精馏设备
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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。
浮阀精馏塔的介绍及其优点
浮阀精馏塔是一种用于精馏分离过程的设备,它在化工、石油化工和制药等领域得到广泛应用。
浮阀精馏塔的主要优点包括:
1. 高效分离:浮阀精馏塔通过在塔板上设置浮阀,可以有效地阻止液体的逆流和混合,提高了分离效率,实现了对混合物的精细分离。
2. 较大的操作弹性:浮阀精馏塔的操作弹性较大,可以在较宽的负荷范围内保持稳定的操作,适应不同生产负荷的变化。
3. 良好的传质性能:浮阀的特殊结构和运动方式使得气液两相在塔板上能够充分接触,提供了良好的传质条件,促进了质量传递和能量交换。
4. 较低的压降:相比于其他类型的精馏塔,浮阀精馏塔的压降较低,减少了能量的损失和设备的负荷。
5. 易于维护和操作:浮阀精馏塔的结构相对简单,浮阀易于更换和维修,操作也相对容易,降低了设备的维护成本和操作难度。
6. 适用范围广泛:浮阀精馏塔适用于各种混合物的分离,如烃类混合物、醇类混合物等,可以满足不同工业领域的需求。
总的来说,浮阀精馏塔具有分离效率高、操作弹性大、传质性能好、压降低、维护方便等优点,是一种在化工、石油化工和制药等行业中广泛应用的精馏设备。
精馏塔设备概述简介精馏塔是一种常用于分离液体混合物的设备,通过不同组分的挥发度差异实现分离和纯化。
它是化工工业中最常用的分离设备之一,广泛应用于石油化工、化学制药、食品加工等领域。
工作原理精馏塔利用液体分子在不同温度下的挥发差异,通过冷凝和蒸发的循环作用,将混合物中的组分逐步分离。
其基本工作原理是将混合物加热至使其中一种组分直接蒸发并进入冷凝器,然后再将液态的组分回流到塔底进行冷却。
这样循环往复,最终实现分离纯化。
构造精馏塔主要由塔体、进料管、蒸发器、冷凝器、塔底总流出口、分馏液流出口、回流管和塔板等组件构成。
塔体塔体是精馏塔的主要支撑部分,通常由金属材料制成。
其长度和直径可以根据实际情况进行设计。
塔体的内壁通常设置为光滑的表面,以减小流体摩擦阻力,提高传质效率。
进料管进料管用于将待分离混合物导入精馏塔。
其位置通常设计在塔体的顶部,便于混合物均匀分布到塔板上。
蒸发器蒸发器位于精馏塔的底部,通过加热的方式将液态混合物加热至蒸发温度。
蒸发器通常采用外加热的方式,如蒸汽加热或电加热,以提高温度控制精度。
冷凝器冷凝器位于精馏塔的顶部,用于冷却和凝结蒸汽相。
冷凝器通常采用冷水或制冷剂循环的方式进行冷却,将蒸汽相转化为液相,并通过管道排出。
塔底总流出口塔底总流出口是精馏塔的最底部出口,用于排出未蒸发的液态组分。
通常通过阀门控制流量和压力。
分馏液流出口分馏液流出口位于精馏塔的中间位置,用于排除已经分离纯化的组分。
也通过阀门进行流量和压力的调控。
回流管回流管从冷凝器中将冷凝的液相通过管道回流到塔底,作为冷却液。
回流液的流量和塔底总流出口的控制可以实现进一步的分离纯化。
塔板塔板是精馏塔内组织分离过程的关键部分,用于实现质量和传质的分离。
塔板通常为水平平板状,上面设置气体和液体的流通孔,以及液体收集槽等构造。
