精馏实训装置在教学中的作用及改进措施

文/刘亚群

摘 要：本文简要介绍了精馏实训装置的特点、精馏装置在实训教学中的作用及实训功能，提出了对该装置进行改进的意见和措施，以利于精馏实训装置更好地为教学服务。

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关键词 ：精馏实训 放空阀 缓冲罐 冷却水循环

一、装置简介

笔者所在学校精馏实训室的设备为天津大学过程工业与研究所开发，现将学校精馏实训装置做简单介绍。学校精馏实训室现有精馏装置八套，塔设备为不锈钢材质筛板塔，全塔共有十六块塔板，每台设备均配备DCS控制系统，实现了现场操作与DCS控制联合操作的过程，很好地模拟了企业的精馏生产。通过精馏实训可以使学生认识精馏装置的结构、流程及仪表，掌握精馏装置的开停车及正常运行操作技能和异常事故（如断电、断水、进料阀卡等）处理技能；使学生提高理论与实际相结合的能力，进一步适合企业发展的需要。

二、在实训教学中的作用

这些精馏实训装置在实训教学中有重要的作用。对于化工职业院校来说，化工单元过程及操作是一门专业基础课，精馏是其中非常重要的一个操作。单纯的理论教学不能满足教学需要，精馏实训装置可以很好地训练学生进行精馏操作的能力。

对于现在学校进行的一体化教学改革而言，精馏单元操作主要是以精馏单元仿真和精馏实训操作为载体完成的。学生可以学习精馏设备、流程、精馏操作（包括正常开停车、正常生产控制、异常现象的处理），通过操作训练更好地理解精馏原理，替代单一的理论学习，提高学习积极性。

三、精馏实训装置存在的问题及改进措施

学院精馏实训装置虽然比较先进，但是我们在长时间的教学过程发现了以下几个方面的不足。

1.回流管路转子流量计显示不稳定，流量具有脉动性

针对以上问题，改进方案如下：由于回流泵使用的是柱塞式计量泵，吸液过程和排液过程不连续，所以回流液体流量脉动性变化。为了使液体流量较平稳，需要在计量泵出口增加缓冲罐。由于精馏装置中的缓冲罐结构为柱形，在设备正常运行时罐内气体全部被赶出，起不到缓冲作用。对于同体积的缓冲罐来说，球形缓冲罐耗材少，其缓冲效果也最好，因此可以将柱形缓冲罐改为球形缓冲罐。

2.塔顶全凝器的放空阀材质为不锈钢材质，不方便学生观察实验

针对以上问题，改进方案如下：装置中塔顶全凝器的材质为不锈钢，如果冷凝水量较小，塔顶轻组分如若不能全部被冷凝，有小部分以蒸汽的形态从放空阀溢出（由于蒸汽量很小，此时我们的肉眼难以看见蒸汽）。对于教学过程来说，学生难以判断冷凝水阀的开度的大小，如果将放空阀换为玻璃材质，如果有少量酒精蒸汽不能被冷凝，那么在玻璃放空阀内壁上我们将会看到冷却下来的雾滴，从而加大冷凝水阀的开度。

3.装置的保温材料的保温效果不理想，致使全塔效率降低

针对以上问题，改进方案如下：精馏过程同时涉及传热、传质，而且有相变化发生，过程较为复杂，为便于工程计算常做一些假定，假定之一便是恒摩尔流假设，而衡摩尔流假设成立的条件之一即为装置保温良好，热损失可忽略不计。而精馏装置的保温材料的保温性能并不理想，热损失比较严重，致使板与板之间有蒸汽被冷凝，使上升蒸汽量逐板减少，即在每层板上进行汽液传质、传热的蒸汽量随塔高逐渐减少，从而导致全塔效率下降，所以需用保温性能更好的保温材料来保温。

4.精馏装置增加冷却水循环装置

学院精馏实训装置冷却水采用的是一次水，每次操作完的冷却水被排放到下水道，造成了很大的浪费。在化工企业中，水都是循环使用的，根据这个理念，我们可以增加循环水装置，通过增加储水罐、输送泵、凉水塔满足水循环的需要。把外界输入的新鲜水注入储水罐中，通过离心泵把水打到各个精馏实训装置，从装置出来的回水用泵输送到凉水塔（凉水塔位于储水罐上方），凉水塔设风机进行冷却，通过这种方式，减少水的直接排放，从而节约了能源。

5.增加冷却水的计量仪表

在精馏过程中用冷却水冷凝塔顶产品，同时给塔釜产品换热。增加一个涡轮流量计，用来计量操作过程中冷却水的用量。增加冷却水消耗量的计量可以确定整个过程冷却水的用量，培养学生节约用水的观念，与企业的节能观念相符合。

四、小结

笔者从装置设计和教学环节入手提出了改进精馏实训装置的新方案，即以球形缓冲罐代替设备中柱形缓冲罐、以玻璃材质放空阀代替不锈钢材质放空阀和增加冷却水循环装置。通过这些改进措施使精馏装置在设计上更加合理，同时也适应了教学环节的需要，从而更方便了实训教学。

（作者单位：山东化工技师学院）