精餾原理與精餾塔基本知識(shí)

1、精餾工藝操作根本學(xué)問1、何為相和相平衡？相就是指在系統(tǒng)中具有一樣物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的均勻局部為液相，冰為固相。一般狀況下，物料在精餾塔內(nèi)是氣、液兩相。 量以及物料中各組分在各個(gè)相中的濃度不隨時(shí)間變化，我們稱系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。平衡時(shí)， 當(dāng)氣液兩相到達(dá)平衡時(shí)，其各組分的兩相的組成就不再隨時(shí)間變化了。2、何為飽和蒸汽壓？或固態(tài)處于平衡狀態(tài)的蒸汽所產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫飽 少。假設(shè)把純水放在一個(gè)密閉容器里，并抽走上方的空氣，當(dāng)水不斷蒸發(fā)時(shí)，水面上方氣相的壓力，即水的蒸汽所具有的壓力就不斷增加。但是，當(dāng)溫度肯定時(shí) 在一個(gè)固定的數(shù)值上，這時(shí)的壓力稱為水在該溫度下的飽和蒸汽壓。 度，液體量才沒有削減，氣體量也沒有增加

2、，氣體和液體到達(dá)平衡狀態(tài)。所以，液態(tài)純物質(zhì)蒸汽所具有的壓力為其飽和蒸汽壓時(shí)，氣液兩相即到達(dá)了相平衡。3、何為精餾，精餾的原理是什么？所要求組分的操作過程稱為精餾。為什么把液體混合物進(jìn)展屢次局部汽化同時(shí)又屢次局部冷凝物的濃度較氣相高。這就轉(zhuǎn)變了氣液兩相的組成。當(dāng)對(duì)局部汽化所得蒸汽進(jìn)展局部冷凝時(shí)， 氣相中留下的根本上是低沸點(diǎn)的組分。由此可見，屢次局部汽化和屢次局部冷凝同時(shí)進(jìn)展， 就可以將混合物分別為純或比較純的組分。 凝時(shí)放出的熱量供給液體氣化時(shí)使用，也就是使氣液兩相直接接觸，在傳熱同時(shí)進(jìn)展傳質(zhì)。 富含低沸點(diǎn)組分塔內(nèi)所發(fā)生的傳熱傳 質(zhì)過程如下：1氣液兩相進(jìn)展熱的交換，利用局部汽化所得氣體混合物中的

3、熱來加熱局部 冷凝所得的液體混合物；2氣液兩相在熱交換的同時(shí)進(jìn)展質(zhì)的交換。溫度較低的液體混合 低沸點(diǎn)物揮發(fā)力量 強(qiáng)，高沸點(diǎn)物揮發(fā)力量差，低沸點(diǎn)物比高沸點(diǎn)物揮發(fā)多，結(jié)果表現(xiàn)為低沸點(diǎn)組分從液相轉(zhuǎn) 相中難揮發(fā)組分增濃。效果愈好。分。4、什么是露點(diǎn)？ 值得留意的是：第一個(gè) 不同組成的氣體混合物，塔的露點(diǎn)是不同的。5、什么是泡點(diǎn)？ 應(yīng)當(dāng)說明，這第一個(gè)很小的氣泡，也不是純組分，它的組成也是由相平衡關(guān)系打算的。6、什么是沸點(diǎn)？ 在肯定壓力下，泡點(diǎn)、露點(diǎn)、沸點(diǎn)均為一個(gè) 數(shù)值。7、什么是潛熱？如水結(jié)成冰或水汽化成水蒸氣等成為相變過程過程吸取或放出的熱叫潛熱。如1 公斤水由/公斤。值得 留意說明在什么溫度什么壓力

4、下，進(jìn)展何種相變過程。如1 760 毫米汞柱壓力，100 攝氏度下汽化，汽化潛熱為539.6 千卡。相反，在此條件下，水蒸汽冷凝釋放出來的熱，稱為質(zhì)有關(guān)外，還和組分的含量有關(guān)，不是一個(gè)固定的數(shù)值。8、什么是顯熱？純物質(zhì)在不發(fā)生相變和化學(xué)反響的條件下，因溫度的轉(zhuǎn)變而吸取或放出的熱量叫顯熱。9、什么是回流比？ 或局部冷凝 將另一局部冷凝液或未凝蒸汽從塔頂采出，作為產(chǎn)品。回流比就是回流液量與采出量的重量比，通常以通常以R 來表示，即R=L/D式中R-回流比；L-單位時(shí)間內(nèi)塔頂回流液體量，公斤/小時(shí)；D-單位時(shí)間內(nèi)塔頂采儲(chǔ)量，公斤/小時(shí)。10、什么是最小回流比？ 通常操作時(shí)的實(shí)際回流比取為最1.32倍

