文件编号：GD/FS-2767
A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process Includes Determining The Problem
Object And Influence Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Finally Implementing.
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（解决方案范本系列）
精馏过程运行安全分析详
细版
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精馏过程运行安全分析详细版
提示语：本解决方案文件适合使用于对某一问题，或行业提出的一个解决问题的具体措施 ，过
程包含确定问题对象和影响范围，分析问题，提出解决问题的办法和建议， 成本规划和可行性
分析，最后执行。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。
精馏过程涉及热源加热、液体沸腾、气液分离、
冷却冷凝等过程，热平衡安全问题和相态变化安全问
题是精馏过程安全的关键。
1 精馏工艺分析
化工生产中，精馏设备——塔设备是应用最广
泛的非定型设备。由于用途不同，操作原理不同，所
以塔的结构形式、操作条件差异很大。这里主要以精
馏塔为例介绍塔的类型、性能、选型原则等。
(1)多组分溶液精馏方案的选择 多组分溶液精
馏方案按精馏塔中组分分离的顺序不同可以分为：按
挥发度递减的顺序采用馏分的流程；按挥发度递增的
顺序采用馏分的流程；按不同挥发度交错采用馏分的
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流程。最佳分离方案的选择对于工艺流程的设计和精
馏塔的设计都是非常关键的。一个好的分离方案应当
具备合理利用能量、降低能耗，设备的投资少，生产
能力大、产品质量稳定及操作安全等特点。
(2)冷凝器的流程与形式 常用冷凝器布置形式
如图3—1所示，主要有以下三种。
1)整体式。将冷凝器和塔连成一体，优点是占地
面积少，节省冷凝器封头。缺点是塔顶结构复杂、检
修不便，多用于冷凝器较小或凝液难以用泵输送以及
用泵输送有危险的场合。如图3—1(a)、(b)所示。
2)自流式。将冷凝器装在塔顶附近的台架上，其
特点与整体式相近，凝液自流人塔，靠改变台架高低
来获得回流和采用所需的位差。如图3—1(c)所示。
3)强制循环式。将冷凝器装在离塔顶较远的低
处，用泵向塔内提供回流，在冷凝器和泵之间设置回
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流罐。如图3—1(d)、(e)所示。大规模生产中多采用
这种形式。
分凝与全凝 采用分凝或全凝依据下列因素确
定：
1)塔顶出料的状态如果塔顶产品在后续加工中以
气态使用，同时，也能满足其他工艺要求，此时应采
用分凝形式以气相出料。反之，若要求得到液态产品
时，应采用全凝形式以液态出料。
2)内回流控制在采用分凝条件下，一般回流液的
温度是泡点，也是蒸气出料的露点，此时需要较多的
回流液循环以增加回流。如果采用全凝，回流液是作
为过冷液体送回塔内的，这时回流量的多少可由回流
液温度来控制。
3)分凝与全凝的比较冷凝方式决定于采用的操作
压力，所以要从投资费用和操作费用的经济角度考
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虑，对分凝和全凝按表3—3逐项进行比较。
(3)再沸器的流程与形式 在精馏过程中，再沸
器的安全运行十分重要，影响安全运行的条件也比较
复杂。硝基苯精馏过程中，由于过早破坏真空，在较
高的温度条件下空气进入系统硝基酚钠引起爆炸，由
于同时采用降低液位，加大热量通人导致再沸器发生
爆炸。
立式再沸器(立式热虹吸循环型)如图3—2(a)所
示。
传热效果好；釜液通过管内容易清洗，釜液在加
热区停留时间短；加热剂通过管间，如采用不污染的
加热剂，则可以用固定管板式换热器以降低换热器造
价；再沸器与塔釜的配管短，配管中压力损失小，装
置布置紧凑；占地面积小，基础简单；塔釜到再沸器