应用领域精馏塔在化工工业中有着广泛的应用,常见的应用领域包括:•石油化工:用于原油的分离和石油产品的精制,如汽油、柴油、润滑油等的提纯。
精馏塔的种类一、引言在化工领域,精馏是一种常用的分离技术,可以用于分离液体混合物中的不同组分。
而精馏塔作为精馏过程中最核心的设备之一,具有不同的种类和结构。
本文将介绍精馏塔的种类、结构和应用领域。
二、按照结构分类1. 塔板精馏塔塔板精馏塔是最常见的一种精馏设备。
它由一系列塔板组成,每个塔板上都有一个孔,用于液体和气体的交换。
塔板通常由金属材料制成,如不锈钢。
塔板的数量可以根据需要进行调整,以实现不同的分离效果。
塔板精馏塔具有操作简单、投资成本低的优点,被广泛应用于石油、化工和食品等行业。
2. 填料精馏塔填料精馏塔不同于塔板精馏塔,它没有塔板,而是通过填料来实现液体和气体之间的传质传热。
填料可以是不同形状的颗粒或物块,如环状填料、网状填料和球状填料等。
填料精馏塔由于没有塔板的限制,可以实现更高的传质传热效率和更高的塔效。
填料精馏塔通常用于需要较高塔效的工艺,如精制石油产品的分离和超高纯度化学品的生产。
3. 除气塔除气塔是一种特殊的精馏塔,它主要用于除去液体中的气体。
除气塔通常由吸附剂填料构成,通过与气体中的气体相互作用来实现气体的分离。
除气塔被广泛应用于炼油、天然气处理和化学品生产等领域。
三、按照应用分类1. 石油精馏塔石油精馏塔主要用于石油加工行业中,用于将原油中的不同组分进行分离。
根据石油组分的不同,石油精馏塔可以实现蒸馏、重整、裂化和精制等不同的工艺。
石油精馏塔的设计和操作需要考虑原油的性质、产品要求和经济因素等多个因素。
2. 酒精精馏塔酒精精馏塔主要用于酒精和酒的生产过程中,用于将发酵产生的液体中的酒精进行分离。
酒精精馏塔通常采用填料结构,以实现高效的酒精分离。
酒精精馏塔还需要考虑产品的纯度、产量和能源消耗等因素。
3. 精细化工精馏塔精细化工精馏塔广泛应用于化学工业中,用于生产高纯度的化学品。
精细化工精馏塔通常采用填料结构和复杂的操作控制系统,以实现对微量杂质的高度分离。
精细化工精馏塔的设计和操作需要考虑产品的要求、设备的安全性和可靠性等因素。
精馏塔设备基础螺栓
精馏塔是化工生产中用于分离混合物中不同成分的重要设备,它通过利用各组分沸点的不同来实现分离。
精馏塔设备通常由塔体、塔板或填料层、冷凝器、再沸器等部件组成。
在其安装过程中,设备基础螺栓起到了固定和支撑精馏塔的作用,确保其在正常运行中的稳定性和安全性。
设备基础螺栓的安装通常需要遵循以下步骤和注意事项:
1. 预埋件准备:在设备安装前,需要根据设计图纸预先在基础混凝土中埋设好预埋件,这些预埋件通常包括螺栓、螺母、垫圈等。
2. 基础检查:在安装螺栓前,要检查设备基础的平整度、水平度和垂直度,确保基础质量符合设计要求。
3. 螺栓安装:将螺栓穿过预埋件并放入塔体相应的孔中,通常会使用专业的工具来确保螺栓的正确位置和垂直度。
4. 螺母紧固:在螺栓上安装相应的螺母,并使用扭矩扳手等工具按照规定的扭矩值紧固,以达到设计要求的预紧力。
5. 焊接固定:在螺母紧固后,通常还需要对螺栓头进行焊接固定,以防止在使用过程中松动。
6. 精度控制:在整个安装过程中,需要严格控制螺栓的位置精度,包括标高、垂直度和间距等,以确保塔体的正确安装。
