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精馏实训岗位说明书
精馏实训岗位说明书
天津大学化工基础实验中心
2014.12
第5章精馏操作岗位实训
5-1实训目的
(1)了解精馏操作基本原理和基本工艺流程、了解精馏塔等主要设备的结构特点、工作原理和性能参数、了解液位、流量、压力、温度等工艺参数的测量原理和操作方法。
(2)能够根据工艺要求进行精馏生产装置的间歇或连续操作;能够在操作进行中熟练调控仪表参数,保证生产维持在工艺条件下正常进行。
能实现手动和自动无扰切换操作。
能熟练操控DCS控制系统。
(3)能根据异常现象分析判断故障种类、产生原因并排除处理。
(4)能够完成精馏过程的性能测定。
5-2精馏的基本原理
精馏实训采用的混合液体物系是乙醇和水,其分离原理是根据乙醇和水挥发度(或沸点)的差异,使混合液得以分离。
其中乙醇称为易挥发组分(或轻组分),水称为难挥发组分(或重组分)。
操作中,通过精馏板上汽、液两相的直接接触,使易挥发组分-乙醇由液相向汽相传递,难挥发组分-水由汽相向液相传递,汽、液两相之间发生质量传递过程。
最终,由塔顶得到易挥发组份含量较高的乙醇溶液,由塔底得到难挥发组份含量较高的水溶液。
5-3精馏操作工艺流程、主要设备及仪表控制
(1)精馏实训装置工艺流程图见图5-l
图5-1带有控制点的精馏工艺流程图
(2)精馏实训装置主要设备技术参数见表5-l
表5-1精馏实训装置主要设备技术参数
序号
代码
阀门名称及作用
技术技术参数
备注
1
T101
筛板精馏塔
100长4500,不锈钢
共15个塔节
2
V101
回流罐
DN150长300,玻璃
3
V102
真空缓冲罐
DN159长400,不锈钢
4
V103
塔顶出料罐
DN200长450,不锈钢
有玻璃液位计
5
V104
塔釜出料罐
DN400长540,不锈钢
有玻璃液位计
6
V105
原料罐
DN500长500,不锈钢
有玻璃液位计
7
V106
取样罐I
DN76长200,不锈钢
8
V107
取样罐II
DN76长200,不锈钢
9
V108
取样罐III
DN76长200,不锈钢
10
V109
取样罐IV
DN76长200,不锈钢
11
E101
塔顶冷凝器
DN159长1400,不锈钢
22根DN12翅片管
12
E102
进料预热器
DN57长500,不锈钢
内装1.5KW加热器
13
E103
再沸器
DN400长600,不锈钢
内装32KW加热器
14
E104
塔釜冷却器
DN108长400,不锈钢
19根DN12列管
15
P101
回流泵
WB50/025
16
P102
采出泵
WB50/025
17
P103
真空泵
XZ-2
18
P104
原料泵
WB50/025
19
SIC01
真空泵变频器
E310-401-H3
20
SIC02
回流泵变频器
E310-401-H3
21
SIC03
采出泵变频器
E310-401-H3
22
SIC04
原料泵变频器
E310-401-H3
23
FIC101
进料流量1
LZB-10(2.5-25L/h)
24
FI102
进料流量2
LZB-15(40-400L/h)
25
FIC103
回流流量
LZB-10(4-40L/h)
26
FI104
塔顶采出流量
LZB-10(2.5-25L/h)
27
FI105
塔顶冷凝器冷却水流量
LZB-25(100-1000L/h)
28
FI106
塔釜冷却器冷却水流量
LZB-15(40-400L/h)
精馏操作主要设备简介:
·塔顶冷凝器使用列管式冷却器,换热管采用紫铜管轧制出的散热翅片,整体换热面积大,体积小,重量轻,适用于粘度低和较清洁的流体冷却。
图5-2塔顶冷凝器部件图
·筛板塔内装14块水平塔板,板上均布许多圆形小孔,形状如筛;并装有溢流管。
操作时,液体由塔顶进入,经溢流管逐板下降,并在板上积存液层。
蒸气由塔底进入,经筛孔上升穿过液层,鼓泡而出,因而两相可以充分接触,并相互作用。
筛板塔结构简单、造价低;气流压降小、板上液面落差小;板效率高。
图5-3精馏塔筛板部件图
图5-4精馏塔体部件图
·再沸器使液体再一次升温汽化。
其结构与冷凝器相似。
它使精馏塔底液相的重组分气化,气相向上流动,与从回流罐回流的轻组分液相在塔板上进行多次部分气化和部分冷凝,从而使混合物达到高纯度的分离。
