2 间歇精馏和反应精馏
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精馏二、精馏1.精馏原理:精馏是分离液体混合物的单元操作过程。
利用液体混合物中各挥发物沸点的差别,经过多次部分气化,多次部分冷凝将互溶的液体混合物分离提纯的单元操作。
其中较易挥发的称为易挥发组分(或轻组分)SiHCL3,31.8℃其中较难挥发的称为难挥发组分(或重组分)SiCL4 , 57.6℃①根据操作流程可分为间歇精馏和连续精馏②根据操作压力可分为加压、常压、减压精馏。
精馏原理:拉乌尔定律P A=P A O X A P B=P B O X B=P B O(1- X A)精馏在精馏塔内进行的精馏过程。
精馏塔是精馏操作的关键设备。
精馏塔一般由塔中部进料,进料口以上称为精馏段,以下称为提留段(含进料板)。
精馏段的作用是浓缩易挥发的组分并回收难挥发的组分,提留段的作用是浓缩难挥发组分并回收易挥发组分。
由塔顶导出的蒸汽经冷凝器冷凝成液体,一部分作为镏出液制成产品,另一部分作为回流液返回第一块塔板。
回流液是使蒸汽部分冷凝的冷却剂,也是稳定蒸馏操作的必要条件;而向塔底蒸馏釜的加热管不断通入蒸汽,则是维持部分汽化的必要条件。
塔内蒸汽由塔釜逐板上升,回流液由塔顶逐板下降,在每块塔板上二者互相接触,进行多次部分汽化和部分冷凝。
上升的蒸汽根据每进行一次部分冷凝易挥发组分含量就增加一次的原理,使易挥发组分逐板增浓;下降的回流液,则在多次部分汽化过程中是难挥发组分逐板增浓。
在塔板数足够多的情况下,塔顶可得到较纯的易挥发组分,塔釜得到较纯的难挥发组分。
综上所述,精馏塔的操作过程中是:由再沸器产生的蒸汽在塔底向塔顶上升,回流液自塔顶向塔底下降,原料液自加料板流入。
在每层塔板上,汽、液两相互相接触,汽相多次部分冷凝,液相多次部分汽化。
这样,易挥发组分逐渐浓集到汽相,难挥发组分逐渐浓集到液相。
最后,将塔顶蒸汽冷凝,得到符合要求的镏出液;将塔底的液体引出,得到相当纯净的残液。
精馏塔效率的计算。
塔效率是精馏塔性能的参数之一。
塔效率是根据塔板数算出的。
1 反应精馏反应精馏作为一种新型特殊精馏,因其具有独特的优势而在化学工业中日益受到重视。
由于反应段固体催化剂的选择及装填方式对该工艺起关键作用,故国内外在注重工艺开发的同时,也需要在催化剂及填料上多做研究,以取得更大突破。
目前,反应精馏技术已在多个领域实现了产业化,对某些新领域的开发也取得了一定进展。
随着节能和环保要求日益提高,该技术与先进的计算机模拟软件相结合,在未来几十年将会发挥更大作用,同时会有更好的发展。
1.1 反应精馏技术基本原理反应精馏是在进行反应的同时用精馏方法分离出产物的过程。
其基本原理为;对于可逆反应,当某一产物的挥发度大于反应物时,如果将产物从液相中蒸出,则可破坏原有的平衡,使反应继续向生成物的方向进行,因而可提高单程转化率,在一定程度上变可逆反应为不可逆反应。
1.2 反应精馏技术特点(1) 反应和精馏在同一设备中进行,简化了流程,使设备费和操作费同时下降。
(2) 对于放热反应过程,反应热全部提供为精馏过程所需热量的一部分,节省了能耗。
(3) 对于可逆反应过程中,由于产物的不断分离,可使系统远离平衡状态,增大过程的转化率。
可使最终转化率大大超过平衡转化率,减轻后续分离工序的负荷。
(4) 对于目的产物具有关二次副反应的情形,通过某一反应物的不断分离,从而抑制了副反应,提高了选择性。
(5) 在反应精馏塔内,各反应物的浓度不同于进料浓度。
因此,进料可按反应配比要求,而塔板上造成某种反应物的过量,可使反应后期的反应速度大大提高、同时又达到完全反应;或造成主副反应速率的差异,达到较高的选择性。
这样,对于传统工艺中某些反应物过量从而需要分离回收的情况,能使原料消耗和能量消耗得到较大节省。
(6) 在反应精馏塔内,各组份的浓度分布主要由相对挥发度决定,与进料组成关系不大,因而反应精馏塔可采用低纯度的原料作为进料。
这一特点可使某些系统内循环物流不经分离提纯直接得到利用。
(7) 有时反应物的存在能改变系统各组份的相对挥发度,或绕过其共沸组成,实现沸点相近或具有恒沸组成的混合物之间的完全分离。