7. 检查与验收:安装完成后,需要对精馏塔的安装进行全面检查,确保所有螺栓都按照要求正确安装,并且满足生产工艺要求。
设备基础螺栓的安装质量直接关系到精馏塔的安全运行和生产
效率,因此必须严格按照相关标准和规范进行操作。
在安装过程中,还要注意操作人员的安全,防止因操作不当造成人员伤害和设备损坏。
简述连续精馏设备和流程
连续精馏设备是一种常用于分离液体混合物的设备,它基于不同组分的沸点差异来实现分离。
连续精馏设备通常由以下几个主要部分组成:进料装置、加热装置、塔体、冷凝器和收集装置。
连续精馏的基本流程如下:
1.进料装置:将混合物通过进料装置引入精馏塔。
2.加热装置:提供热量以使混合物开始汽化。
通常使用蒸汽或加热器
来提供热量。
3.精馏塔:是连续精馏设备的核心部分。
它通常是一个垂直的塔状结
构,内部装有填料或板块。
混合物在塔内上升时,发生汽液平衡,
较轻的组分向上升,较重的组分向下降。
4.冷凝器:将上升的蒸汽冷却并转化为液体。
冷凝器通常是一个管束
或冷却器,通过冷却介质(如冷水)使蒸汽冷凝。
5.收集装置:收集冷凝后的液体,分离出不同组分。
在连续精馏过程中,通过控制塔体内的温度和压力,可以实现对不同组分的分离。
较轻的组分会在塔顶部收集,较重的组分则在塔底部收集。
通过不断循环,连续精馏设备可以实现高效的分离和纯化。
连续精馏设备广泛应用于石油化工、化学工程、食品工业等领域,用于分离和提纯各种液体混合物,如原油中的石油产品、酒精的提纯等。
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精馏塔设备操作规程1. 引言精馏塔是一种常用的物质分离设备,广泛应用于化工、石油、食品等行业。
为确保精馏塔的正常运行和操作安全,制定本操作规程。
2. 设备概述精馏塔是一种以物料在分相状态下进行批量或连续运行的设备。
其基本构造包括塔体、进料装置、套管、蒸汽输送装置、冷凝器、塔顶泵等。
3. 操作流程3.1 开机准备•检查塔体和进料装置的密封性,确保无泄漏现象。
•检查套管的冷却水流量,确保正常运行。
•检查蒸汽输送装置和冷凝器的状态,确保功能正常。
3.2 开始运行•打开塔体进料阀门,缓慢加料至设定值。
•启动冷却水循环系统,使其达到稳定状态。
•打开蒸汽输送装置,提供所需的热量。
•监测塔体温度、压力和流量,确保操作参数在正常范围内。
3.3 调整操作参数•根据物料特性和工艺要求,适时调整塔体温度和压力,以达到预期的分离效果。
•监测塔底液位,根据需要调整进料流量。
•根据需要调整塔体冷却水流量,以控制塔顶温度。
3.4 停止运行•关闭塔体进料阀门,停止加料。
•关闭蒸汽输送装置,停止提供热量。
•塔体温度、压力和流量稳定时,可关闭冷却水循环系统。
•关闭冷却水和冷凝器排放阀门。
4. 安全注意事项•操作人员应熟悉精馏塔的结构和原理,掌握操作规程。
•在操作过程中,注意检查设备的密封性,防止泄漏事故。
•切勿随意更改操作参数,必要时应与相关技术人员协商。
•当发现异常情况或设备故障时,应立即停止运行并报告相关人员。
•操作人员应穿戴个人防护装备,如安全帽、防护眼镜、防护手套等。
5. 维护保养•定期清洗塔体和进料装置,确保无残留物附着。