5、。11、什么是全回流？ 操作，成為全回流。全回流操作，多半用在精餾塔的開車初期，或用在生產(chǎn)不正常時(shí)精餾塔的自生循環(huán)操作中。12、最適宜回流比是怎樣確定的？主要表現(xiàn)在塔釜加熱量和塔 頂冷量將削減，所需塔板數(shù)將增加，塔的投資費(fèi)用增大；反之，當(dāng)增加回流比時(shí)，可削減 1.32 倍。13、什么是精餾塔的壓力降？頂?shù)膲毫Σ钍侨繅K塔板壓力降的總和。所謂干板壓力降，就把精餾塔內(nèi)上升的氣體或蒸汽通過沒有液體存在的塔板時(shí)，所產(chǎn)生 體外表張力所產(chǎn)生的壓力降，叫液體外表張力壓力降。，塔壓力降與氣體流速的平方成正比。14、什么是空塔速度？它與孔速有什么關(guān)系？空塔速度是指單位時(shí)間內(nèi)精餾塔上升蒸汽的體積與塔截面積的比位

6、時(shí)間內(nèi)流淌的距離。單位為m3/(s.m2)m/s。公式為：W=VsAa式中W空塔速度，m/s；Vs上升蒸汽體積流量，m3/s；Aa塔的總截面積，m2。Aa=0.785D2D 是塔內(nèi)徑，mW=Vs/0.785D2孔速度是指單位時(shí)間內(nèi)通過升氣孔道的上升蒸汽的體積與孔道總截面的比升氣孔道的流速，單位為m3/(s.m2)m/s，公式：W孔=Vs/AT式中：W 孔孔速度，m/s；AT升氣孔道總截面積，m2。由于升氣孔道總截面積是由塔板開孔率打算的，設(shè)開孔率為， 則式為：W 孔=Vs/0.785D2=W/10%來確定空塔速度，稱為最大允許速度。果，特別是篩板塔、浮閥塔、舌形塔，尤其是這樣。15、什么是塔的

7、開孔面積?開孔率是怎樣確定的?答：在精餾塔內(nèi)流淌著從下往上的蒸汽和從上往下的液體，而且它們要同時(shí)通過每層塔板。 開孔面積就是全部浮閥孔截面積的總和。就是選定的開孔面積和空塔總截面積的比值，以 表示，即：=AT/Aa100%開孔率AT開孔總截面積，m2Aa空塔總截面積，m2有時(shí)為了適應(yīng)塔中各板或各段不同的氣體負(fù)荷 力隨開孔率的增加而相應(yīng)的提高；對(duì)于同一處理力量而言，開孔率增加，則塔徑可以減小， 因此開孔率是設(shè)計(jì)中的重要指標(biāo)之一。16、什么是液泛？液泛，但引起的緣由是不一樣的。17、什么是霧沫夾帶？升速度。 擴(kuò)大分別空間，則相應(yīng)提高空塔速度。18、什么是液體泄漏？體而產(chǎn)生泄漏。 層塔板，不應(yīng)留在液

8、體中的低沸點(diǎn)組分沒有蒸出去，致使塔板效率下降。因此，塔板的適宜操作的最低空塔速度是由液體泄漏量所限制的 上液體量的 10%。泄漏量的大小，亦是評(píng)價(jià)塔板性能的特性之一。篩板、浮閥塔板和舌形塔板在塔內(nèi)上升氣速度小的狀況下比較簡潔產(chǎn)生泄漏。19、什么是操作彈性？負(fù)荷下限到最大允許值負(fù)荷上限之間 的范圍。上升氣體速度在此范圍變動(dòng)時(shí)，精餾塔能在肯定的分別效果下，維持正常的操作。前面已經(jīng)談過，精餾塔的負(fù)荷上限是以上升蒸汽的霧沫夾帶量不超過蒸汽流量的10%為限 制；負(fù)荷下限是以塔板上液體的泄漏量不超過液體流量的10%為限制。79 左右，泡罩塔次之，篩板塔最小。應(yīng)當(dāng)留意的是，當(dāng)上升氣體速度變化時(shí)，塔板效率要變

9、化，這會(huì)引起分別效果發(fā)生變化。20、什么是返混現(xiàn)象？象能導(dǎo)致分別效果的下降。返混現(xiàn)象的發(fā)生，受到很多因素的影響，如停留時(shí)間、液體流淌狀況、流道的長度、塔板的水平度、水力梯度等。21、什么是物料平衡?物料平衡在精餾操作中的意義是什么?重量計(jì)，物料轉(zhuǎn)化量應(yīng)為產(chǎn)品生成量和物料損失量之和。 以對(duì)任意組分進(jìn)展衡算。在操作中隨時(shí)把握精餾塔的物料平衡狀況對(duì)于一個(gè)操作工來說是一個(gè)最根本和最起碼 的要求。物料平衡把握不好，一種是進(jìn)料多，采出少；另一種是進(jìn)料少，采出多。這兩種狀況都不是正常操作，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，為了使精餾塔處于最正確條件下操作，為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，降低能耗，削減加工損失，在實(shí)際操

