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1、关于精馏与精馏塔关于精馏与精馏塔第一张，PPT共二十五页，创作于2022年6月精馏的基本介绍精馏塔综述两种精馏塔详细介绍与对比主要内容主要内容精馏操作流程第二张，PPT共二十五页，创作于2022年6月1 1.精馏的基本介绍精馏的基本介绍1 1.1.1 精馏的定义精馏的定义精馏是化工生产中分离互溶液体混合物的典型精馏是化工生产中分离互溶液体混合物的典型单元单元操作操作，其实质是多级蒸馏，即在一定压力下，利用互溶液，其实质是多级蒸馏，即在一定压力下，利用互溶液体混合物各组分的沸点或饱和蒸汽压不同，使轻组分（沸体混合物各组分的沸点或饱和蒸汽压不同，使轻组分（沸点较低或饱和蒸汽压较高的组分）汽化，经多
2、次部分液相点较低或饱和蒸汽压较高的组分）汽化，经多次部分液相汽化和部分气相冷凝，使气相中的轻组分和液相中的重组汽化和部分气相冷凝，使气相中的轻组分和液相中的重组分浓度逐渐升高，从而实现分离。分浓度逐渐升高，从而实现分离。第三张，PPT共二十五页，创作于2022年6月1.2 精馏原理 1-2-1 精馏基本原理 精馏是将液体混合物多次部分气化和部分冷凝精馏是将液体混合物多次部分气化和部分冷凝,利用其利用其中各组份挥发度不同（相对挥发度，中各组份挥发度不同（相对挥发度，）的特性，实现分）的特性，实现分离目的的单元操作离目的的单元操作。第四张，PPT共二十五页，创作于2022年6月精馏中的两个重要概念
3、：精馏中的两个重要概念：轻组分：挥发性高的组分（沸点低的组分）轻组分：挥发性高的组分（沸点低的组分）重组分：挥发性低的组分（沸点高的组分）重组分：挥发性低的组分（沸点高的组分）液体混合物经过多次部份汽化后可变为高纯度的难挥发组液体混合物经过多次部份汽化后可变为高纯度的难挥发组分分 。气体混和物经过多次部分泠凝后可变为高纯度的易气体混和物经过多次部分泠凝后可变为高纯度的易挥发组分。挥发组分。第五张，PPT共二十五页，创作于2022年6月1-1-2-2-2 2 精馏原理精馏原理 回流回流塔顶液相回流和塔底汽相回流，为偏离平衡的气液相在塔塔顶液相回流和塔底汽相回流，为偏离平衡的气液相在塔内各板上提供
4、了接触条件，实现了气液相间的质量传递。内各板上提供了接触条件，实现了气液相间的质量传递。L0V2V V2 2与与L L0 0是偏离平衡的气液相，是偏离平衡的气液相，在塔板上接触，进行质量传在塔板上接触，进行质量传递，浓度变化趋向于平衡组递，浓度变化趋向于平衡组成。成。第六张，PPT共二十五页，创作于2022年6月 传质推动力传质推动力 热量传递过程热量传递过程 液体汽化所需热量由蒸汽冷凝提供。液体汽化所需热量由蒸汽冷凝提供。过程控制过程控制 精馏过程速率由传质过程控制。精馏过程速率由传质过程控制。传质方向传质方向易挥发组分：液相易挥发组分：液相汽相；汽相；难挥发组分：汽相难挥发组分：汽相液相。
5、液相。易挥发组分沿塔高方向增加，而温度沿塔高方向降低。易挥发组分沿塔高方向增加，而温度沿塔高方向降低。第七张，PPT共二十五页，创作于2022年6月2.2.精馏操作流程精馏操作流程 精精 馏馏 塔塔再沸器再沸器冷凝器冷凝器第八张，PPT共二十五页，创作于2022年6月 根据精馏原理可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，而根据精馏原理可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，而必须同时有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配有原料液必须同时有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配有原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。再沸器的作用是提供一定量的上升蒸汽
6、流，冷凝器的作再沸器的作用是提供一定量的上升蒸汽流，冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的液相回流，因而精用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的液相回流，因而精馏能稳定的进行。馏能稳定的进行。第九张，PPT共二十五页，创作于2022年6月1 1、进料板以上称为精馏段、进料板以上称为精馏段 精制汽相中的易挥发组分。精制汽相中的易挥发组分。2 2、进料板以下（包括进料板）称为提馏段、进料板以下（包括进料板）称为提馏段 提浓液相中难挥发组分。提浓液相中难挥发组分。塔顶产品称为馏出液塔顶产品称为馏出液 富含易挥发组分。富含易挥发组分。塔底产品称为釜液塔底产品称为釜液 富含难挥发组分。富含难挥发组分。