•定期检查蒸汽输送装置和冷凝器的状态,及时进行维护或更换损坏部件。
•定期检查冷却水系统,清除管道中的杂质。
•定期检测塔体温度、压力和流量的准确性,及时修复或更换不准确的传感器。
6. 总结精馏塔设备操作规程是确保精馏塔正常运行和操作安全的重要指导。
操作人员应严格按照规程要求进行操作,加强维护保养工作,确保设备的长期稳定运行。
精馏塔的种类1. 引言精馏塔是一种常用的化工设备,用于将混合物中的组分分离出来。
它利用不同组分在加热和冷却过程中的沸点差异,通过蒸馏将混合物分离成纯净的组分。
精馏塔广泛应用于石油化工、化学工程、制药等领域,具有重要的工业意义。
在实际应用中,根据操作条件、分离效果和生产需求的不同,精馏塔可以采用多种不同的结构和形式。
本文将详细介绍常见的几种精馏塔的种类,并对它们的特点进行比较和分析。
2. 塔板式精馏塔2.1 塔板式精馏塔的原理塔板式精馏塔是一种采用平行排列的水平板作为传质界面的精馏设备。
在塔内设置多个水平板,通过向上升流动物料提供阶梯式传质界面,使得蒸汽与液体之间进行充分接触和传质。
在每个水平板上设置孔洞或开槽,使得液体能够从一个板上自由流动到下一个板上,从而实现组分的分离。
2.2 塔板式精馏塔的种类2.2.1 空心塔板空心塔板是最简单常用的塔板式精馏塔。
它由一个孔洞较大的平面板和一个穿孔较小的中心管组成。
蒸汽从中心管进入塔板,通过孔洞向外扩散,与液体进行传质。
空心塔板适用于低压、低粘度和低液体流量的情况。
2.2.2 泡沫塔板泡沫塔板是一种具有高效传质性能的塔板式精馏塔。
它在平面板上设置了许多小孔,通过这些小孔进入的蒸汽形成泡沫,与液体充分接触和混合,提高传质效果。
泡沫塔板适用于高压、高粘度和高液体流量的情况。
2.2.3 雾化器雾化器是一种特殊的塔板式精馏塔,它将液体通过喷嘴雾化成细小的液滴,与蒸汽进行充分混合和传质。
雾化器适用于需要高效传质和较大液体处理量的情况,如石油化工领域的大型精馏塔。
2.3 塔板式精馏塔的特点塔板式精馏塔具有以下特点:•结构简单、易于操作和维护;•分离效果好,能够实现高纯度的组分分离;•可以根据需要调整板间液体流量,适应不同的操作条件;•适用于多种物料和工艺要求。
3. 填料式精馏塔3.1 填料式精馏塔的原理填料式精馏塔是一种利用填料提供大量传质界面的精馏设备。
在填料层中,液体通过填料表面形成薄膜,并与下降的蒸汽进行接触和传质。
精馏过程及设备化工分离技术是化学工程的一个重要分支,任何化工生产过程都离不开这种技术。
精馏是分离液体混合物(含可液化的气体混合物)最常用的一种单元操作,在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。
1 精馏原理1.1双组分气液平衡相图图1-1为双组分气液平衡相图,其中A 、B 两端点分别表示组分A 、B 的沸点,x n 线是饱和液体线,x n 线以下为液相区,温度未达到沸点;y n 是饱和蒸汽线,y n 线以上为气相区;x n 、y n 线之间为气液共存区。
由图1-1可知,在温度升高时,在液相中x 组分的浓度随温度的升高而降低,液相中x 组分向气相传递;气相中y 组分的浓度随温度的降低而升高,气相中y 组分向液相传递。
