torre também diminui ； A produção diminui, a velocidade do vapor que sobe na coluna aumenta e a diferença de pressão na coluna cresce. ②Com a taxa de extração constante, utiliza-se a taxa de alimentação para regular a diferença de pressão na coluna. Aumento da quantidade de material alimentado, aumento da diferença de pressão na torre ； A quantidade de material alimentado diminui, e a diferença de pressão na torre também diminui. ③Dentro dos limites permitidos pelos indicadores de processo, a diferença de pressão na coluna é ajustada através da variação da temperatura do reator. Ao aumentar a temperatura do caldeirão, a diferença de pressão na torre aumenta ； Ao reduzir a temperatura do tanque, a diferença de pressão na torre diminui. Quanto às mudanças na diferença de pressão causadas por problemas nos equipamentos, deve-se tratar cada caso de forma específica; em casos graves, é necessário parar a máquina para realizar manutenções. 6. Como ajustar a temperatura no topo da coluna durante a operação de destilação? A temperatura no topo da torre é um fator importante que determina a qualidade do produto produzido nela. Com a pressão da coluna constante, o aumento da temperatura no topo da coluna faz com que a concentração de componentes reorganizados no produto obtido no topo da coluna aumente, resultando em uma redução da qualidade desse produto. Existem dois principais métodos para regular a temperatura no topo da torre: um deles é manter constante o volume de refluxo, ajustando assim a temperatura do refluxo ； Uma delas é manter a temperatura de refluxo constante e ajustar o volume do refluxo. Devido ao aumento do tamanho dos equipamentos de produção, e considerando a estabilidade da produção, o método de ajuste da quantidade de refluxo passou a ser amplamente utilizado. Os métodos específicos de ajuste são os seguintes: ① Controlar a temperatura máxima por meio do fluxo de retorno. O fluxo de retorno aumenta e a temperatura no topo da torre diminui; esse método de ajuste é frequentemente utilizado quando o topo da torre é um condensador completo. ②Quando o refrigerante utilizado no topo da torre sofre mudança de fase durante o processo de transferência de calor, a temperatura no topo pode ser controlada por meio do ajuste em cascata da pressão de evaporação do refrigerante e da temperatura no topo. A pressão de evaporação diminui, e, consequentemente, a temperatura de evaporação também diminui, o que faz com que a temperatura no topo do sistema diminua. Este método pode alterar a taxa de refluxo quando o condensador no topo da torre atua como um separador ； Quando há subresfriamento no condensador no topo da torre, ele também pode ser utilizado para alterar a temperatura de refluxo. ③Quando o refrigerante no topo da torre não sofre mudança de fase durante o processo de transferência de calor, é possível controlar a temperatura no topo por meio da regulação em cascata da vazão do refrigerante e da temperatura no topo. Se o fluxo aumentar, a temperatura no topo diminui. Este método pode alterar tanto o fluxo de retorno quanto a temperatura do retorno. ④A temperatura no topo é regulada pela área de troca de calor do condensador no topo da torre. O nível do refrigerante aumenta, a área de troca térmica se amplia e a temperatura no topo diminui. Este método pode alterar tanto o fluxo de retorno quanto a temperatura de retorno. ⑤Quando a concentração do material na seção de destilação é alta, pode-se utilizar a diferença de temperatura entre duas placas para regular a temperatura no topo. A diferença de temperatura aumenta, a quantidade de líquido que retorna também aumenta, e a temperatura no topo diminui.