精馏塔顶各种压力控制方案原理
精馏塔顶各种压力控制方案原理
1.热旁通压力控制原理及工艺流程
其流程图见图1所示。
图1 热旁路压控示意图
1—分离塔 2—回流罐 3—冷凝器 4—调节阀
控制原理简述如下：
共沸塔1顶汽相主管线从塔顶经冷凝器3进回流罐2(注意此管插入回流罐底部)，付管线是在主管线引一支管到回流罐顶部，付管线上设一调节阀4，取压点在塔顶或主管线上。
作用原理：调节主付管线内的物料量实现塔顶压力控制。如果说塔顶(与主管线相同)压力偏低，调节阀4开大一些，回流罐2的压力立即与塔顶压力相等。冷凝器位置低于回流罐，回流罐内存物料，从插底管通过主管道流入冷凝器内，并充满冷凝器，使冷凝器的冷却管不能对共沸塔的汽相物料冷凝，共沸塔的汽相物料则无处流动而憋压。此时共沸塔塔底仍在供热而产生大量汽相物料向塔顶流动，因此使塔顶的压力增加。直到塔顶压力增加到略高于设定值后，塔顶调节阀4开始关闭一些，当塔顶压力高于回流罐内压力时，塔顶汽相物料从主管道流动，经冷凝器后再到回流罐。在经过冷凝器时，汽相物料变成液相物料，塔内汽化量与塔顶排出量相等时，塔的压力维持一定。一般冷凝器的液相出料都要过冷一些，回流罐内的压力略低于共沸塔的压力，所以共沸蒸馏塔的汽相一直是从主管道经冷凝器流入回流罐。
如果因某种原因，共沸塔顶压力高于给定值时，自控仪表发出指令，使付线上的调节阀完全关闭，塔顶汽相物料全部经主管线经冷凝器后再进入回流罐。因热旁路的冷凝器的传热面积比常规计算值大，所以冷凝速度很快，能使共沸蒸馏塔内的汽相物料快速冷凝成液相，从而能使塔的压力快速降下来，直到恢复到正常值为止。
因汽相旁路管线没有冷凝器，温度较主管线高，所以称之谓热旁路。
2.三通阀塔顶压力控制原理和工艺流程
三通阀控制塔顶压力的工艺流程见图2所示。
图2 三通阀压控失意图
1—分离塔 2—冷凝器 3—三通阀 4—回流罐
从共塔1顶馏出汽相物料经主管道进入冷凝器2中，使汽相物相物料冷凝为液相物料（冷流），经过三通阀进回流罐4中，另外在塔顶汽相物料在进入冷凝器2前，引出一支管线到三通阀另一次流口（热流），与三通阀的冷流一起进入回流罐4内，三通阀的采压点设在塔顶出料的主管线上（也有设在回流罐顶部）。
其工作原理是三通阀的二个进料口即热流口、冷流口，经三通阀后混合成一定压力的流体，阀杆上下移动时，调节冷流和热流的比例，冷流量加大，即冷凝器使塔顶汽相物料被冷凝量加大，可使塔顶压力很快的降下来。相反，热流量加大，冷流量减小，塔的汽相物料被冷凝的量就减少，塔的压力就逐渐升高。三通阀的阀杆上下移动，受采力点的参数影响，这个参数通过变送器和调节器实现自动控制。通过三通阀，使冷流和热流处在一个适当的比例，从而使塔的压力处在限定的范围内。采压点也可改为采温点，调节一定的混合物料，即控制塔的压力，因为饱和压力有对应的温度，二者互为函数关系。
3.卡脖子压力控制原理和工艺流程
卡脖子工艺流程见图3示意图。
图3 卡脖子压控示意图
1—分离塔 2—冷凝器 3—调节阀 4—回流罐
流程及控制原理简述如下：
塔顶排出汽相物料进冷凝器2，经调节阀3进回流罐4。因调节阀直接设在出料管道上，关闭调节阀，可使共沸蒸馏塔增压；调节阀全开，可使共沸蒸馏塔压力降低，作用非常迅速。这种调节压力方法适于装置规模较小的情况，因为装置规模大了，管线直径大，没有适宜的调节阀。调节阀的位置也可以在放冷凝器前，其原理是一样的，作用可能更快一点，但调节伐的通径要大的多。
4.用冷却水量控制塔顶压力
其流程见图4所示。
图4 冷却水量压控示意图
1—分离塔 2—冷凝器 3—回流罐 4—调节阀
工艺流程及控制原理简述如下：
共沸蒸馏塔1的汽相物料从塔顶排出进冷凝器2，变成液相后进入回流罐4。调节阀3是调节冷凝器的冷却水量，它的采压点设在塔顶或塔顶汽相管道上。如果塔的压力偏高，调节阀3开度加大，增大冷却水量，使冷凝器冷凝效率加大，让更多的汽相物料变为液相进入回流罐，这样可使塔的压力降下来。如果塔的压力偏低，调节阀关小，冷凝水量减少，有部分汽相物料没有冷凝而进入回流罐，回流罐压力升高，减少了塔的汽相物料的排出，塔的压力很快升上来了。调节阀始终将冷却水量调在一个适当值，使塔的压力处于一个稳定的范围内。
调节冷却水量也可以用冷凝器出料温度或冷却水的出口水温来实现自控塔的压力。因为温度和压力互为函数关系，一个温度下的饱和蒸气压是一定的，这些都是常用的基本方法。