精餾實訓裝置在教學中的作用及改進措施

劉亞群

摘要：本文簡要介紹了精餾實訓裝置的特點、精餾裝置在實訓教學中的作用及實訓功能，提出了對該裝置進行改進的意見和措施，以利于精餾實訓裝置更好地為教學服務。

關鍵詞：精餾實訓放空閥緩沖罐冷卻水循環(huán)

一、裝置簡介

筆者所在學校精餾實訓室的設備為天津大學過程工業(yè)與研究所開發(fā)，現將學校精餾實訓裝置做簡單介紹。學校精餾實訓室現有精餾裝置八套，塔設備為不銹鋼材質篩板塔，傘塔共有十六塊塔板，每臺設備均配備DCS控制系統(tǒng)，實現了現場操作與DCS控制聯合操作的過程，很好地模擬了企業(yè)的精餾生產。通過精餾實訓可以使學生認識精餾裝置的結構、流程及儀表，掌握精餾裝置的開停車及正常運行操作技能和異常事故（如斷電、斷水、進料閥卡等）處理技能；使學生提高理論與實際相結合的能力，進一步適合企業(yè)發(fā)展的需要。

二、在實訓教學中的作用

這些精餾實訓裝置在實訓教學中有重要的作用。對于化工職業(yè)院校來說，化工單元過程及操作是一門專業(yè)基礎課，精餾是其中非常重要的一個操作。單純的理論教學不能滿足教學需要，精餾實訓裝置可以很好地訓練學生進行精餾操作的能力。

對于現在學校進行的一體化教學改革而言，精餾單元操作主要是以精餾單元仿真和精餾實訓操作為載體完成的。學生可以學習精餾設備、流程、精餾操作（包括正常開停車、正常生產控制、異常現象的處理），通過操作訓練更好地理解精餾原理，替代單一的理論學習，提高學習積極性。

三、精餾實訓裝置存在的問題及改進措施

學院精餾實訓裝置雖然比較先進，但是我們在長時間的教學過程發(fā)現了以下兒個方而的不足。

1.回流管路轉子流量計顯示不穩(wěn)定，流量具有脈動性

針對以上問題，改進方案如下：由于回流泵使用的是柱塞式計量泵，吸液過程和排液過程不連續(xù)，所以回流液體流量脈動性變化。為了使液體流量較平穩(wěn)，需要在計量泵出口增加緩沖罐。由于精餾裝置中的緩沖罐結構為柱形，在設備正常運行時罐內氣體傘部被趕出，起不到緩沖作用。對于同體積的緩沖罐來說，球形緩沖罐耗材少，其緩沖效果也最好，因此可以將柱形緩沖罐改為球形緩沖罐。

2.塔頂全凝器的放空閥材質為不銹鋼材質，不方便學生觀察實驗

針對以上問題，改進方案如下：裝置中塔頂傘凝器的材質為不銹鋼，如果冷凝水量較小，塔頂輕組分如若不能傘部被冷凝，有小部分以蒸汽的形態(tài)從放空閥溢出（由于蒸汽量很小，此時我們的肉眼難以看見蒸汽）。對于教學過程來說，學生難以判斷冷凝水閥的開度的大小，如果將放空閥換為玻璃材質，如果有少量酒精蒸汽不能被冷凝，那么在玻璃放空閥內壁上我們將會看到冷卻下來的霧滴，從而加大冷凝水閥的開度。

3.裝置的保溫材料的保溫效果不理想，致使全塔效率降低

針對以上問題，改進方案如下：精餾過程同時涉及傳熱、傳質，而且有相變化發(fā)生，過程較為復雜，為便于工程計算常做一些假定，假定之一便是恒摩爾流假設，而衡摩爾流假設成立的條件之一即為裝置保溫良好，熱損失可忽略不計。而精餾裝置的保溫材料的保溫性能并不理想，熱損失比較嚴重，致使板與板之問有蒸汽被冷凝，使上升蒸汽量逐板減少，即在每層板上進行汽液傳質、傳熱的蒸汽量隨塔高逐漸減少，從而導致傘塔效率下降，所以需用保溫性能更好的保溫材料來保溫。

4.精餾裝置增加冷卻水循環(huán)裝置

學院精餾實訓裝置冷卻水采用的是一次水，每次操作完的冷卻水被排放到下水道，造成了很大的浪費。在化工企業(yè)中，水都是循環(huán)使用的，根據這個理念，我們可以增加循環(huán)水裝置，通過增加儲水罐、輸送泵、涼水塔滿足水循環(huán)的需要。把外界輸入的新鮮水注入儲水罐中，通過離心泵把水打到各個精餾實訓裝置，從裝置出來的回水用泵輸送到涼水塔（涼水塔位于儲水罐上方），涼水塔設風機進行冷卻，通過這種方式，減少水的直接排放，從而節(jié)約了能源。

5.增加冷卻水的計量儀表

在精餾過程中用冷卻水冷凝塔頂產品，同時給塔釜產品換熱。增加一個渦輪流量計，用來計量操作過程中冷卻水的用量。增加冷卻水消耗量的計量可以確定整個過程冷卻水的用量，培養(yǎng)學生節(jié)約用水的觀念，與企業(yè)的節(jié)能觀念相符合。

四、小結

筆者從裝置設計和教學環(huán)節(jié)入手提出了改進精餾實訓裝置的新方案，即以球形緩沖罐代替設備中柱形緩沖罐、以玻璃材質放空閥代替不銹鋼材質放空閥和增加冷卻水循環(huán)裝置。通過這些改進措施使精餾裝置在設計上更加合理，同時也適應了教學環(huán)節(jié)的需要，從而更方便了實訓教學。