单塔精馏系统技术资料

E T = ⨯100% C pm (t BP - tF ) + r m 精馏塔实验讲义一、 实验目的1． 充 分 利 用 计 算 机 采 集 和 控 制 系 统 具 有 的 快 速 、 大 容 量 和 实 时 处 理 的 特 点 ， 进 行精馏过程多实验方案的设计，并进行实验验证，得出实验结论。

以掌握实验研究的方法。

2． 学会识别精馏塔内出现的几种操作状态，并分析这些操作状态对塔性能的影响。

3． 学习精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素。

4． 测定精馏过程的动态特性，提高学生对精馏过程的认识。

二、 实验原理1． 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔板逐板上升与来字塔板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。

回流是精馏操作得以实现的基础。

塔顶的回流量与采出量之比，称为回流比。

回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。

回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。

若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要有无穷多块塔板的精馏塔。

当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。

若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔内中，这在生产中无实际意义。

但是，由于此时所需理论塔板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时使用。

实际回流比常取最小回流比 1.2—2.0 倍。

在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也会变坏。

2． 对于二元物系，如已知其汽液平衡数据，则根据精馏塔的原料液组成，进料热状况，操作回流比及塔顶馏出液组成，塔底釜液组成可以求出该塔的理论板数 N T 。

按照式（5-1）可以得到总板效率 E T ，其中 N P 为实际塔板数。

N T N P部分回流时，进料热状况参数的计算式为q = r m式中：t F——进料温度，℃。

t BP——进料的泡点温度，℃。

关于精馏塔操作的知识精馏塔是化工生产中常用的设备，用于将混合物中的不同成分按照其沸点进行分离的一种方法。

在精馏塔中，通过加热混合物并将其蒸发，然后再冷凝回液体形式，从而实现不同成分的分离。

精馏塔是一个非常重要的设备，广泛应用于石油化工、化学工业、制药、食品工业等领域。

精馏塔的操作过程一般包括物料的进料、加热、分馏和冷凝等步骤。

不同的物料在精馏塔中会根据其沸点的不同被分离出来，可以得到纯净的产品或分离出不同部分的产品。

在精馏塔的操作中，需要注意以下几个方面的知识：一、精馏塔的结构和工作原理精馏塔一般由塔体、填料、冷凝器、除液泵等部分组成。

在精馏塔中，填料的作用是增加塔内的表面积，促进气液两相的充分接触，从而提高分馏效率。

冷凝器则用于将蒸发的气体冷凝成液体，形成产品。

精馏塔的工作原理是通过将混合物加热至其中成分的沸点，使其蒸发成气体，然后再冷却冷凝成液体，实现不同成分的分离。

二、操作前的准备工作在进行精馏塔操作前，需要进行一些准备工作。

首先要检查精馏塔的设备和仪器是否正常运转，检查各种阀门、管道和连接件是否密封无漏。

其次检查填料是否完整，冷却水是否正常供应等。

还需要根据操作手册和工艺要求设置好操作参数，如加热温度、进料速度等。

三、加热操作加热是精馏塔操作的重要环节，需要控制加热温度和速度。

加热温度应该根据混合物中各成分的沸点来设定，从而确保被分离的成分能够达到沸点并蒸发出来。

加热速度也需要适当控制，过快的加热会导致压力升高，影响操作的稳定性。

四、分馏操作在精馏塔中，分馏是将混合物中的不同成分分离出来的过程。