00.20.20.40.60.8 1.00.40.60.81.0Dy 1x 1xy图1-1 双组分气液t-x-y 图 图1-2 双组分体系的y-x 图 图1-2中横坐标和纵坐标分别表示组分的气相、液相组成,其中,平衡线D 表示等压下两相平衡时气液两相组成的关系。
1.2 相对挥发度⑴ 挥发度挥发度可表示物质挥发的难易程度。
纯物质的挥发度可用该物质在一定温度下的饱和蒸气压来表示。
同一温度下,蒸气压愈大,表示挥发性愈大。
对于混合液,因组分间的相互影响,使其中各组分的蒸气压要比纯组分的蒸气压低,故混合液中组分的挥发度可用该组分在气相中平衡分压与其在液相中组成(摩尔分率)之比表示,⑵ 相对挥发度。
相对挥发度,即为混合液中组分挥发度之比,用α表示。
1.3 精馏流程料液自塔的中部某适当位置连续地加入塔内(如图1-3),塔顶设有冷凝器将塔顶蒸汽冷凝为液体。
冷凝液的一部分回入塔顶,称为回流液,其余作为塔顶产品(馏出液)连续地排出。
在塔内上半部(加料位置以上)上升蒸汽和回流液之间进行着逆流接触和物质与能量传递。
其中越到塔顶,温度逐渐降低,此时气相中的重组分就向液相传递[1]。
塔底部装有再沸器(蒸馏釜)以加热液体产生蒸汽。
蒸汽沿塔上升,与下降的液体逆流接触并进行物质能量传递,塔底连续排出部分液体作为塔底产品。
上升的蒸汽多次部分冷凝,温度逐渐下降,其中易挥发组分的浓度逐渐增加,下降的液体多次部分气化,温度逐渐升高,难挥发组分的浓度逐渐增加,而易挥发组分的浓度逐渐下降,塔内温度分布由底部到顶部逐渐降低,而易挥发组分的浓度由底部到顶部逐渐增高,塔的上半部分完成了上升蒸汽的精制,即除去其中的重组分,因而称为精馏段,塔的下半部分完成了下降液体中重组分的提浓,即提出了轻组分,因而称为提馏段,在这样的塔内可将一个双组分混合物连续地分离出高纯度轻、重两组分。
图1-3 板式精馏塔连续精馏过程示意图2 精馏装备实现精馏过程的必备条件是产生蒸汽,气液多次接触,有回流。
因此,精馏设备主要应包括蒸馏釜(或再沸器)使液体气化产生蒸汽,精馏塔使气液相多次接触及冷凝器或冷却器提供回流液。
塔设备可分为板式塔和填料塔两大类[2]。
板式塔内气体以鼓泡方式通过特殊结构塔板上的液层, 使气液组成在塔内呈阶梯式变化。
板式塔种类繁多, 根据塔板上气液接触元件结构不同, 分为筛板塔、泡罩塔、浮阀塔、穿流塔等等。
填料塔内液体沿填料表面形成薄膜, 分散在气流中, 其气液组成呈连续变化。
2.1 蒸馏釜蒸馏釜有夹套式、蛇管式和列管式等,夹套式与蛇管式因加热面积较小,多用于小型生产,列管式蒸馏釜多用于大型生产。
小型塔蒸馏釜可直接设在塔身底部,釜中装料量可占蒸馏釜容积的65%~80%.为避免产生的蒸汽夹带过多的液体,釜内液面与最下一块塔板的距离至少在0.5—0.7 m以上。
大型塔的蒸馏釜多设在塔外,用管线与塔底相连。
2.2 填料塔2.2.1 填料塔结构填料塔是常用的气液传质设备之一。
填料塔具有结构简单、压降小、装置灵活、便于用耐腐蚀材料制造等特点。
空塔速度小, 用于大直径塔时, 传质效率低、重量大、造价高以及清理检修麻烦且填料损耗大。
典型的填料塔结构如图2-1所示,它由塔体、喷淋装置、填料、再分配器、支承板等部件组成。
图2-1 填料塔结构填料塔操作时,流体自塔上部进入,通过液体分布器均匀喷洒于塔截面上,在填料层内,液体沿填料表面呈膜状流下。
