[科普中國]-提餾段

通常，加料板以下的塔段（包括加料板），其作用是從下降液體中提取易揮發(fā)組分，稱為提餾段。

簡介精餾塔在加料板以下的部分（不包括加料板本身），稱為提餾段。此段的作用在于將物料中的易揮發(fā)組分盡量提出，使液體愈下流其中的難揮發(fā)組分逐漸增濃。

例如：雙級精餾塔包括下塔（壓力塔）、冷凝蒸發(fā)器和上塔（低壓塔）。空氣先在下塔初步分離，然后在上塔作最終分離。上塔又分精餾段與提餾段。通常以塔中液空進(jìn)料口為界，在加料口以上的部分是用來不斷提高蒸汽中的氮濃度的稱為精餾段；在加料口以下的部分是用來將液體中的氮分離出來的稱為提餾段。因此，上塔液空進(jìn)料口以上至塔頂為精餾段，液空進(jìn)料口以下至冷凝蒸發(fā)器為提餾段1。

石油常壓塔提餾段塔內(nèi)件工業(yè)選型常壓塔提餾段液流強(qiáng)度大，氣量小，液體含有雜質(zhì)，易堵塞，液體粘度較大。由于閃蒸主要受溫度、壓力和時間的影響，難以保證閃蒸效率達(dá)到100%，原油在常壓塔最佳閃蒸條件下閃蒸效率最高僅75%，大量輕組分混雜在液相中，需要在提餾段拔出。

常壓塔提餾段塔內(nèi)件選型現(xiàn)有塔內(nèi)件主要分為塔板和填料，它們各有優(yōu)缺點，適用范圍各不相同。針對常壓塔提餾段（下稱提餾段）的特定操作狀況和分離要求，塔內(nèi)件選型應(yīng)從分離效率，配套塔內(nèi)件，經(jīng)濟(jì)性，操作安全性等方面考慮。

（1）分離效率

塔內(nèi)件的分離效率決定于被分離物系的性質(zhì)，操作狀態(tài)（壓力，溫度，流量等）以及塔內(nèi)件的類型及性能。塔的操作處于真空或低液量下時，填料的分離效率明顯高于塔板。塔的操作處于高壓或高液量下時，塔板占有一定的優(yōu)勢，分離效率較高。另外提餾段操作屬于液膜阻力控制，因此從分離效率方面考慮最好是選用塔板。

（2）配套塔內(nèi)件

提餾段一般分離空間小，大多只有2~5層塔板的高度。若選用填料，安裝液體收集再分布器和氣體分布器難度較大且填料對汽液的分布要求很高。而塔板對液體和汽體的初始分布的要求不那么高，閃蒸段流下來的液體很容易被提餾段最上層塔板收集和分布。因此從配套塔內(nèi)件方面考慮提餾段塔內(nèi)件選用塔板。

（3）經(jīng)濟(jì)性

填料及其配套內(nèi)件的成本遠(yuǎn)高于塔板，因此，在工藝條件許可時，選用塔板更為經(jīng)濟(jì)合理。

（4）操作安全性

一般填料抗堵塞性能較差，難以滿足提餾段的苛刻要求，而塔板抗堵塞性能較好，可以保證長周期安全運(yùn)行。

綜合考慮上述四方面，提餾塔內(nèi)件選用塔板較好。

提餾塔板的選擇盡管精餾塔板有多種性能評價方法，如操作性能圖、多因素比較法、模糊綜合評價法等，可供借鑒。但由于提餾段操作狀況和要求不同于精餾段，為工業(yè)選型提供理論依據(jù)的綜合評判因素也不同于精餾段，為此提出了提餾塔板工業(yè)選型的基本思路和工業(yè)四因素模糊綜合評價法2。

提餾塔板的工業(yè)選型

提餾塔板的結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量利用氣體上升時的動能推動液體前進(jìn)，設(shè)法使氣液在板上同向流動，以便減小液面落差；同時盡量提高氣速和氣體吹出分布點數(shù)，提高液體表面積，增大輕組分逸出機(jī)率，提高提餾效率，降低汽提蒸汽用量或再沸汽量，減少能耗；在保證較大的氣速和液體充分分散的前提下，降低塔板壓力降、霧沫夾帶和泄露，提高液體界面更新機(jī)率，達(dá)到較高的提餾板效率；另外還應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)，提高板強(qiáng)度，保證長周期運(yùn)行。