在进行分馏操作时，需要根据混合物的成分和物性来确定操作参数，如进料速度、塔体高度、冷凝温度等。

对于待分离的成分，需要关注其沸点、比重等特性，掌握好分馏的时机和程度，确保分离效果。

五、冷却和收集操作在分馏后，需要将蒸馏出来的气体冷却成液体，并进行收集。

冷却器的选择和设置要合理，确保冷却效果良好。

冷却后的液体产品要进行检查，确认其质量和纯度是否符合要求，再进行储存或进一步处理。

精馏塔说明书一、产品介绍精馏塔是一种用于分离液体混合物的设备，广泛应用于化工、石油、食品等领域。

本说明书将详细介绍精馏塔的结构、工作原理、操作方法以及注意事项。

二、结构与工作原理精馏塔主要由塔体、进料口、出料口、塔板、冷凝器、再沸器等组成。

其工作原理是基于物质的沸点差异，通过加热和冷凝的方式实现液体混合物的分离。

具体来说，精馏塔内的液体混合物经过加热后，部分组分会蒸发并随上升蒸汽进入塔顶的冷凝器，在那里被冷却液化。

而未蒸发的组分会继续留在塔内，通过再沸器加热后再次蒸发，如此反复，直至达到所需的分离效果。

三、操作方法1、开启前检查：检查精馏塔及相关设备是否完好，管道、阀门有无泄漏，冷凝器、再沸器是否正常工作。

2、开启进料口：将待分离的液体混合物加入进料口，注意流量控制，保持稳定。

3、开启加热系统：根据需要调整再沸器的加热温度，使液体混合物在塔内蒸发并上升至冷凝器。

4、开启冷凝器：调整冷凝器的冷却水流量，使上升的蒸汽在冷凝器中被液化。

5、收集产品：将冷凝器下方收集到的液体产品通过出料口导出。

6、调整操作参数：根据实际分离效果，调整加热温度、进料流量等参数，以达到最佳分离效果。

四、注意事项1、操作过程中要保持设备密封性良好，防止泄漏。

2、严格控制加热温度，防止过热引起物料分解或设备损坏。

3、定期检查设备及相关管道，发现泄漏或其他异常情况应及时处理。

4、在操作过程中要保持安全距离，避免直接接触高温设备和液体。

5、如遇紧急情况，应立即停车并采取相应措施。

五、维护与保养1、定期检查设备及相关管道的密封性，发现泄漏应及时处理。

2、定期清理设备内部杂物及沉积物，保持设备清洁。

3、定期检查加热系统和冷却系统的工作情况，确保设备正常运行。

4、根据实际使用情况，适时调整设备的操作参数，以达到最佳分离效果。

5、在停车期间，应对设备进行全面检查和维护，确保设备良好运行。

六、常见问题及解决方案1、分离效果不佳：可能是由于加热温度、进料流量等参数调整不当所致。

引言塔设备是化学工业，石油化工，生物化工，制药等生产过程中广泛采用的传质设备。

根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。

板式塔为逐级接触式气液传质设备，塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡形式或喷射形式通过塔板上的液层，正常条件下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，它具有结构简单，安装方便，压降低，操作弹性大，持液量小等优点，被广泛的使用。

本设计的目的是分离苯—甲苯的混合液，故选用板式塔。

设计方案的确定和流程说明1.塔板类型精馏塔的塔板类型共有三种：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。

浮阀塔板具有结构简单，制造方便，造价低等优点，且开孔率大，生产能力大，阀片可随气流量大小而上下浮动，故操作弹性大，气液接触时间长，因此塔板效率较高。

本设计采用浮阀塔板。

2. 加料方式加料方式共有两种：高位槽加料和泵直接加料。

采用泵直接加料，具有结构简单，安装方便等优点，而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。

故本设计采用泵直接加料。

3. 进料状况进料方式一般有两种：冷液进料及泡点进料。

对于冷液进料，当进料组成一定时，流量也一定，但受环境影响较大；而采用泡点进料，不仅较为方便，而且不受环境温度的影响，同时又能保证精馏段和提馏段塔径基本相等，制造方便。