之间的管道可安装流量计，易于调节。因一个塔在操
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作中不可能同时用几个再沸器，使釜液循环平均分配
难，所以传热面积受到限制；为了使釜液具有能循环
的压头，需使塔的裙座增高很多；再沸器蒸发效率高
时体积膨胀率大，压力损失增加，所以限制蒸发率在
30％以下；为了保证热虹吸所需的压力平衡，塔底
要装设堰板，以保持塔底部有一定的液面。需防止液
面调节阀工作失灵；当循环量大时，再沸器可相当于
一块理论板。
卧式再沸器(卧式热虹吸循环型)如图3—2(b)所
示。传热面积比立式再沸器大；有效压头增大，循环
量增大。另外，塔釜与再沸器之间管道可安装流量
计，调节流量容易。缺点：占地面积大，基础和附加
费用高：釜液通过管间清洗困难，所以在釜液有污染
和黏结性质时采用U型管插入卧式再沸器，以便能
把管束从再沸器中抽出清洗；蒸发率限于30％以
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下；当循环量大时，再沸器可相，当于一块理论板。
强制循环型再沸器如图3—2(c)、(d)所示。适用
于不能自然循环的高黏度液体或液压头不足的情况实
行强制循环；能起到冲刷、抑刷改善由结垢、聚合、
结焦的釜液而恶化再沸器传热系数的作用，大规模装
置的一个塔如同时使用几个再沸器时，通过泵控制流
量可使釜液能在各再沸器内均匀分配；还可以在低蒸
发率的操作条件下运行。因为要增加泵，所以固定费
用和检修费用都较高，只有在自然循环不能操作的情
况下才能强制循环。
内插式再沸器如图3—2(e)、(f)所示。不需要再
沸器的简体和循环系统的配管；釜液无泄漏问题；小
塔径可用蛇管束。只限再沸器热负荷较小的情况采
用；塔内部需装管束架，为了方便安装、拆卸管束必
须设有大口径人孔或手孔；更按再沸器管束时必须停
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工，而塔外再沸器可在操作中更换不必停车。
2 精馏设备安全运行分析
精馏设备的安全运行主要决定于精馏过程的加热
载体、热量平衡、气液平衡、压力平衡以及被分离物
料的热稳定性以及填料选择的安全性。曾经发生由于
釜温过高，pH值过小，三氮唑分解爆炸事故。
精馏设备的形式很多，按塔内部主要部件不同可
以分为板式塔与填料塔两大类型。板式塔又有筛板
塔、浮阀塔、泡罩塔、浮动喷射塔等多种形式，而填
料塔也有多种填料。在精馏设备选型时应满足生产能
力大，分离效率高，体积小，可靠性高，满足工艺要
求，结构简单，塔板压力降小的要求。
上述要求在实际中很难同时满足，应根据塔设备
在工艺流程中的地位和特点，在设计选型时应满足主
要要求。表3—4中列出了各类塔板的性能。
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在各种板式塔中，浮阀塔由于具有生产能力大，
容易变动的操作范围大，塔板效率高，雾沫夹带量
少，液面梯度小以及结构比较简单等优点，已在生产
中得到了广泛应用。筛板塔由于结构简单，近年来又
发展出大孔筛板、复合筛板和斜孔筛板等新板型，也
得到了较广泛的应用。我国近年来相继研究出许多新
型塔板，如导向板、旋流塔板等，其允许气速和板效
率都比较高，正在逐步推广应用填料塔一般常用拉西
环填料，还有阶梯环、鞍形填料、波纹填料及网体填
料等。
工艺运行数据分析：
(1)塔设计的基础数据。主要包括进料量及进料
组成；产品要求(产品质 量及收率)；进料状态(温度
与相态)；冷却介质及冷却温度；塔设计时所需的
物性数据，如气、液的密度、黏度、表面张力、液体
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的泡性、对温度的敏感 性等。
(2)工艺流程与设备形式。
(3)汽液平衡数据。
(4)塔顶、塔底产品的组成及全部物料平衡。
(5)塔的操作压力及温度。包括塔顶操作压力、
塔顶温度、塔底温度、进料 温度。
(6)精馏塔结构尺寸。最小回流比；操作回流比
和理论塔板数；进料位置； 塔高和塔径；塔的结构
设计与流体力学物性等。
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