提餾塔板工業(yè)四因素模糊綜合評價法

塔板冷模開發(fā)研究中，可利用塔板流體力學(xué)參數(shù)（如干板壓力降、濕板壓力降、板面流動狀況、泄露、霧沫夾帶、處理能力、操作彈性、操作難度以及空間利用率等）和傳質(zhì)參數(shù)（塔板冷模效率和氣液相介質(zhì)適應(yīng)性等）對其進(jìn)行評判，根據(jù)評判結(jié)果確定實驗室開發(fā)是否成功，為工業(yè)中試提供參考。由于實驗室數(shù)據(jù)不同于工業(yè)數(shù)據(jù)，提餾塔板性能評價還受原料的性質(zhì)、塔的整體操作適應(yīng)性、投資、收益以及計量、儀表和使用系統(tǒng)穩(wěn)定性等各方面因素影響。為了使提餾塔板的工業(yè)評價客觀、簡單、準(zhǔn)確,對提餾塔板評價有關(guān)因素進(jìn)行分析，后選用易于從工業(yè)塔設(shè)備中準(zhǔn)確得到且能全面反映提餾塔性能的四個因素：

（1）塔底蒸出物殘余量：它是提餾段操作狀況好壞的標(biāo)志，綜合反映了提餾塔板的干板壓力降、濕板壓力降、板面流動狀況、泄露、霧沫夾帶等流體力學(xué)性能和提餾板傳質(zhì)性能及提餾效率等。塔底蒸出物殘余量越少，表明塔板的流體力學(xué)、傳質(zhì)和提餾效果越好。

塔底蒸出物殘余數(shù)=某提餾板塔底餾出物殘余量/F1浮閥塔底餾出物殘余量。

（2）提餾操作成本：它是以進(jìn)料溫度和汽提蒸汽用量或再沸器再沸溫度為指標(biāo)，反映了提餾段塔板的汽液兩相接觸狀況和汽相動能使用情況。提餾段汽提蒸汽用量越少或再沸器再沸溫度越低，則提餾操作成本越低，說明提餾段塔板的汽液兩相接觸狀況良好，汽相動能利用充分。

提餾操作成本數(shù)=某提餾塔板操作成本/F1浮閥塔板操作成本或某提餾塔板汽提蒸汽用量/F1浮閥塔板汽提蒸汽用量或某提餾塔板再沸溫度差/F1浮閥塔板再沸溫度差。

（3）比塔價：它是利用提餾段塔板與某標(biāo)準(zhǔn)塔板（如F1浮閥塔板）投資比值來反映提餾段設(shè)備的相對成本，包括提餾段塔板的設(shè)備費(fèi)、技術(shù)使用費(fèi)、專利費(fèi)、設(shè)計費(fèi)等。比塔價越少，說明投資越少。由于塔板投資相對于所獲經(jīng)濟(jì)效益很低，即使比塔價很高，對提餾塔板整體性能影響相對較小。

比塔價=某提餾塔板投資/F1浮閥塔板投資。

（4）系統(tǒng)適應(yīng)性：它包括提餾塔板的操作彈性與整個塔和整個系統(tǒng)的操作彈性是否適合，提餾塔板抗堵性，汽液流動方向性，對提餾段物料的適應(yīng)性等。

上述四個因素基本體現(xiàn)了“高拔出、低能耗、低成本、長周期”的生產(chǎn)要求。

提餾塔板工業(yè)四因素模糊綜合評價的工業(yè)應(yīng)用

F1浮閥塔板是目前提餾段最常用的塔板之一，導(dǎo)向浮閥塔板是比較適合提餾段操作狀態(tài)和物性的塔板之一，NS導(dǎo)向提餾塔板是針對提餾段大液量、小氣量、易堵塞和不同于精餾段的分離要求所研制開發(fā)的新型高性能塔板。用提餾塔板工業(yè)四因素模糊工業(yè)評價法可對這三種塔板在0.25Mt/a常壓塔應(yīng)用結(jié)果進(jìn)行工業(yè)性能評價。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

蒲富永 - 教授 - 西南大學(xué)