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精馏与精馏塔讲解


才能实现整个操作。
再沸器的作用是提供一定量的上升蒸汽流,冷凝
器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的液相
回流,因而精馏能稳定的进行。
1、进料板以上称为精馏段 —— 精制汽相中的易挥发组分。 2、进料板以下(包括进料板)称为 精馏段
提馏段
—— 提浓液相中难挥发组分。 塔顶产品称为馏出液 进料板
—— 富含易挥发组分。
塔体:一般取为圆筒形,可由金属、塑 料或陶瓷制成,金属筒体内壁常衬以防 腐材料。 填料:大致可分为散装填料和规整填料 两大类,是传热和传质的场所。 塔内件:包括填料支承与压紧装置、液 体与气体分布器、液体再分布器以及气 体除沫器等。 操作原理:液体经塔顶喷淋装置均匀分 布于填料上,依靠重力作用沿填料表面 自上而下流动,并与在压强差推动下穿 过填料空隙的气体相互接触,发生传热 和传质。
8
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液体
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2
1
气体
填料(Tower packing) 填料塔的核心,是气液两相接触进行质、热传递的场所。
填料的流体力学和传质性能与填料的材质、大小和几何形状 紧密相关,材质一定时,表征填料特性的数据主要有:
比表面积 a :单位体积填料层所具有的表面积 (m2/m3)。被 液体润湿的填料表面就是气液两相的接触面。大的 a 和良 好的润湿性能有利于传质速率的提高。对同种填料,填料尺 寸越小,a 越大,但气体流动的阻力也要增加。 空隙率 :单位体积填料所具有的空隙体积 (m3/m3)。代表 的是气液两相流动的通道, 大,气、液通过的能力大, 气体流动的阻力小。 = 0.45~0.95。 填料因子 :填料比表面积与空隙率三次方的比值 (1/m), a/3,表示填料的流体力学性能,值越小,流动阻力越小。 有干填料因子与湿填料因子之分。
难挥发组分 。
气体混和物经过多次部分泠凝后可变为高纯度的
易挥发组分。
1-2-2 精馏原理
① 回流 塔顶液相回流和塔底汽相回流,为偏离平衡的气液相 在塔内各板上提供了接触条件,实现了气液相间的质 量传递。
L0
V2与L0是偏离平衡的气
液相,在塔板上接触,
进行质量传递,浓度变
化趋向于平衡组成。
V2
②传质推动力 ③ 传质方向
塔底产品称为釜液 —— 富含难挥发组分。
(1)连续精馏流程
操作时,原料液连续地加入精馏塔内。 连续地从再沸器取出部分液体作为 塔底产品(称为釜残液);部分液体 被汽化,产生上升蒸汽,依次通过各 层塔板。
馏出液 进料
塔顶蒸汽进入全(冷)凝器被全
部冷凝,将部分冷凝液用泵(或借 重力作用)送回塔顶作为回流液体 ,其余部分作为塔顶产品(称为馏 出液)采出。
气体 溶剂
板式塔
DJ 塔盘
新型塔板、填料
塔形选择
塔径在0.6~0.7米以上的塔,过去一般优先选用板式塔。 随着低压降高效率轻材质填料的开发,大塔也开始采用各种 新型填料作为传质构件,显示了明显的优越性。 塔型选择主要需考虑以下几个方面的基本性能指标:
(1) 生产能力 即为单位时:精馏塔的种类很多,按接触方式可 分为连续(微分)接触式(填料塔)和逐级接触 式(板式塔)两大类,在吸收和蒸馏操作中应用 极广 。
填料塔
在圆柱形壳体内装填一定高度的填料, 液体经塔顶喷淋装置均匀分布于填料层 顶部上,依靠重力作用沿填料表面自上 而下流经填料层后自塔底排出;气体则 在压强差推动下穿过填料层的空隙,由 塔的一端流向另一端。气液在填料表面 接触进行质、热交换,两相的组成沿塔 高连续变化。
1.2 精馏原理
1-2-1 精馏基本原理
精馏是将液体混合物多次部分气化和部分冷凝,利
用其中各组份挥发度不同(相对挥发度,α)的特性,
实现分离目的的单元操作。
精馏中的两个重要概念:
轻组分:挥发性高的组分(沸点低的组分)
重组分:挥发性低的组分(沸点高的组分)
液体混合物经过多次部份汽化后可变为高纯度的
精馏与精馏塔
主要内容
精馏的基本介绍
精馏操作流程
精馏塔综述
两种精馏塔详细介绍与对比
1.精馏的基本介绍
1.1 精馏的定义 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。
(2) 分离效率 对板式塔指每层塔板的分离程度;对填料塔指 单位高度填料层所达到的分离程度;
(3) 操作弹性 指在负荷波动时维持操作稳定且保持较高分离 效率的能力,通常以最大气速负荷与最小气速负荷之比 表示; (4) 压强降 指气相通过每层塔板或单位高度填料的压强降;
(5) 结构繁简及制造成本。
4.1填料塔(Packed Tower)
板式塔
釜液
(2)间歇精馏流程
间歇精馏与连续精馏大致相同。间歇
精馏时,料液成批投入精馏釜,逐步 加热气化,待釜液组成降至规定值后 将其一次排出。 间歇精馏为非定态过程。 在精馏过程中,釜液组成不断降低。 间歇精馏时全塔均为精馏段,没有提 馏段。
3.精馏塔综述
基本功能:形成气液两相充分 接触的相界面,使质、热的传 递快速有效地进行,接触混合 与传质后的气、液两相能及时 分开,互不夹带等。
气体
溶剂
填料塔
规整填料 塑料丝网波纹填料
散装填料 塑料鲍尔环填料
板式塔
在圆柱形壳体内按一定间距水平设置若 干层塔板,液体靠重力作用自上而下流 经各层板后从塔底排出,各层塔板上保 持有一定厚度的流动液层;气体则在压 强差的推动下,自塔底向上依次穿过各 塔板上的液层上升至塔顶排出。气、液 在塔内逐板接触进行质、热交换,故两 相的组成沿塔高呈阶跃式变化。
y
x
易挥发组分:液相→汽相; 难挥发组分:汽相→液相。
易挥发组分沿塔高方向增加,而温度沿塔高方向降低。 ④ 热量传递过程
液体汽化所需热量由蒸汽冷凝提供。
⑤ 过程控制
精馏过程速率由传质过程控制。
2.精馏操作流程
冷凝器
精 馏 塔
再沸器
根据精馏原理可知,单有精馏塔还不能完成精馏 操作,而必须同时有塔底再沸器和塔顶冷凝器,有 时还要配有原料液预热器、回流液泵等附属设备,
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