各层填料之间设有液体再分布器,将液体重新均布于塔截面上,进入下层填料,气体自塔下部进入,通过填料缝隙中的自由空间从塔上部排出。
气液两相在填料塔内进行逆流接触,填料上的液膜表面即为气液两相主要传质表面。
应当注意到,在板式塔内形成气流界面所需要的能量是由气体提供的,而在填料塔内,液体是自动分散成膜状的。
2.2.2 填料塔主要参数填料是填料塔的主要构件, 填料种类繁多, 可分为实体填料和网体填料两大类。
实体填料中有拉西环、鲍尔环、矩鞍填料、波纹填料等如图2-2;网体填料中由丝网体制成的各种填料, 如鞍型网、θ网环等如图2-3。
图2-2 实体填料的形状图2-3 网体填料的形状填料支承板有多孔板和栅板两种,如图2-4所示图2-4 填料支承板2.3 筛板塔板式塔的空塔速度比填料塔高, 因而生产能力大, 但是压降较大。
直径较大的塔, 采用板式塔重量则轻、造价低、检修清理容易。
板式塔直径放大时, 塔板效率较为稳定。
板式塔正常工作时,液体在重力作用下白上而下通过各层塔板后由塔底排出,气体在压差推动下,经由塔板上的开孔由下而上穿过各层塔板后由塔顶排出。
在每块塔板上皆贮有一定高度的液体,气体穿过板上液层时进行两相接触传质传热。
筛板塔是板式塔中应用广泛的一种塔设备。
筛板塔的塔板可分为有降液管式和无降液管式(穿流式塔板)两大类。
有降液管式塔板,各塔板之间有专供液相通过的降液管, 每层塔板上的液层高度可由溢流堰堰高调节, 有一定的操作弹性范围, 较高的效率。
2.3.1 筛板的结构筛板塔由塔体和筛板组成, 如图2-5所示。
筛板的结构由筛孔、溢流堰、降液管等组成。
图2-5 筛板塔示意图2.4 泡罩塔泡罩塔是最早使用的气液传质设备, 泡罩塔的优点是:塔板效率高, 能在较宽负荷范围内保持高效率, 生产能力大, 操作弹性大;塔板能避免脏污和阻塞等。
但是, 泡罩塔板结构复杂, 造价高和压降大, 因而目前泡罩塔在塔设备中所占的比重在缩小, 但仍占一定地位。
泡罩塔由塔体和泡罩塔板组成, 如图2-6所示。
泡罩塔板结构, 由泡罩、溢流堰和降液管等组成。
图2-6 泡罩塔示意图2.5 浮阀塔浮阀塔是50年代初发展起来的一种有效的气液传质设备, 是泡罩塔的变型。
问世以来,发展推广很快, 目前在欧美, 浮阀塔占塔设备总数的20%~30%, 而在日本则占到50%。
浮阀塔板上浮阀型式很多, 国内应用有五种, 其中以F1型应用最广,如图2-7所示。
图2-6 F1型浮阀及气液接触模型3 精馏设备进展情况精馏过程的热力学基础是组分间的挥发度的差异(α>1),按操作过程分间歇精馏和连续精馏;按操作方式分为常减压精馏、恒沸精馏、萃取精馏、反应精馏、催化精馏、抽提精馏、热泵精馏和精密精馏[3]。
3.1 恒沸精馏在被分离的二元混合液中加入第三组分,该组分能与原溶液中的一个或者两个组分形成最低恒沸物,从而形成了“恒沸物一纯组分”的精馏体系,恒沸物从塔顶蒸出,纯组分从塔底排出,其中所添加的第三组分称为恒沸剂或夹带剂[4]。
如图3-1,乙醇—水二元恒沸液制备无水酒精,以苯为夹带剂,常压下,苯—乙醇—水三元非均相恒沸物,沸点为64.6℃,恒沸液摩尔组成分别为苯0.539,乙醇0.228,水0.233,只要苯足量,原料液中的水可以全部移到三元恒沸液中,因而乙醇和水得到分离,塔1底部可以得到无水酒精,塔2将塔1顶部分得的水相经过精馏,其顶部可以得到苯—乙醇—水三元非均相恒沸物,底部为乙醇水,再经过塔3分离出水和乙醇—水二元恒沸液(回塔1)。
