精馏塔压力波动不稳？5 种控制方案对症解决

精馏塔的设计过程中，精馏塔压力的控制方案决定了精馏塔能否安全稳定运行，产品质量能否满足要求。通常，精馏塔压力控制方案主要包括以下5种：

a. 惰性气体控制压力；

b. 调节冷凝器的制冷剂用量；

c. 控制冷凝器的有效面积；

d. 热旁路的控制方法；

e. 真空装置控制压力。

一、 惰性气体控制压力

一般在精馏塔全凝或塔顶的不凝性气体很少的情况下采用惰性气体控制压力，即通过补充惰性气体（一般为氮气）来控制精馏塔压力，而少量的不凝性气体则使用分程控制原理进行周期性的合理排放。惰性气体控制压力主要流程如图所示， 压力传感器PC可以设置在气相管线或塔顶之上，当不凝性气体积聚或其他原因导致压力升高后，排气阀门V2打开，塔顶压力随之下降至设定值，而当压力不足时，则打开惰性气体阀门V1，塔顶压力相应升高，以此保证塔顶压力的稳定。该压力控制方案通常应用于常压塔和正压塔。

惰性气体控制压力流程

二、调节冷凝器的制冷剂用量

该方法通过塔顶或气相管线上的压力传感器直接控制冷凝器的制冷剂（通常为冷却水）用量，以此改变塔顶的冷凝量。

其传热基本方程为：

Q=KFΔTm

式中 F———传热面积，m2；

K———传热系数，W/（m2·K）；

ΔTm———流体平均温差，K。

通过调节冷却水流量来控制冷凝率的主要流程如下图所示（其中，FC为流量控制器）。当塔顶压力升高时，调节阀开度增加，冷却水量增加，冷却水出口温度下降，ΔTm增加，由于F不变，冷凝率增加，则塔压下降直到设定值，反之亦然。

调节冷却水流量来控制冷凝率流程

三、控制冷凝器的有效面积

通过冷凝器的有效面积来控制精馏塔压力的方法也称为浸没式冷凝器压力控制方案，采用调节阀对冷凝器的浸没面积进行调节，进而实现控压。调节阀可以设置在塔顶冷凝器与回流罐之间的管线上，俗称“液相卡脖子”，其主要流程如下图所示。当塔顶压力升高时，控制阀的开度增大，冷凝器的有效面积增加，从而加大了塔顶气相冷凝率，此时塔顶压力下降直至设定值，反之亦然。由于采用浸没冷凝器部分面积来进行控压，故而凝液是过冷状态。有学者认为，过冷所需面积可考虑在设计余量中，另有学者认为需考虑25%左右余量， 因此在实际运用中建议按工艺流程的成熟度进行具体考量。

液相卡脖子工艺流程

四、热旁路的控制方法

热旁路控制系统是指除了在精馏塔的塔顶气相出料采用冷凝器冷却后进入回流罐外，还会再增加一根带有控制阀的旁路管线。通常在布置时冷凝器位于回流罐的下方平台，也有直接置于地面的。这种采用浸没式的方法结合温度较高的旁路进行调节，压力传送器可以设置在塔顶或气相出口管线上，其主要流程如下图所示。通过热旁路调节阀的开度调整气相流量，进而调节冷凝器的浸没面积，以此达到控压目的。例如，当压力高于设定值时，调节阀关小，回流罐的压力会因为温度的降低而减小，冷凝器侧受压差影响将减小浸没面积，从而增大冷凝效率而降低塔压，直至达到设定值，反之亦然。

单调节阀热旁路控制方案

五、真空装置控制压力

目前大多数真空蒸馏塔的压力控制借助于蒸汽喷射泵、水喷射泵和电动真空泵实现。通过调节真空系统管路的气量在精馏塔内建立真空环境，一方面可以对设备的负荷进行调整，另一方面也可以控制循环量或不凝气的采出量从而进行压力调节。

01、蒸汽喷射泵

蒸汽喷射泵利用蒸汽作为动力，使系统不凝气抽出以维持塔顶真空度。