精馏塔在实际运行中,由于气液相传质阻力、混合、雾沫夹带等原因,气液相的组成与平衡状态有所偏离,所以在确定实际塔板数量时,应考虑塔板效率。系统物性、流体力学、操作条件和塔板结构参数等都对塔板效率有影响,塔板效率还不能精确地预测。
塔板效率一般是根据经验来确定的。常用的经验关联式是基于一些工业装置的数据,分析归纳成为经验式求取塔的效率,适用于一般烃类物系和化学物系的大多数设计。如德里卡默和布罗德福(Drickarner,H.G.和Bradford,J.R.)经验关系曲线、奥康奈尔(0’Connell,H.E.)经验关系曲线等。对于丙烯精馏塔来说,一般塔的操作压力在2.0御a左右,塔顶塔底平均温度在53℃左右,该温度下其进料粘度为0.055~0.065rnPa·S,丙烯一丙烷相对挥发度为1.2。
影响塔板效率因素理论分析:
丙烯精馏塔板效率经验关系曲线和实际运行结果均可达到95%,文献报道的数据甚至高达100%以上。从物系分析来看,丙烯精馏操作压力高,意味着操作温度高,液相粘度和相对挥发度均较小,均对提高塔板效率有利。随着装置规模日趋大型化,精馏塔直径随之增大,塔内液流长度增加,减少了液流的轴向返混,增加了液体与汽体的接触传质时间,也对提高塔板效率有利。文献。J分析认为:“塔内液体流过塔板时,不起返混作用,故液体进入塔板时含低沸物较多,经过两相汽液接触,离开此塔板时,则含量变低,上升蒸气与进入塔板的液体接触,致使蒸汽离开塔板时的组成,较离开塔板的液体的平衡蒸气组成高”。又认为:“在C2~C4烃类的加压普通精馏时,应用浮阀塔全塔效率经常在100%左右,有时可超过100%,若在加压下进行丙烯一丙烷的分离,则塔板效率超过100%”。
改进措施:
(1)采用PR0/Ⅱ软件,选用正确的热力学方法和丙烯一丙烷二元交互作用参数,模拟计算结果与实际情况符合良好。
(2)通过模拟计算与实际情况的对比和理论分析认为.丙烯精馏塔板效率可达100%甚至100%以上。
(3)气体分馏装置新建和扩建改造,应根据企业实际情况确定合理的丙烯收率和丙烷纯度;丙烯精馏塔的设计可选取较高的塔板效率,兼顾考虑原料变化情况,建议塔板效率选取范围为93%~98%。