图5-5再沸器部件图
(3)精馏实训装置主要阀门名称及作用见表5-2
表5-2精馏实训装置主要阀门名称及作用
序号
代码
阀门名称及作用
技术参数
备注
1
VA101
真空缓冲罐放空阀
DN15不锈钢球阀
2
VA102
真空缓冲罐放液阀
DN15不锈钢球阀
3
VA103
塔釜冷却器流量阀
DN15不锈钢球阀
4
VA104
下料总阀1
DN25不锈钢球阀
5
VA105
塔釜出料罐放空阀
DN15不锈钢球阀
6
VA106
塔釜出料电磁阀
DN25常闭不锈钢电磁阀
7
VA107
塔釜出料罐放料阀
DN25不锈钢球阀
8
VA108
原料液取样阀
DN15宝塔阀
铜
9
VA109-121
塔体进料阀
DN15不锈钢球阀
10
VA122
塔釜放空阀
DN15不锈钢球阀
11
VA123
塔体放料阀
DN15不锈钢球阀
12
VA124
塔体放空阀
DN15不锈钢球阀
13
VA125
塔体真空阀
DN15不锈钢球阀
14
VA126
回流阀
DN15不锈钢球阀
15
VA127
采出阀
DN15不锈钢球阀
16
VA128
切换阀
DN15不锈钢球阀
17
VA129
回流流量调节阀
DN15不锈钢球阀
18
VA130
采出流量调节阀
DN15不锈钢球阀
19
VA131
回流泵入口阀
DN15不锈钢球阀
20
VA132
原料罐放料阀
DN25不锈钢球阀
21
VA133
进料流量调节阀
转子流量计
22
VA134
进料流量调节阀
DN15不锈钢闸板阀
23
VA135
原料进塔顶冷凝器切换阀
DN25不锈钢球阀
24
VA136
预热器切换阀
DN15不锈钢球阀
25
VA137
塔顶产品罐真空控制阀
DN15不锈钢球阀
26
VA138
塔顶冷却水调节阀
DN15不锈钢闸阀
27
VA139
塔顶冷却水旁路调节阀
DN15不锈钢球阀
28
VA140
塔顶冷却水控制电磁阀
DN15不锈钢电磁阀
220V常开
29
VA141
塔顶产品罐放空阀
DN15不锈钢球阀
30
VA142
塔顶产品罐回料阀
DN15不锈钢球阀
31
VA143
塔顶产品罐放料阀
DN15宝塔阀
铜
32
VA144
原料罐回料阀
DN15不锈钢球阀
33
VA146
下料总阀2
DN15不锈钢球阀
34
VA147
塔顶产品罐真空取样进料阀
DN15不锈钢球阀
35
VA148
塔顶产品罐真空取样放空阀
DN10针阀
铜
36
VA149
塔顶产品罐真空取样放料阀
DN15宝塔阀
铜
37
VA150
塔顶真空取样进料口阀
DN15不锈钢球阀
38
VA151
塔顶真空取样放空阀
DN10针阀
铜
39
VA152
塔顶真空取样放料阀
DN15宝塔阀
铜
40
VA153
进料真空取样进料口阀
DN15不锈钢球阀
41
VA154
进料真空取样放空阀
DN10针阀
铜
42
VA155
进料真空取样放料阀
DN15宝塔阀
铜
43
VA156
塔釜真空取样进料口阀
DN15不锈钢球阀
44
VA157
塔釜真空取样放空阀
DN10针阀
铜
45
VA158
塔釜真空取样放料阀
DN15宝塔阀
铜
46
VA159
原料罐真空阀
DN15不锈钢球阀
(4)精馏实训装置流程简述
精馏操作的原料液为乙醇-水(15-20%)混合液,塔顶馏出液为高纯度的乙醇产品,塔釜残液主要是水和少量乙醇组分。
原料液行走路径为从原料罐V105—通过进料泵P104—阀门VA132—阀门VA136—阀门VA133—大转子流量计F102—进料预热器E102—阀门VA121—从第十四块板进入筛板精馏塔T101;或者原料液通过进料泵P104—阀门VA135—塔顶冷凝器E101—阀门VA133—大转子流量计F102—进料预热器E102—阀门VA121—从第十四块板进入筛板精馏塔T101的塔釜再沸器内。
冷却水一路经过阀门VA103—转子流量计F106—进入塔釜冷却器E104;另一路经过阀门VA140—阀门VA138—转子流量计F105—进入塔顶冷凝器E101。
塔釜内的原料液经加热沸腾后所产生蒸汽,经过塔顶冷凝器冷凝并冷却后流入回流罐V101。
全回流操作时,冷凝液由采出泵P102输送—经阀门VA129—转子流量计F103—阀门VA126—回流至筛板精馏塔T101内。
部分回流操作时,冷凝液一部分经过阀门VA131由回流泵P101输送—经转子流量计F103—回流至精馏塔T101内;另一部分由采出泵P102输送—经阀门VA130—转子流量计F104—阀门VA127—输送到塔顶出料罐V103中。