故本设计采用泡点进料。

4. 塔顶冷凝方式苯和甲苯不反应，且容易冷凝，故塔顶采用全凝器，用水冷凝。

塔顶出来的气体温度不高，冷凝后的回流液和产品无需进一步冷却，选用全凝器符合要求。

5. 回流方式回流方式可分为重力回流和强制回流。

本设计所需塔板数较多，塔较高，为便于检修和清理，回流冷凝器不适宜塔顶安装，故采用强制回流。

6. 加热方式加热方式分为直接蒸气和间接蒸气加热。

直接蒸气加热在一定回流比条件下，塔底蒸气对回流液有稀释作用，从而会使理论塔板数增加，设备费用上升。

故本设计采用间接蒸气加热方式。

7. 操作压力苯和甲苯在常压下相对挥发度相差比较大，因此在常压下也能比较容易分离，故本设计采用常压精馏。

塔板或填料
提供气液接触面，促进气液传质 和传热。
进料口
将原料引入塔内的装置，位置根 据工艺要求而定。
塔底再沸器
加热塔底液体，使其部分汽化后 返回塔内，提供上升蒸汽。
塔顶冷凝器
将塔顶上升蒸汽冷凝成液体的装 置，以便进行液相收集和回流。
回流口
将部分塔顶冷凝液返回塔内的装 置，用于提供液相回流。
精馏塔操作参数设置
03
精馏塔结构与操作
精馏塔类型及特点
1 2
3
板式塔
气液接触良好，操作弹性大，塔板效率高，但结构复杂，造 价高。
填料塔
结构简单，造价低，压降小，但操作弹性小，效率相对较低 。
复合塔
结合板式塔和填料塔的优点，具有高效、低压降、大操作弹 性等特点。
精馏塔内部构件介绍
塔体
提供气液传质和传热的场所，通 常由钢板焊接而成。
精馏原理
基于溶液中不同组分相对挥发度的差异，通过加热使溶液部分汽化，然后使汽液两相进行充分接触，进行相际传 质，使易挥发组分不断从液相往气相中转移，而难挥发组分则从气相往液相中转移，从而在塔顶得到易挥发组分 的浓度较高的产品，在塔底得到难挥发组分的浓度较高的产品。
精馏分类及应用领域
精馏分类
根据操作方式的不同，精馏可分为连 续精馏和间歇精馏；根据压力的不同 ，可分为常压精馏、加压精馏和减压 精馏。
随着新能源和环保领域的快速发展，精馏 技术将在这些领域发挥重要作用，如用于 锂电池电解液的提纯、废气处理等。
THANKS
实验结果讨论与误差分析
实验结果展示
将实验结果以图表形式展示，便于直观比较和分析。
结果讨论
根据实验结果，讨论精馏过程的效率、产品质量等关键指标，以及 与理论预测的差异。

精馏塔实验讲义一、 实验目的1． 充分利用计算机采集和控制系统具有的快速、大容量和实时处理的特点，进行 精馏过程多实验方案的设计，并进行实验验证，得出实验结论。

以掌握实验研究的方法。

2． 学会识别精馏塔内出现的几种操作状态，并分析这些操作状态对塔性能的影响。

3． 学习精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素。

4． 测定精馏过程的动态特性，提高学生对精馏过程的认识。

二、 实验原理1． 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔板逐板上升与来字塔板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。

