精馏实训岗位说明书.docx

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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

T101

筛板精馏塔

100长4500，不锈钢

共15个塔节

V101

回流罐

DN150长300，玻璃

V102

真空缓冲罐

DN159长400，不锈钢

V103

塔顶出料罐

DN200长450，不锈钢

有玻璃液位计

V104

塔釜出料罐

DN400长540，不锈钢

有玻璃液位计

V105

原料罐

DN500长500，不锈钢

有玻璃液位计

V106

取样罐I

DN76长200，不锈钢

V107

取样罐II

DN76长200，不锈钢

V108

取样罐III

DN76长200，不锈钢

V109

取样罐IV

DN76长200，不锈钢

E101

塔顶冷凝器

DN159长1400，不锈钢

22根DN12翅片管

E102

进料预热器

DN57长500，不锈钢

内装1.5KW加热器

E103

再沸器

DN400长600，不锈钢

内装32KW加热器

E104

塔釜冷却器

DN108长400，不锈钢

19根DN12列管

P101

回流泵

WB50/025

P102

采出泵

WB50/025

P103

真空泵

XZ-2

P104

原料泵

WB50/025

SIC01

真空泵变频器

E310-401-H3

SIC02

回流泵变频器

E310-401-H3

SIC03

采出泵变频器

E310-401-H3

SIC04

原料泵变频器

E310-401-H3

FIC101

进料流量1

LZB-10（2.5-25L/h）

FI102

进料流量2

LZB-15（40-400L/h）

FIC103

回流流量

LZB-10（4-40L/h）

FI104

塔顶采出流量

LZB-10（2.5-25L/h）

FI105

塔顶冷凝器冷却水流量

LZB-25（100-1000L/h）

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

VA101

真空缓冲罐放空阀

DN15不锈钢球阀

VA102

真空缓冲罐放液阀

DN15不锈钢球阀

VA103

塔釜冷却器流量阀

DN15不锈钢球阀

VA104

下料总阀1

DN25不锈钢球阀

VA105

塔釜出料罐放空阀

DN15不锈钢球阀

VA106

塔釜出料电磁阀

DN25常闭不锈钢电磁阀

VA107

塔釜出料罐放料阀

DN25不锈钢球阀

VA108

原料液取样阀

DN15宝塔阀

铜

VA109-121

塔体进料阀

DN15不锈钢球阀

VA122

塔釜放空阀

DN15不锈钢球阀

VA123

塔体放料阀

DN15不锈钢球阀

VA124

塔体放空阀

DN15不锈钢球阀

VA125

塔体真空阀

DN15不锈钢球阀

VA126

回流阀

DN15不锈钢球阀

VA127

采出阀

DN15不锈钢球阀

VA128

切换阀

DN15不锈钢球阀

VA129

回流流量调节阀

DN15不锈钢球阀

VA130

采出流量调节阀

DN15不锈钢球阀

VA131

回流泵入口阀

DN15不锈钢球阀

VA132

原料罐放料阀

DN25不锈钢球阀

VA133

进料流量调节阀

转子流量计

VA134

进料流量调节阀

DN15不锈钢闸板阀

VA135

原料进塔顶冷凝器切换阀

DN25不锈钢球阀

VA136

预热器切换阀

DN15不锈钢球阀

VA137

塔顶产品罐真空控制阀

DN15不锈钢球阀

VA138

塔顶冷却水调节阀

DN15不锈钢闸阀

VA139

塔顶冷却水旁路调节阀

DN15不锈钢球阀

VA140

塔顶冷却水控制电磁阀

DN15不锈钢电磁阀

220V常开

VA141

塔顶产品罐放空阀

DN15不锈钢球阀

VA142

塔顶产品罐回料阀

DN15不锈钢球阀

VA143

塔顶产品罐放料阀

DN15宝塔阀

铜

VA144

原料罐回料阀

DN15不锈钢球阀

VA146

下料总阀2

DN15不锈钢球阀

VA147

塔顶产品罐真空取样进料阀

DN15不锈钢球阀

VA148

塔顶产品罐真空取样放空阀

DN10针阀

铜

VA149

塔顶产品罐真空取样放料阀

DN15宝塔阀

铜

VA150

塔顶真空取样进料口阀

DN15不锈钢球阀

VA151

塔顶真空取样放空阀

DN10针阀

铜

VA152

塔顶真空取样放料阀

DN15宝塔阀

铜

VA153

进料真空取样进料口阀

DN15不锈钢球阀

VA154

进料真空取样放空阀

DN10针阀

铜

VA155

进料真空取样放料阀

DN15宝塔阀

铜

VA156

塔釜真空取样进料口阀

DN15不锈钢球阀

VA157

塔釜真空取样放空阀

DN10针阀

铜

VA158

塔釜真空取样放料阀

DN15宝塔阀

铜

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

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

进料流量2

FI102

转子流量计

LZB-15;40-400L/h

回流流量

FIC103

转子流量计

LZB-10;10-100L/h

就地

AI-519FV24X3S4

B17

变频器2

塔顶采出流量

FI104

转子流量计

LZB-10;4-40L/h

AI-501FV24S

B18

塔顶冷凝器

冷却水流量

FI105

转子流量计

LZB-25；100-1000L/h

AI-501FS

塔釜冷却器

冷却水流量

FI106

转子流量计

LZB-15;40-400L/h

就地

总水表

FI107

水表

塔釜出料罐液位

LI101

玻璃管液位

就地

再沸器液位

LIC102

磁翻转液位计1000mm

就地

AI-519FV24X3S4

B12

常闭电磁阀

原料罐液位

LI103

玻璃管液位

就地

LI107

压差传感器

0-1000mmH2O

AI-501FV24S

B15

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

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

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

塔釜压力

传感器

PI103

真空传感器

-100--60KPa

AI-501FV24S

B20

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

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

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

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

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

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

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

进料液体温度

TIC121

温度传感器

Pt100（尾长150mm、3吩外扣）

AI-519FL1L1X3S4

B21

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

再沸器加热功率

EIC101

三相功率变送器

0--25KW

AI-519FX3S4

B22

380V

加热棒

总功率电表

EI102

三相380V

电功率表

电表

·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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