塔釜中的液体,一部分经再沸器E103回精馏塔,继续维持上升蒸汽的产生,另一部分通过电磁阀VA106控制,作为塔底采出产品,其原理是依靠液位差将塔釜液体输送到塔釜出料罐V104内。
电磁阀VA106和LIC102构成串级控制回路,控制调节精馏塔液位。
再沸器用电加热棒加热,加热功率由EIC101控制。
真空操作时,原料罐V105打开阀门VA159;精馏塔T101打开阀门VA125;塔顶出料罐V103打开阀门VA137;塔釜出料罐V104打开阀门VA105到真空缓冲罐V102,空气最终被真空泵P103排出。
(5)精馏实训装置控制仪表面板图见图5-6
图5-6精馏实训装置面板图
(6)精馏实训装置仪表控制参数见表5-3
表5-3精馏实训设备检测参数
序号
测量参数
仪表位号
检测仪表
显示仪表
表号
执行机构
1
进料流量1
FIC101
转子流量计
LZB-10;10-100L/h
就地
AI-519FV24X3S4
B16
变频器1
2
进料流量2
FI102
转子流量计
LZB-15;40-400L/h
3
回流流量
FIC103
转子流量计
LZB-10;10-100L/h
就地
AI-519FV24X3S4
B17
变频器2
4
塔顶采出流量
FI104
转子流量计
LZB-10;4-40L/h
AI-501FV24S
B18
5
塔顶冷凝器
冷却水流量
FI105
转子流量计
LZB-25;100-1000L/h
AI-501FS
B3
6
塔釜冷却器
冷却水流量
FI106
转子流量计
LZB-15;40-400L/h
就地
7
总水表
FI107
水表
B2
8
塔釜出料罐液位
LI101
玻璃管液位
就地
9
再沸器液位
LIC102
磁翻转液位计1000mm
就地
AI-519FV24X3S4
B12
常闭电磁阀
10
原料罐液位
LI103
玻璃管液位
就地
LI107
压差传感器
0-1000mmH2O
AI-501FV24S
B15
11
塔顶产品罐液位
LI104
玻璃管液位
就地
LI105
压差传感器
0-1000mmH2O
AI-501FV24S
B13
12
回流罐液位
LIC106
玻璃段
就地
压差传感器
0-1000mmH2O
AI-519FL1V24X3S4
B14
变频器,液位上限报警
13
真空罐
塔顶压力
PI102
真空表
-100-0KPa
就地
PIC101
真空传感器
-0.1-0MPa
AI-519FV24X3S4
B19
变频器4
14
塔釜压力
传感器
PI103
真空传感器
-100--60KPa
AI-501FV24S
B20
15
1板汽相温度
2板汽相温度
3板汽相温度
TI101
TI102
TI103
温度传感器
Pt100(尾长150mm、3吩外扣)
AI-704FJ0J0J0S
B4
16
4板汽相温度
5板汽相温度
6板汽相温度
TI104
TI105
TI106
温度传感器
Pt100(尾长150mm、3吩外扣)
AI-704FJ0J0J0S
B5
17
7板汽相温度
8板汽相温度
9板汽相温度
TI107
TI108
TI109
温度传感器
Pt100(尾长150mm、3吩外扣)
AI-704FJ0J0J0S
B6
18
10板汽相温度
11板汽相温度
12板汽相温度
TI110
TI111
TI112
温度传感器
Pt100(尾长150mm、3吩外扣)
AI-704FJ0J0J0S
B7
19
13板汽相温度
14板汽相温度
再沸器液相温度
TI113
TI114
TI115
温度传感器
Pt100(尾长150mm、3吩外扣)
AI-704FJ0J0J0S
B8
20
回流液温度
塔顶冷凝器冷却水出口温度
冷凝液温度
TI116
TI117
TI118
温度传感器
Pt100(尾长150mm、3吩外扣)
AI-704FJ0J0J0S
B9
21
塔顶冷凝器冷却水出口温度
塔顶出料罐内温度
再沸器汽相温度
TI119
TI120
TI125
温度传感器
Pt100(尾长150mm、3吩外扣)
AI-704FJ0J0J0S
B10
22
进料液体温度
TIC121
温度传感器
Pt100(尾长150mm、3吩外扣)
AI-519FL1L1X3S4
B21
23
塔釜出料液体温度