回流是精馏操作得以实现的基础。

塔顶的回流量与采出量之比，称为回流比。

回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。

回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。

若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要有无穷多块塔板的精馏塔。

当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。

若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔内中，这在生产中无实际意义。

但是，由于此时所需理论塔板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时使用。

实际回流比常取最小回流比 1.2—2.0倍。

在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也会变坏。

2． 对于二元物系，如已知其汽液平衡数据，则根据精馏塔的原料液组成，进料热状况，操作回流比及塔顶馏出液组成，塔底釜液组成可以求出该塔的理论板数N T 。

按照式（5-1）可以得到总板效率E T ，其中N P 为实际塔板数。

%100⨯=P T T N N E部分回流时，进料热状况参数的计算式为 m m F BP pm r r t t C q +-=)(式中：t F——进料温度，℃。

t BP——进料的泡点温度，℃。

C pm——进料液体在平均温度（t F + t P）/2下的比热，kJ/（kmol．℃）。

精馏技术的原理及应用范围1. 原理介绍精馏技术是一种物理分离方法，其原理基于不同物质的沸点差异。

通过在一定压力下，将混合物加热至液体相变为气体，并将气体冷凝回液体，从而实现原混合物中成分的分离。

主要依靠分馏塔中的填料或盘片来分离液相组分的技术，称为精馏技术。

精馏塔内通过不同温度梯度和相互溶解度差异，使得不同组分在塔内逐级递降地行驶。

•精馏技术的基本原理是根据物质的沸点差异，在高温下将混合物加热，使其部分成分汽化，再冷凝为液体，从而达到分离的目的。

2. 精馏技术的应用范围精馏技术在化学、石油、食品、制药等工业领域有广泛的应用。

下面列举了一些常见的应用范围：•石油工业：精馏技术是石油炼制过程中最关键的技术之一。

通过分馏塔对原油进行精馏，可以分离出汽油、柴油、液化气、煤油等不同的成品油。

•化学工业：精馏技术在化工生产中起到了重要的作用。

比如，对混合酸进行精馏可以得到纯的酸类化合物；对液氨和液氮进行精馏可以得到高纯度的氨和氮气等。

•制药工业：精馏技术在制药工业中用于分离和提纯药物。

通过适当的温度和压力控制，可以将混合物中的有用成分分离出来，从而制得纯净的药物。

•食品工业：精馏技术在酿酒、酒精生产中有广泛的应用。

通过精馏，可以分离出高浓度的酒精，从而制得高品质的酒类产品。

•环境保护：精馏技术可以应用于废水处理，通过蒸发和冷凝将污水中的有害物质分离出来，从而达到净化水质的目的。

•能源领域：精馏技术在天然气液化过程中有重要应用。

将天然气中的杂质分离，提高天然气液化的效率。

3. 精馏技术的优势和挑战精馏技术具有以下优势：•可以实现高效的分离和纯化过程。

•可以适应多种成分和不同规模的生产需求。

•技术相对成熟，操作简单。

然而，精馏技术也面临一些挑战：•能耗较高：精馏过程中需要大量的热能供给，导致能源消耗较高。

•塔内操作难度大：精馏塔内的填料或盘片结构复杂，操作和维护难度较高。

•高投资成本：精馏设备的建设和维护都需要大量的资金投入。

３、精馏塔的控制要求
精馏塔的控制目标是：在保证产品质量合格的前提下，使塔的回收率最高、能耗最低，即使总收益最大，成本最小。
精馏过程是在一定约束条件下进行的。因此，精馏塔的控制要求可从质量指标、产品产量、能量消耗和约束条件四方面考虑设置必要的控制系统。
⑴、产品质量控制
精馏塔的产品质量是指塔顶或塔底产品的纯度。通常，满足一端的产品质量，即塔顶（或塔底）产品达到规定纯度，而另一端产品的纯度维持在规定范围内。
（3）冷凝器：它的作用是使塔顶蒸汽冷凝，以其部分冷凝液作为回流，以建立塔板间的内部回流，其作部分即为塔顶产品。
精馏塔都采取中部进料，进料板把全塔分成二段：进料板以上叫做精馏段；进料板以下称提馏段。在精馏段，上升蒸汽中的高沸点组分转变成液体，液体中的低沸点组分转变成蒸汽，完成上升蒸气低沸点组分的精制。在提馏段，下降液体中的低沸点组分转变成蒸汽，蒸汽中的高沸点组分转变成液体，完成下降液体高沸点组分的提浓。
⑤、连续精馏：多用于大批量工业生产中。
⑥、常压蒸馏：蒸馏在常压下进行。
⑦、减压蒸馏：常压下物系沸点较高或热敏性物质不能承受高温的情况
⑧、加压蒸馏：常压下为气体的物系精馏分离，加压提高混合物的沸点
⑨、多组分精馏：例如原油的分离。
⑩、双组分精馏：如乙醇-水体系,苯-甲苯体系等。
２、精馏-1所示：
⑵、物料平衡控制
进出物料平衡，即塔顶、塔底采出量应和进料量相平衡，维持塔的正常平稳操作，以及上下工序的协调工作。物料平衡的控制是以冷凝液罐（回流罐）与塔釜液位一定（介于规定的上、下限之间）为控制目标的。
⑶、能量平衡控制
输入、输出能量应平衡，使塔内操作压力维持稳定。
⑷、约束条件
精馏过程是复杂传质传热过程。为了满足稳定和安全运行，必须使某些参数限制在约束条件之内。常用的限制条件有液泛限、漏液限、操作压力限和临界温度限等。