10、作中必需經(jīng)常進(jìn)展物料衡算，調(diào)整操作。22、什么是最適宜的進(jìn)料板位置?最適宜的進(jìn)料板位置就是指在一樣的理論板數(shù)和同樣的操作條件下的進(jìn)料板位置或在同一操作條件下所需理論板數(shù)最少的進(jìn)料板位置。 變化為依據(jù)的。當(dāng)進(jìn)料組分中的輕關(guān)鍵組分比正常操作較低時(shí)，應(yīng)將進(jìn)料板的位置向下移， 以增加精餾段的板數(shù)，從而提高精餾段的分別力量。反之，進(jìn)料板的位置向上移 加提餾段的板數(shù)，以提高提餾段的分別力量。 塔內(nèi)各層塔板上的物料組成，從而保持平穩(wěn)操作。23、什么是塔板效率? 組分的濃度要低，因此一塊實(shí)際塔板的作用總不及一塊理論塔板的作用。從這個(gè)概念動(dòng)身， 塔板效率可以表示為理論板數(shù)與實(shí)際板數(shù)之比。影響塔板效率的因素主要有

11、氣相與液相交換的快慢塔板上氣液相混合的程度；3上升蒸汽夾帶液體霧滴進(jìn)入上層塔板的數(shù)量和塔板的液體泄漏量。上述三方面的因素又受塔板的設(shè)計(jì)和布置，操作條件以及所處理物料的物理性能等影 響。塔板的設(shè)計(jì)和布置包括：塔板幾何尺寸，塔板間距，溢流堰高度，開孔率，升氣孔的排列等。操作條件包括：上升蒸汽速度，塔板上液體停留的時(shí)間，溫度和壓力等。處理物料的 物料的物理性質(zhì)隨塔中操作溫度和壓力的不同而變化。生產(chǎn)中，選擇塔板型式時(shí)，塔板應(yīng)滿足如下要求生產(chǎn)力量大，即允許的氣液相負(fù)荷都較高，使尺寸較小的塔能完成較大的生產(chǎn)任務(wù)4經(jīng)濟(jì)耐用，消耗鋼材少5便于操作和檢修。24、什么是填料的當(dāng)量高度?可論述為與一層理論塔板的作用

12、相當(dāng)?shù)奶盍细叨取?5、什么是填料的噴淋密度?填料的噴淋密度也叫液體的質(zhì)量速度量數(shù)。26、什么是填料層的持液量?填料層操作時(shí)，在填料空隙中及填料外表上所積存的液量稱為持液量，其表示單位為m3 液體/m3 塔容積。持液量可分為兩局部：靜持液量：當(dāng)填料塔停頓噴淋液體及停頓排滴后塔內(nèi)所積持的液量稱為靜持量。凈持量只取決于填料的特性和液體的性質(zhì)，而與液體噴淋量無關(guān)。動(dòng)持量：當(dāng)填料塔停頓噴淋液體后排出來的液體量稱為動(dòng)持量。動(dòng)持量除了與填料及量之和，即為總持液量。27、什么是填料塔？有什么優(yōu)、缺點(diǎn)？的物質(zhì)與熱的傳遞，是借助于在填料外表上形成較薄的液膜外表進(jìn)展的。 填料便于用耐腐蝕的材料制成。28、在使用填料

13、時(shí)都有哪些要求？ 影響傳質(zhì)效果，通常稱這為邊壁效應(yīng)。過去認(rèn)為，填料直徑越大，邊壁效應(yīng)越嚴(yán)峻。一般填 料塔要求塔徑D 與填料直徑d 10:1。對(duì)于高塔而言，則邊壁效應(yīng)更為嚴(yán)峻，因此，常用分段填裝或用液體再分布起來解決這一問題。一般狀況下，填料裝填的高度H 與填料塔26 是較為適宜。D/d 8 時(shí)，填料最好承受整齊排放。當(dāng)填料亂堆第三，當(dāng)填料塔停車后，應(yīng)檢查填料的破損和污染狀況，并打算清洗或更換。29、浮閥塔板的構(gòu)造是怎樣的？是怎樣工作的？浮閥塔是我國近十余年來廣為使用的一種型企業(yè)傳質(zhì)設(shè)備工中，并取得了令人滿足的效果。浮閥塔的構(gòu)造較為簡潔，主要構(gòu)造有受液盤，降液管，溢流堰，浮閥和塔板。30、浮閥塔

