资源简介

(共20张PPT)
《化工单元操作》
一、蒸馏在化工生产中的应用
1、定义：将液体均相混合物加热，使之沸腾汽化，利用各组分沸点（挥发度）不同的特性进行分离的一种单元操作。
2、实质：传热和传质过程
3、处理对象：液体均相混合物，如将石油分离为汽油、煤油、柴油及重油等；又如从粮食、薯类的发酵液中制酒精；将液态空气分离得到氧和氮等。
4、过程特征： 1）全部汽化、全部冷凝——不能分离 2）部分汽化、部分冷凝——能够分离
5、专有名词：塔顶产品、塔底产品；易挥发组份（轻组分）、难挥发组份（重组分）
项目七 蒸馏
任务一 了解蒸馏过程及其应用
按操作压力：常压蒸馏、加压蒸馏、负压蒸馏
按分离组分数目：两组分精馏、多组分精馏
按蒸馏方法：简单蒸馏、精馏、特殊精馏
按操作方式：间歇蒸馏、连续蒸馏
二、蒸馏操作的分类
三、蒸馏流程
（一）平衡蒸馏与简单蒸馏
1．简单蒸馏
混合液在蒸馏釜中受热后部分气化，产生的蒸气随即进入冷凝器中冷凝，冷凝液不断流入接受器中，作为馏出液产品。由于气相组成y大于液相组成x，因此随着过程的进行，釜中液相组成不断下降，使得与之平衡的气相组成（馏出液组成）亦随时降低，而釜内液体的沸点逐渐升高。
2、平衡蒸馏
混合液先经加热器加热，使液体温度高于分离器压强下液体的沸点，然后通过减压阀使其降压后进入分离器中，此时过热的液体混合物即被部分气化，平衡的气液两相在分离器中得到分离。
这种蒸馏方法可以连续进料，连续移出蒸汽和液相，是一个连续的稳定过程，所以可以得到稳定浓度的气相和液相，但分离程度仍然不高。
（二）精馏原理和流程
1. 精馏过程原理
精馏是利用各组分沸点（挥发度）不同，进行多次部分气化和多次部分冷凝的过程，可使混合液得到近乎完全的分离。
气液相每通过一层塔板，同时发生一次部分气化和部分冷凝。上升气流和液体回流是造成气液两相以实现精馏定态操作的必要条件。
若气液两相在塔板上充分接触，则离开该板的气液两相互呈平衡，即两相温度相等，气液相组成呈平衡关系，这种塔板称为理论板。
2. 精馏装置流程
原料经预热器加热到指定温度后，送入精馏塔的进料板，在进料板上与自塔上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。
在每层塔板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，塔底液体流入再沸器进行加热，部分气化产生的蒸汽回流至塔底，依次通过各层塔板，没气化的液体作为塔底产品（釜残液）。塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经进一步冷却后被送出作为塔顶产品（馏出液）。
　　　　　　
塔设备性能的主要指标：
生产能力；
分离效率；
气体流动阻力；
操作弹性；
设备结构简单与否。
一、板式塔的结构
塔体；
塔板；
气体及液体进口装置。
任务二 认知蒸馏设备
塔板的作用:汽、液在塔板上直接接触以实现热、质的传递
加料板：原料液进入的那层板
精馏段：加料板以上的塔段
提馏段：加料板以下的塔段（包括加料板）
回流的作用：
回流是精馏与普通蒸馏的本质区别。建立每板上气液两相体系； 维持每板上的物料平衡 。
降液管：塔板间液流通道，也是溢流液中所夹带气体得以分离的场所
板式塔的结构示意图
（１）泡罩塔
主要元件为升气管用泡罩。泡罩的下部周边有很多齿缝，齿缝一般为三角形、矩形或梯形。
二、板式塔的类型
泡罩塔板
（a）泡罩塔板的结构：（b）圆形泡罩
1-塔板：2-升气管；3-泡罩；4-溢流堰；5-降液管
泡罩塔的优点：因升气管高出液层，不易发生漏液现象，有较好的操作弹性，即当气液有较大的波动时，仍能维持几乎恒定的板效率；塔板不易堵塞，适于处理各种物料。
缺点：塔板结构复杂，金属耗量大，造价高；板上液层厚，气体流经曲折，塔板压降大，雾沫夹带现象较严重，限制了气速的提高，致使生产能力及板效率均较低。
（２）筛板塔
筛孔塔板简称筛板，塔板上开有许多均匀的小孔，筛孔在塔板上按一定的规律排列，塔板上设置溢流堰，使板上保证一定厚度的液层。
优点：结构简单，造价低廉，气体压降小，板上液面落差也较小，生产能力及板效率均较泡罩塔高。缺点：操作弹性小，易泄漏，筛孔小时容易堵塞 。
图7-9　筛板塔
（３）浮阀塔板
在塔板上开有若干个阀孔，每个阀孔装有一个可以上下浮动的阀片。阀片连有几个阀腿，而使阀片不被气体吹走。阀片周边冲出几个略向下弯的定距片，当气流很小时，保持阀片与塔板间有一定的间距。
图7-10 几种浮阀形式
三、板式塔流体力学性能：
1．塔板上气、液接触状况
泡沫接触状态与喷射接触状态均为优良的工作状态，但喷射状态是塔板操作的极限，液沫夹带较多，所以多数塔操作均控制在泡沫接触状态。
2．塔板上的不正常现象
（1）漏液：
漏液是液体不经正常的降液管通道流到下一层塔板。产生漏液的原因是因为气速过小或气体分布不均匀所致。
严重漏液是塔板上不能积累液层，使板上气液两相不能良好接触，致使塔板不能正常操作。
（2）夹带
液沫夹带 塔板上的部分液体产生与液体主体流动方向相反的流动，即大、小液滴被上升的气体带到上层塔板上。
气泡夹带 塔板上部分气体产生与主体流动方向相反的流动，即气泡被下降的液体卷入下层塔板上。
液沫夹带和气泡夹带均属“返混现象”，其结果均使传质推动力减小，故对传质不利。
（3）液泛（淹塔）
一种是降液管液泛，它是由于塔内气气速过大使降液管内液面升高至上层塔板的溢流堰顶，或塔内液体流量过大，使降液管不能及时将液体排出而使降液管内液面升高导致液泛。
另一种情况是过量液沫夹带液泛，即由于气速过大使液沫夹带量过大而使降液管无法及时将板上液体排至下一层塔板上所致。
总之，液泛是塔操作的上限。为防止液泛产生，应选择适宜的操作气速，以保证塔的正常操作。
四、塔板负荷性能图
负荷性能图即是将维持塔的正常操作所允许的气、液负荷范围的图示。
1-极限液沫夹带线
2-溢流液泛线
3-液相负荷上限线
4-漏液线
5-液相负荷下限线
1、负荷性能图是由五条线围成。由五条线所包围的区域为塔板的正常操作区。塔的实际操作液气比应在此区域内。
2、对一定的物系，负荷性能图依塔板的类型、结构尺寸不同而异。对同一类型塔板，塔板开孔率、板间距不同，负荷性能图亦不同。操作线上气体负荷的上、下极限量之比称塔板的操作弹性。
作业
思考题：P221页1、3

展开更多......

收起↑