精馏塔中精馏过程的原理精馏是一种常用于分离混合物的方法，它是基于混合物中各组分沸点不同的原理而进行的。

在精馏过程中，混合物被加热至沸点以上，然后再经过冷凝，使其中沸点较高的组分被分离出来。

精馏塔是一种用于进行精馏过程的设备，它主要由一个塔体、进料口、塔板、引流管、液位计、沸点计等组成。

下面就来详细解析一下精馏塔中精馏过程的原理。

1. 精馏塔的结构精馏塔通常由一个塔体和一个加热器组成，该塔体内部设有塔板，塔板上分布着许多小孔，其中塔板之间又相互隔开。

混合物从塔体的进料口部进入塔体，经过加热器加热，被蒸发分离出来的气体会从塔板上的小孔中流出，进入下一个塔板。

然后再从下一层塔板上流出，进入下一个塔板，如此循环，整个塔体内的混合物不断被加热、蒸发，冷却、凝结，最终分离出各组分。

2. 精馏的原理精馏的原理是根据混合物中各组分沸点不同的原理进行的分离。

在混合物加热至沸点以上时，其中沸点较低的组分首先被蒸发分离出来，随着温度的升高，沸点高的组分也会逐渐蒸发，最后被冷凝于塔顶部分离出来。

当混合物进入精馏塔后，沸点较低的组分先蒸发出来，通过下一个塔板上的小孔进入下一塔板。

在下一塔板上，气体被再次加热，继续升高温度，使得沸点较高的组分也逐渐蒸发出来。

如此往复，最终使得各组分被分离出来，沸点较低的组分被分离在塔底，沸点较高的组分则被分离在塔顶。

通过在塔体上设置不同的温度，可以将不同沸点的组分分离出来，从而完成物质混合物的分离。

3. 精馏塔的操作过程在进行精馏操作时，应该进行以下步骤：（1）将待分离的混合物加入精馏塔中，并加热至沸点以上。

在加热的过程中，应该逐渐增加加热功率，避免发生剧烈沸腾。

（2）将沸点较低的组分在塔底部分离出来，通过引流管排出。

（3）随着沸点的升高，沸点高的组分逐渐分离出来，如此往复，直到完全分离出所有组分。

在过程中可以通过液位计和沸点计等仪器进行监测。

（4）停止加热后，将分离出的各组分分别采集收容，完成分离过程。

精馏操作基本知识1、何为相和相平衡：答：相就是指在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分，不同相之间往往有一个相界面，把不同的相分别开。

系统中相数的多少与物质的数量无关。

如水和冰混合在一起，水为液相，冰为固相。

一般情况下，物料在精馏塔内是气、液两相。

在一定的温度和压力下，如果物料系统中存在两个或两个以上的相，物料在各相的相对量以及物料中各组分在各个相中的浓度不随时间变化，我们称系统处于平衡状态。

平衡时，物质还是在不停地运动，但是，各个相的量和各组分在各项的浓度不随时间变化，当条件改变时，将建立起新的相平衡，因此相平衡是运动的、相对的，而不是静止的、绝对的。

比如：在精馏系统中，精馏塔板上温度较高的气体和温度较低的液体相互接触时，要进行传热、传质，其结果是气体部分冷凝，形成的液相中高沸点组分的浓度不断增加。

塔板上的液体部分气化，形成的气相中低沸点组分的浓度不断增加。

但是这个传热、传质过程并不是无止境的，当气液两相达到平衡时，其各组分的两相的组成就不再随时间变化了。

2、何为饱和蒸汽压？答：在一定的温度下，与同种物质的液态（或固态）处于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫饱和蒸汽压，它随温度的升高而增加。

众所周知，放在杯子里的水，会因不断蒸发变得愈来愈少。

如果把纯水放在一个密闭容器里，并抽走上方的空气，当水不断蒸发时，水面上方气相的压力，即水的蒸汽所具有的压力就不断增加。

但是，当温度一定时，气相压力最中将稳定在一个固定的数值上，这时的压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压。

应当注意的是，当气相压力的数值达到饱和蒸汽压力的数值是，液相的水分子仍然不断地气化，气相中的水分子也不断地冷凝成液体，只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度，液体量才没有减少，气体量也没有增加，气体和液体达到平衡状态。

所以，液态纯物质蒸汽所具有的压力为其饱和蒸汽压时，气液两相即达到了相平衡。

3、何为精馏，精馏的原理是什么？答：把液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。

西安交通大学
制冷与低温技术原理
单级精馏塔(一)
空气的精馏一般分为单级精馏和双级精馏，因而有单级精馏塔和双级精馏塔。

（a ）制取高纯度液氮或气氮（b ）制取高纯度液氧或气氧
单级精馏塔
高纯度气氮（或液氮）
塔顶需要冷源；
提供回流液。

塔底需要热源；
提供上升气。

高纯度液氧（或气氧）
制取高纯度液氮(或气氮)单级精馏塔
制取高纯度液氮(或气氮)单级精馏塔
产品高
纯氮气
高纯
液氮
饱
和
空
气富氧
液空
制取高纯度液氮(或气氮)单级精馏塔
氮气冷凝器
产品高
纯氮气
高纯液氮
饱
和
空
气富氧
液空
制取高纯度液氮(或气氮)单级精馏塔
富氧液空饱和空气
高纯氮气
高纯液氮
富氧空气节流阀
冷凝蒸发器
制取高纯度液氮(或气氮)单级精馏塔
塔釜
塔板及筒壳
冷凝蒸发器
塔釜和冷凝蒸发器间有节流阀。