14、板有哪些優(yōu)缺點(diǎn)? 速大時(shí)，又易使蒸汽吹開液體。多孔塔板雖然構(gòu)造簡潔，處理力量大，但操作彈性比較小， 79 左右。浮閥塔構(gòu)造簡潔，自由截面積較大，造價(jià)比泡罩塔降低 1215%，處理力量比泡罩塔板提高 2040%左右。由于浮閥塔板的蒸汽是水平吹入液層，因此，氣液攪動(dòng)較好，霧沫夾帶小，接觸時(shí)間長，傳質(zhì)效果好，其效率比泡罩塔板15%。低傳質(zhì)效率。另外，閥片簡潔被卡住、銹住或粘住，影響開啟。31、塔高、塔徑對(duì)產(chǎn)量和質(zhì)量有什么影響?塔徑主要影響生產(chǎn)力量，塔高主要影響產(chǎn)品純度。塔徑與生產(chǎn)力量的關(guān)系可以用下式來說明。D=v/0.785w1/2式中 D塔的直徑，米；v塔內(nèi)蒸汽的體積流量，3/秒w空塔流速，米/秒

15、。 大，則需要的塔徑越大；同理，塔徑越大，則允許的塔內(nèi)蒸汽負(fù)荷越大，即生產(chǎn)力量越大， 因此塔徑是影響生產(chǎn)力量的主要因素。理論塔板數(shù)打算的。最小理論塔板數(shù)愈多，而實(shí)際塔板數(shù)也愈多。塔徑、塔高對(duì)生產(chǎn)的影響是辯證地，不行截然分開的。例如，增加塔高，則可削減回流比， 從而提高生產(chǎn)力量；而增加塔徑，則可加大回流比，到達(dá)降低塔高的目的。32、精餾操作的影響因素有哪些?包 括塔頂、塔釜和某些有特別意義的塔板；進(jìn)料狀態(tài)；進(jìn)料量；進(jìn)料組成；進(jìn)料溫度；塔內(nèi)作就是依據(jù)塔頂和塔底產(chǎn)品的組成要求來對(duì)這幾個(gè)影響因素進(jìn)展調(diào)整。33、精餾塔操作壓力的變化對(duì)精餾操作有什么影響?塔的設(shè)計(jì)和操作都是基于肯定的壓力下進(jìn)展的恒定。塔壓

16、波動(dòng)對(duì)塔的操作將產(chǎn)生如下的影響。影響產(chǎn)品質(zhì)量和物料平衡 加，但數(shù)量卻相對(duì)削減；釜液中的輕組分濃度增加，釜液量增加。同理，壓力降低，塔頂餾方法，使產(chǎn)品質(zhì)量合格，但此時(shí)液相中輕組分的損失增加。轉(zhuǎn)變組分間的相對(duì)揮發(fā)度壓力增加，組分間的相對(duì)揮發(fā)度降低，分別效率下降，反之亦然。轉(zhuǎn)變塔的生產(chǎn)力量壓力增加，組分的重度增大，塔的處理力量增大。塔壓的波動(dòng)這將引起溫度和組成間對(duì)應(yīng)關(guān)系的混亂發(fā)生轉(zhuǎn)變，引起全塔的溫度分布發(fā)生轉(zhuǎn)變，溫度和產(chǎn)品質(zhì)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系也將發(fā)生轉(zhuǎn)變。 對(duì)塔的壓力進(jìn)展適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 的轉(zhuǎn)變、回流量、回流溫度、塔頂冷劑量的轉(zhuǎn)變以及塔板的堵塞等，都有可能引起塔壓的波動(dòng)，此時(shí)我們應(yīng)先分析塔壓波動(dòng)的緣由，準(zhǔn)時(shí)處理，使操作恢復(fù)正常。34、進(jìn)料狀態(tài)對(duì)精餾操作有什么影響?進(jìn)料狀況有五種：泡點(diǎn)進(jìn)料氣液混合進(jìn)料4飽和蒸汽進(jìn)料過熱蒸汽進(jìn)料。為了便于分析，令每公斤分子進(jìn)料液體變成飽和蒸所需熱量=每公斤分子進(jìn)料的汽化潛熱1=101，飽和蒸汽=00。當(dāng)進(jìn)料狀況發(fā)生變化回流比、塔頂餾出物的組成為規(guī)定值時(shí)， 值也將發(fā)生變化， 轉(zhuǎn)變， 線位置的轉(zhuǎn)變，將引起理論塔板數(shù)和精餾段、提餾段塔板數(shù)安排的轉(zhuǎn)變。對(duì)于固定進(jìn)料狀況的某個(gè)塔來說，進(jìn)料狀況的轉(zhuǎn)變，將會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量及損失狀況