操作彈性

操作彈性是指上升氣體速度的最小允許值(負荷下限)到最大允許值(負荷上限)之間的範圍。上升氣體速度在此範圍內變動時,精餾塔能在一定的分離效果下,維持正常操作。

基本介紹

  • 中文名:操作彈性
  • 外文名:operation flexibility
  • 定義:最大負荷對最小負荷之比
  • 意義:衡量板式塔性能的指標
負荷性能圖,操作點的確定,操作彈性,

負荷性能圖

板式塔的負荷性能圖是用以表示塔盤上氣液兩相能正常流通、且保持相當塔板效率的穩定操作範圍。超越此範圍,塔的正常操作就遭到破壞。氣液流量、物系性質、塔板結構等因素都會影響塔的操作。
在負荷性能圖上,不同類型的塔盤,有不同的界限曲線。對於溢流式無升氣管的塔盤(如篩板、浮閥或舌形等),可用下列一些曲線來確定其穩定操作區(圖2-30)。
(1)氣相下限操作線。例如篩板塔、舌形塔的漏液線,浮閥塔的下限閥孔動能因子線等。低於此線時,氣液相間不能正常接觸。
(2)過量霧沫夾帶線。氣速超過此線時,霧沫夾帶過量而使塔板效率降低過多(一般精餾的霧沫夾帶允許限為0.1kg/kg上升氣)。
(3)液相下限線。當塔盤上的液體流量過小,使堰上液流高度小於6mm時,就不能保證液流在塔盤上均勻分布。
(4)液相上限線。如果液體在降液管內的停留時間不足,泡沫未能分離而引起泡沫夾帶,此即所謂氣相返混,因而降低了塔板效率。
(5)液泛線。氣液流量超過此線則造成液泛。這是由於氣液流量過大時,使氣相通過一層塔板的壓力降過大,同時液相通過降液管的推動力減小、阻力增大,引起降液管液泛,破壞塔的正常操作。
圖中各曲線所圍成的陰影區域,表示塔盤的穩定操作區。然而各線的相對位置會因塔盤型式的不同而改變,即使同一塔型,結構參數的變化也會引起圖線的移動。例如降液管設計得太小,液相上限線就將左移,甚至可使液泛線位於區域之外。這表示在發生液泛之前,液相流量已受降液管的最大負荷所限制。
對於不同塔型也會出現不同的界限曲線。例如泡罩塔的負荷性能圖主要差別是:液相下限線變為“錐流線’’;氣速下限線是脈動線;且在氣速下限線的右側還有一條傾流線。
操作彈性
圖2-30

操作點的確定

如果塔盤在一定的氣液比下操作,
為定值,則塔盤的操作可用通過原點、斜率為
的直線來表示。圖2-30中的OAB、OCD、OEP就分別代表不同氣液比的三條操作線。各線在負荷性能圖上的兩個交點,分別表示操作負荷的上、下限,它們是:
OAB——上限B為過量霧沫夾帶,下限A為液層過低;
OOD——上限D為液泛,下限C為漏液;
OEF——上限F因降液管過小,下限E為漏液。
由此可見,同一塔盤因操作情況不同,控制其負荷的上、下限條件也不盡相同。
由此可知,當塔盤設計完成後,負荷性能圖及操作線也就肯定了,但最好使操作點位於操作線的上、下負荷間的適當位置上。生產中常有超負荷或減負荷運行的情況,如果操作點太靠近上限或下限,則負荷變動時就很容易超越穩定操作區,導致坍板效率急速下降,甚至破壞操作。因此在設計完成後,一定要作出負荷性能圖,確定負荷上、下限,以檢查操作點的位置。如果發現操作點位置不合適,則必須調整結構參數,以獲得滿意的上限或下限負荷數據。

操作彈性

操作彈性是衡量板式塔性能的指標之一。操作彈性通常定義為最大負荷對最小負荷之比。
由於在極限負荷下塔板效率降低, 因之需要有一個適應各種塔型的關於操作彈性的共同比較標準,有提出將操作彈性定義為同樣使塔板效率下降15%(也有定為5%)的高負荷與低負荷值之比。根據這一定義,應在負荷性能圖上作出等效率曲線,使操作線與之相交,從而確定出保持一定塔板效率的上、下限負荷,共比值即是操作彈性。但尚無把握繪製等效率曲線。
操作彈性大的塔,適應性好,但決不能認為操作彈性越大越好。以蒸餾為例,若操作範圍很寬,勢必要求再沸器、冷凝器等附屬設備都很大,這是很不經濟的。人們也希望定出填料塔的操作彈性,但這個概念還未普遍形成。

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