空气氮气
富氧空气
压缩空气从塔下部进入高纯气氮在冷凝蒸发器内被冷却液化：一部液氮产品引出；另一部作为回流液塔顶部得到高纯度(99%以上)气氮制取高纯度液氮(或气氮)单级精馏塔
空气氮气富氧空气
单级精馏塔
制取高纯度液氮(或气氮)单级精馏塔
空气氮气
富氧空气
塔底得到富氧液空（或釜液），氧含量约40%
釜液经节流阀进入冷凝蒸发器的蒸发侧(用于冷却冷凝侧的氮气)被加热而蒸发，变成富氧气体引出
可从冷凝蒸发器顶盖下引出气氮产品
釜液与进塔空气接近平衡状态，仅能获得纯氮。

知识目标：●了解精馏操作分类、各种类型的塔板的特点、性能及板式塔设计原则●理解板式塔的流体力学性能对精馏操作的影响●掌握精馏原理及双组分连续精馏塔计算能力目标：●能正确选择精馏操作的条件，对精馏过程进行正确的调节控制●能进行精馏塔的开、停车操作和事故分析化工生产中所处理的原料、中间产物、粗产品等几乎都是混合物，而且大部分是均相物系。

为进一步加工和使用，常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。

精馏是分离均相液体混合物的重要方法之一，属于气液相间的相际传质过程。

在化工生产中，尤其在石油化工、有机化工、高分子化工、精细化工、医药、食品等领域更是广泛应用。

第一节精馏塔的结构及应用一、精馏塔的分类及工业应用接触时间、面积和空间，以达到理想的分离效果。

根据塔内气液接触部件的结构型式，可将塔设备分为两大类：板式塔和填料塔。

板式塔：塔内沿塔高装有若干层塔板，相邻两板有一定的间隔距离。

塔内气、液两相在塔板上互相接触，进行传热和传质，属于逐级接触式塔设备。

本章重点介绍板式塔。

填料塔：塔内装有填料，气液两相在被润湿的填料表面进行传热和传质，属于连续接触式塔设备。

二、板式塔的结构类型及性能评价（一）板式塔的结构图3-1板式塔结构1-塔体；2-塔板；3-溢流堰；4-受液盘；5-降液管板式塔结构如图3-1所示。

它是由圆柱形壳体、塔板、气体和液体进、出口等部件组成的。

操作时，塔内液体依靠重力作用，自上而下流经各层塔板，并在每层塔板上保持一定的液层，最后由塔底排出。

气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板上的液层，在液层中气液两相密切而充分的接触，进行传质传热，最后由塔顶排出。