塔釜冷却器冷却水出口温度
塔釜冷却器冷却水入口温度
TI122
TI123
TI124
温度传感器
Pt100(尾长150mm、3吩外扣)
AI-704FJ0J0J0S
B11
24
再沸器加热功率
EIC101
三相功率变送器
0--25KW
AI-519FX3S4
B22
380V
加热棒
25
总功率电表
EI102
三相380V
电功率表
电表
B1
·真空缓冲罐V102压力PIC101检控参数关联图:
图5-7真空缓冲罐V102压力PIC101检控参数关联图
·回流罐V101液位LIC106检控参数关联图:
图5-8回流罐V101液位LIC106检控参数关联图
·回流流量FIC103检控参数关联图:
图5-9回流流量FIC103检控参数关联图
·进料流量FIC101检控参数关联图:
图5-10进料流量FIC101检控参数关联图
·进料温度TIC121检控参数关联图:
图5-11进料温度TIC121检控参数关联图
·再沸器E103加热功率EIC101检控参数关联图:
图5-12再沸器E103加热功率EIC101检控参数关联图
5-4单元项目训练
(1)工艺文件准备:
能识记精馏生产过程工艺文件,能识读精馏岗位的工艺流程图、实训设备示意图、实训设备的平面和立面布置图,能绘制工艺配管简图,能识读仪表联锁图。
了解精馏塔、塔釜再沸器、塔顶全凝器等主要设备的结构和布置。
(2)开车前的动、静设备检查训练:
检查原料预热器、塔顶冷凝器、塔釜再沸器、各管件、仪表、精馏塔及附属设备是否完好,检查阀门、分析取样点是否灵活好用以及管路阀门是否有漏水现象。
(3)检查原料液及冷却水、电气等公用工程的供应情况训练:
·检查原料罐内阀门是否处于正确位置,原料加入口是否畅通,没有堵塞情况。
·检查上水管线是否正常,水流量是否达到要求。
·检查电器仪表柜处于正常后接通动力电源,电器仪表柜三块指针电压表均指向380V,说明动力电源已经接入。
按下电器仪表柜总电源开关绿色按钮使仪表上电,整套实训设备处于准备开启状态。
·按照常用仪表的使用方法,对仪表及主要部件是否正常作出判断。
·打开设备总电源,巡视仪表。
观察仪表有无异常(PV和SV显示是否在闪动,一般闪动即表示仪表异常)。
·打开计算机,双击屏幕桌面上的“精馏实验”图标进入软件,登陆系统后,检查软件仪表传输是否正常,即逐一对照仪表及软件窗口的相应显示,观察其是否一致(一致则软件正常,否之则为不正常。
)
(4)制定开车步骤、编制好岗位操作规程、制定操作记录表格的训练
操作记录表格详见表5-4、表5-5、表5-6、表5-7。
表5-4精馏实训装置原始数据记录表(塔板温度℃)设备编号:
序号
时间
第1板
TI101
第2板
TI102
第3板
TI103
第4板
TI104
第5板
TI105
第6板
TI106
第7板
TI107
第8板
TI108
第9板
TI109
第10板
TI110
第11板
TI111
第12板
TI112
第13板
TI113
第14板
TI114
备注
实习日期:
实验人签字:
表5-5精馏实训装置原始数据记录表(测控点温度℃)设备编号:
序号
时间
进料液体温度
再沸器内液相温度
再沸器内气相温度
冷凝液
温度
回流液
温度
塔顶冷凝器冷却水入口温度
塔顶冷凝器冷却水出口温度
塔釜冷却器冷却水入口温度
塔釜冷却器冷却水出口温度
塔顶出料罐内液体温度
塔釜出料液体温度
实习日期:
实验人签字:
表5-6精馏实训装置原始数据记录表(流量、液位、压力)设备编号:
序号
时间
进料流量
回流液流量
塔顶采出液流量t
塔顶冷凝器冷却水流量
再沸器
液位
塔顶产品罐液位
回流罐
液位
原料罐
液位
真空罐塔顶压力Kpa
塔釜压力
Kpa
备注
注;流量单位:
m3/h液位单位:
mmH2O
实习日期:
实验人签字:
表5-7精馏实训装置原始数据记录表(变频、功率、水电表)设备编号:
序号
时间
回流泵P101
UF2(S2)
采出泵P102
UF4(S3)
真空泵P103
UF2(S1)
进料泵P104
UF1(S4)
再沸器加热功率Kw
电表B1
水表B2
塔顶样品
塔釜样品
进料样品
备注
温度(℃)
酒精计读数
温度(℃)
酒精计读数
温度(℃)
酒精计读数
实习日期:
实验人签字:
(
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