反应精馏摘要反应精馏是一种将反应过程和精馏过程结合在一起,且在同一个设备内进行的藕合过程。
根据投料操作方式,反应精馏可以分为连续反应精馏和间歇反应精馏。
具有选择性高,能耗低操作费用低、投资少,温度易于控制,回收率高等优点。
反应精馏技术已在醚化、加氢、烷基化、醋化、醋交换、皂化、水解、卤化、胺化、乙酞化、硝化及脱水等反应中得到了应用。
关键字反应精馏精馏反应挥发度Abstract Reaction distillation is a reaction process and distillation process together, and in the same equipment in the coupling process. According to feed operation mode, the reaction distillation can be divided into continuous reaction rectification and intermittent reaction distillation. Selective high,Low energy consumption lower operation cost, less investment, easy temperature control, High efficiency advantages .Reaction distillation technique has set up a file in the etherification, hydrogenation and alkylation, vinegar, exchange, saponification of vinegar, hydrolysis, and halogenating, amination, b exception, nitrification,dehydration and so on reactions applications.Key words reaction distillation distillation reaction volatility前言化工生产中,反应和分离两种操作通常分别在两类单独的设备中进行。
第七节间歇精馏§6.7.1 间歇精馏过程的特点间歇精馏是将料液成批投入蒸馏釜,逐步加热汽化,待釜液组成降至规定值后一次性排出的操作,其特点有二:1.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(R不变),则x D随时下降;反之,若x D保持不变,则在精馏过程中不断提高(增大)R。
特点:①非定态过程,为了达到预期分离要求,实际操作可灵活多样,例如在操作初期可逐步加大回流比使x D不变,但R过大,经济上不合理。
故操作后期可保持R不变,若所得的馏出液不符合要求,可将此部分产物并入下一批原料再次精馏。
间歇精馏往往采用填料塔。
这样可尽量减小持液量(塔身积存的液体量)。
持液量将影响间歇精馏过程及产品的数量。
2.间歇精馏时全塔均为精馏段,无提馏段。
因此获得同样的塔底、塔顶组成的产品,间歇精馏的能耗必大于连续精馏。
间歇精馏一般用于混合液的分离要求较高而料液品种或组成经常变化的情况。
间歇精馏的设计计算方法,首先是选择基准状态(一般为操作的始态和末态)作设计计算,求出塔板数,然后按给定的塔板数,用操作型计算的方法,求取精馏中途其它状态下的回流比及产品组成。
为简化起见,在以下介绍的计算中均不计塔板上液体的持液量对过程的影响,即取持液量为零。
§6.7.2 保持馏出液组成恒定的间歇精馏设计计算的命题为:已知投料量F及料液组成x f,x D不变,操作至规定的釜液组成x w或回收率η,选择回流比的变化范围,求理论板数。
一.确定理论板数1.计算基准:间歇精馏塔在操作过程中的塔板数是定值。
x D不变但x w不断下降,即分离要求逐渐提高。
因此所涉及的精馏塔应满足过程的最大分离要求,设计应以操作终了时的釜液组成x w为计算基准。
2.最小回流比的确定在操作终了时,将组成为x w的釜液增浓至x D必有一最小回流比R min在此回流比下需要的理论板数为无穷多。
一般R终是R min的某一倍数,R终的选择由经济因素决定。