图3-1 乙醇-水恒沸蒸馏目前工业上用恒沸精馏法分离硝基氯苯异构体、阿维菌素生产残液中的甲苯和乙醇、回收苯乙烯蒸馏残焦油中的粗品苯乙烯、异丙醇水溶液中的异丙醇等。
3.2 萃取精馏萃取精馏是通过向精馏系统中加入适当的质量分离剂(MSA)来显著增大相对挥发度很小或者易形成共沸物的混合物组分之间的相对挥发度,使分离易于进行,从而获得产品的一种特殊精馏技术[5]。
一般来说,萃取精馏流程和塔板结构的改进是有限的,选择好的萃取剂或对萃取剂进行改进和优化是提高萃取精馏塔生产能力和降低能耗的最有效途径。
萃取精馏过程一般采用双塔流程, 由萃取精馏塔和溶剂回收塔组成。
萃取精馏的流程设计非常重要。
一个好的萃取精馏工艺流程, 不仅能耗可以降低, 而且能够充分地发挥设备的潜力, 提高生产能力。
萃取精馏和恒沸精馏相似,如图3-2所示,向混合物中加入第三组分,加入的组分与原二元混合液中A、B的分子作用力不同,能有选择地改变A、B的蒸气压,增大原混合物中两组分的相对挥发度,从而使得分离较容易,加入的第三组分S称为萃取剂,沸点比A、B的沸点高得多,且不易与A、B形成恒沸物,直接从塔底排出,与A、B易于分离。
常用于沸点或挥发度差别较小的溶液分离。
图3-2 萃取精馏流程在萃取精馏工艺路线以及溶剂不便改动的情况下, 采用高效新型的塔板内构件, 是提高萃取精馏塔生产能力的有效策略。
如近年来开发出来的多溢流复合斜孔塔板就可以代替原有的浮阀塔板以提高生产能力。
已经发现, 溶剂加盐是萃取精馏溶剂优化的一个重要策略[6]。
由此开发出来的流程就是加盐萃取精馏流程。
加盐萃取精馏不仅可以用来分离极性组分, 而且也可以用来分离非极性组分。
近年来, 加盐萃取精馏在工业上已经被成功地应用[7]。
因此对萃取精馏溶剂进行优化, 有必要进行加盐萃取精馏的理论研究。
3.3 反应精馏反应精馏(Reactive Distillation 简称RD) 是蒸馏技术中的一个特殊领域[8]。
它是化学反应与蒸馏相耦合的化工过程。
有关反应精馏的早期研究始于1921 年。
从30 年代中期到60 年代初, 大量的研究工作都是针对某些特定体系的工艺探索, 而且局限于板式塔中均相反应的研究。
60 年代末, 才开始研究反应精馏的一般规律。
至今还没有建立完整的理论, 也没有建立一套进行反应精馏过程计算的通用方法。
70 年代后, 研究扩展到非均相催化反应体系, 出现了非均相催化精馏(Catalytic Distillation简称CD) 过程, 成了反应精馏的又一重要分支。
80 年代后, 反应精馏模拟计算的研究异常活跃, 为优化操作和设计装置提供了极为有力的工具。
数学模型也由平衡级模型拓展到非平衡级模型, 进而发展到90 年代末的非平衡池模型。
非平衡池模型可模拟气相和液相在级上的停留时间分布和较准确地描述反应和传质行为, 是对非平衡级模型的提高和进一步完善, 是非常有发展前景的反应精馏模型。
在工业中,反应精馏在化工生产中的应用:醚化反应、酯化和水解、烷基化、环氧化物的水解、烯烃水合、醇类脱水、加氢[9]。