在塔中，使两相呈逆流流动，以提供最大的传质推动力。

塔板是板式塔的核心构件，其功能是提供气、液两相保持充分接触的场所，使之能在良好的条件下进行传质和传热过程。

（二）塔板的类型塔板有错、逆流两种，见表3-1。

表3-1 塔板的分类图3-2 塔板分类本章只介绍错流塔板。

• 塔板又称塔盘，是板式塔中气液两相接触传质的 部位，决定塔的操作性能，通常主要由以下三部 分组成： • ① 气体通道 为保证气液两相充分接触，塔板 上均匀地开有一定数量的通道供气体自下而上穿 过板上的液层。气体通道的形式很多，它对塔板 性能有决定性影响，也是区别塔板类型的主要标 志。筛板塔塔板的气体通道最简单，只是在塔板 上均匀地开设许多小孔（通称筛孔）,气体穿过 筛孔上升并分散到液层中（图2）。泡罩塔塔板 的气体通道最复杂，它是在塔板上开有若干较大 的圆孔，孔上接有升气管，升气管上覆盖分散气 体的泡罩（图3）。浮阀塔塔板则直接在圆孔上 盖以可浮动的阀片,根据气体的流量,阀片自行调 节开度（图4）。
• 位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸气 沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。进 料加在塔的中部,进料中的液体和上塔段 来的液体一起沿塔下降,进料中的蒸气和 下塔段来的蒸气一起沿塔上升。在整个精 馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传 质。液相中的易挥发组分进入汽相，汽相 中的难挥发组分转入液相。对不形成恒沸 物的物系，只要设计和操作得当，馏出液 将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是 高纯度的难挥发组分。进料口以上的塔段， 把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称 为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液 体中提取易挥发组分,称为提馏段。两段 操作的结合,使液体混合物中的两个组分
• 较完全地分离，生产出所需纯度的两种产 品。 • 十一、间歇精馏 • 间歇精馏过程的特点 • 当混合液的分离要求较高而料液品种或组 成经常变化时，采用间歇精馏的操作方式 比较灵活机动。从精馏装置看，间歇精馏 与连续精馏大致相同。作间歇精馏时，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。由此 不难理解，间歇精馏过程具有如下特点。 • ① 间歇精馏为非定态过程。在精馏过程中， 釜液组成不断降低。若在操作时保持回流 比不变，则馏出液组成将随之下降；反之， 为使馏出液组成保持不变，则在精

单塔精馏制氮工艺是一种基于空气分离的工业方法，用于生产高纯度的氮气。

该工艺主要包括以下步骤：
1. 预处理：首先，将空气压缩并冷却至液化状态，去除其中的水分、二氧化碳和其他杂质。

这通常通过吸附和膜分离技术完成。

2. 分馏：预处理后的液态空气被送入精馏塔。

在精馏塔中，空气被加热并逐渐蒸发，不同组分因沸点不同而在塔内不同高度的冷凝器中凝结。

氮气和氧气是主要的组成成分，它们在塔内的分布取决于各自的沸点（氮气的沸点为-196°C，氧气的沸点为-183°C）。

3. 产品提取：通过控制精馏塔的温度和压力，可以调节氮气和氧气的提取比例。

在塔顶收集到的是富含氮气的产品气，而塔底则是富含氧气的产品气。

4. 纯化：为了获得高纯度的氮气，通常需要进一步的纯化过程。

这可能涉及再次蒸馏或使用压力摆动吸附（PSA）技术来去除残留的氧气和其他微量气体。

5. 储存和运输：最后，生产的氮气会被压缩、冷却并存放在专用的高压气瓶或液化氮罐中，以供后续使用或运输。

单塔精馏制氮工艺的优点是设备简单，操作成本相对较低，但它的氮气纯度和回收率通常不如双塔或多塔精馏工艺。

此外，该工艺的能耗较高，因此在能耗和环保要求日益严格的今天，一些工业应用开始转向更为高效的空气分离技术，如低温空气分离（Cryogenic Air Separation, CAS）和膜分离技术。

总结
1单塔精馏有利于节约能耗； 2单塔流程更适用于合成甲基燃料的别离，很容易获得工 业上所需要的燃料级甲醇。
单塔精馏
由于铜系催化剂的使用，甲醇合成中副反响明显减少，粗甲醇中不仅 复原性杂质含量大大减少，而且二甲醚的含量几十倍地降低，因此在 取消化学净化的同时，采用一台精馏塔就能够获得一般工业上所需要 的精甲醇。显然，单塔流程对节约投资和减少热能损耗都是有利的。
单塔精馏工艺流程
1
冷凝液
回收或排空
3 6
4
精甲醇 乙醇排出
水
液
粗甲醇
蒸汽 残液
图
单塔粗甲醇精馏工艺流程
1-精馏塔； 2-再沸器； 3-冷凝器； 4-回流罐； 5-热交换器； 6-液封
异丁基油
单塔精馏动画过程
单塔精馏即在精馏流程中仅有一座精馏塔，如下图：经合成工段得到 的粗甲醇加氢氧化钠碱液，通过精馏塔塔底再沸器蒸汽的余热预热后 进入精馏塔的中部，在塔内进行传质传热别离后，低沸物〔主要成分 ：醚类物质和溶解性气体等〕由塔顶排出，高沸物〔主要成分：异丁 基油等高级醇类〕在进料板以下假设干塔板处采出，水从塔低采出， 而甲醇产品那么在塔顶以下假设干塔板处采出。