蒸馏过程虚拟仿真实验

一、实验目的

1. 了解精馏单元操作的工作原理、精馏塔结构及精馏流程。

2. 了解精馏过程的主要设备、主要测量点和操作控制点，学会正确使用仪表测量实验数据。

3. 了解和掌握 DCS 控制系统对精馏塔控制操作，认识并读懂带有控制点的流程示意图。

4. 根据实验任务要求设计出精馏塔操作条件，能开启精馏塔，调节操作参数，完成分离任务。

5. 了解精馏塔操作规程、熟练精馏塔操作并能够排除精馏塔内出现的异常现象。

6. 学会识别精馏塔内出现的几种操作状态，并分析这些操作状态对塔性能的影响。

二、实验原理

精馏是化工生产中分离互溶液体混合物的典型单元操作，其实质是多级蒸馏，即在一定压力下，利用互溶液体混合物各组分的沸点或饱和蒸汽压不同，使轻组分（沸点较低或饱和蒸汽压较高的组分）汽化，经多次部分液相汽化和部分气相冷凝，使气相中的轻组分和液相中的重组分浓度逐渐升高，从而实现分离。
  精馏过程的主要设备有：精馏塔、再沸器、冷凝器、回流罐和输送设备等。精馏塔以进料板为界，上部为精馏段，下部为提留段。一定温度和压力的料液进入精馏塔后，轻组分在精馏段逐渐浓缩，离开塔顶后全部冷凝进入回流罐，一部分作为塔顶产品（也叫馏出液），另一部分被送入塔内作为回流液。回流液的目的是补充塔板上的轻组分，使塔板上的液体组成保持稳定，保证精馏操作连续稳定地进行。而重组分在提留段中浓缩后，一部分作为塔釜产品（也叫残液），一部分则经再沸器加热后送回塔中，为精馏操作提供一定量连续上升的蒸气气流。

三、实验操作步骤

(一)精馏塔单元基础操作

      1.实验装置实验前准备工作：

  开启总电源，检查水、电、仪表、阀、泵、储罐是否出于正常状态。

       2.开车操作：

  (1)原料进料操作：

  ① 打开阀门 VA02，启动进料泵，半开阀门 VA03，打开塔釜放空阀 VA12，打开塔釜进料阀 VA05，向塔釜加料至 2/3 位置。

  ② 待塔釜料液到指定液位后，关闭阀门 VA05、 VA12、 VA03，再关闭进料泵开关。

  (2)全回流操作：

  ① 打开冷凝水开关，调节适当流量。

  ② 打开导热油出口阀 V29，启动导热油泵，打开阀门 V30，导热油循环。打开导热油罐加热开关调节加热功率，对导热油进行加热，并通过再沸器给精馏塔提供热量，保持塔釜加热功率维持稳定，进行全回流操作。

  ③ 开启加热后每隔五分钟记录一次实验数据（温度、压力、液位、加热功率），实时观测塔内现象。

  ④ 塔内蒸汽由塔釜经各层筛板逐层向上传递，经塔顶冷凝器冷凝后，产生回流，待回流罐有一定料液后，打开回流泵开关，调节回流转子流量计流量（调节方式见附录触摸屏操作，转子流量计不能全关，压力过大会损坏泵），维持回流罐内液位恒定，记录液位恒定后回流转子流量计读数。

  (3)部分回流操作：

  ① 打开阀门 VA02，启动进料泵开关，半开阀门 VA03，打开阀门 VA08，打开任意一个进料板阀门（根据计算所得），打开进料转子流量计，调节进料流量，打开进料预热开关，调节预热温度在 38℃。

  ② 由全回流操作下的回流流量，根据计算回流比分配回流流量和采出流量。打开阀门 VA25，启动塔顶采出泵开关，调节塔顶采出流量。打开阀门 VA20，打开塔釜采出流量计并调节采出流量。

  ③ 随时观察加热功率、塔内温度、塔釜压力、回流量、进料量和采出量等并始终处于稳定状态。每隔 5 分钟记录一次数据（温度、压力、液位、加热功率、流量）。每隔 10 分钟取样分析浓度（塔顶、塔釜、进料）。

  ④ 当达到规定时间（50 分钟）时，进行停车操作，测量塔顶、塔釜、进料浓度，放出塔顶产品罐料液进行称量。

      3.停车操作：

  ① 关闭塔顶采出泵，关闭塔釜采出转子流量计，切换到全回流状态。

  ② 关闭进料预热开关，关闭进料转子流量计，关闭进料板阀门，关闭阀门VA08，关闭进料泵开关（减压操作关闭真空泵及阀门）。

  ③ 关闭加热开关，待塔顶温度降至 70℃以下，关闭冷却水，同时记录用水，用电量。

  ④ 各阀门恢复初始开车前的状态，关闭总电源。

四、仿真画面