7、精馏段精馏段提馏段提馏段进料板进料板第十张，PPT共二十五页，创作于2022年6月（1）连续精馏流程）连续精馏流程 操作时，操作时，原料液原料液连续地加入精馏塔内连续地加入精馏塔内。连续地从连续地从再沸器再沸器取出取出部分部分液体作为液体作为塔塔底产品底产品（称为釜残液）；（称为釜残液）；部分液体被汽化部分液体被汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入塔顶蒸汽进入全（冷）凝器全（冷）凝器被全部冷被全部冷凝，将部分冷凝液用泵（或借重力作凝，将部分冷凝液用泵（或借重力作用）送回塔顶作为用）送回塔顶作为回流回流液体，其余部液体，其余部分作为分作为塔顶产品塔顶
8、产品（称为馏出液）采出。（称为馏出液）采出。板式塔釜液馏出液进料第十一张，PPT共二十五页，创作于2022年6月（2 2）间歇精馏流程）间歇精馏流程间歇精馏间歇精馏与连续精馏大致与连续精馏大致相同相同。间歇精馏。间歇精馏时，料液时，料液成批成批投入精馏釜，逐步加热气化，投入精馏釜，逐步加热气化，待釜液组成降至规定值后将待釜液组成降至规定值后将其一次排出其一次排出。间歇精馏为间歇精馏为非定态过程非定态过程。在精馏过程中，釜液组成不断降低。在精馏过程中，釜液组成不断降低。间歇精馏时全塔间歇精馏时全塔均为精馏段均为精馏段，没有提馏段，没有提馏段。第十二张，PPT共二十五页，创作于2022年6月l基基
9、本本功功能能：形形成成气气液液两两相相充充分分接接触触的的相相界界面面，使使质质、热热的的传传递递快快速速有有效效地地进进行行，接接触触混混合合与与传传质质后后的的气气、液两相能及时分开，互不夹带等。液两相能及时分开，互不夹带等。l精精馏馏塔塔分分类类：精精馏馏塔塔的的种种类类很很多多，按按接接触触方方式式可可分分为为连连续续（微微分分）接接触触式式（填填料料塔塔）和和逐逐级级接接触触式式（板板式式塔）两大类，在吸收和蒸馏操作中应用极广塔）两大类，在吸收和蒸馏操作中应用极广。3.3.精馏塔综述精馏塔综述第十三张，PPT共二十五页，创作于2022年6月在在圆圆柱柱形形壳壳体体内内装装填填一一定定
10、高高度度的的填填料料，液液体体经经塔塔顶顶喷喷淋淋装装置置均均匀匀分分布布于于填填料料层层顶顶部部上上，依依靠靠重重力力作作用用沿沿填填料料表表面面自自上上而而下下流流经经填填料料层层后后自自塔塔底底排排出出；气气体体则则在在压压强强差差推推动动下下穿穿过过填填料料层层的的空空隙隙，由由塔塔的的一一端端流流向向另另一一端端。气气液液在在填填料料表表面面接接触触进进行行质质、热热交交换换，两两相相的的组组成成沿沿塔塔高高连续变化。连续变化。溶剂填料塔气体散装填料散装填料塑料鲍尔环填料塑料鲍尔环填料规整填料规整填料 塑料丝塑料丝网波纹填料网波纹填料 填料塔填料塔第十四张，PPT共二十五页，创作于2
11、022年6月在在圆圆柱柱形形壳壳体体内内按按一一定定间间距距水水平平设设置置若若干干层层塔塔板板，液液体体靠靠重重力力作作用用自自上上而而下下流流经经各各层层板板后后从从塔塔底底排排出出，各各层层塔塔板板上上保保持持有有一一定定厚厚度度的的流流动动液液层层；气气体体则则在在压压强强差差的的推推动动下下，自自塔塔底底向向上上依依次次穿穿过过各各塔塔板板上上的的液液层层上上升升至至塔塔顶顶排排出出。气气、液液在在塔塔内内逐逐板板接接触触进进行行质质、热热交换，故两相的组成沿塔高呈阶跃式变化。交换，故两相的组成沿塔高呈阶跃式变化。板式塔溶剂气体DJ 塔盘塔盘 新型塔板、填料新型塔板、填料板式塔板式塔
12、第十五张，PPT共二十五页，创作于2022年6月塔径在塔径在0.60.7米以上的塔，过去一般优先选用板式塔。米以上的塔，过去一般优先选用板式塔。随随着着低低压压降降高高效效率率轻轻材材质质填填料料的的开开发发，大大塔塔也也开开始始采采用用各各种种新新型填料作为传质构件，显示了明显的优越性。型填料作为传质构件，显示了明显的优越性。塔型选择主要需考虑以下几个方面的基本性能指标：塔型选择主要需考虑以下几个方面的基本性能指标：(1)生产能力生产能力 即为单位时间单位塔截面上的处理量；即为单位时间单位塔截面上的处理量；(2)分分离离效效率率 对对板板式式塔塔指指每每层层塔塔板板的的分分离离程程度度；对对
13、填填料料塔塔指指单单位位高高度填料层所达到的分离程度；度填料层所达到的分离程度；(3)操操作作弹弹性性 指指在在负负荷荷波波动动时时维维持持操操作作稳稳定定且且保保持持较较高高分分离离效效率率的能力，通常以最大气速负荷与最小气速负荷之比表示；的能力，通常以最大气速负荷与最小气速负荷之比表示；(4)压强降压强降 指气相通过每层塔板或单位高度填料的压强降；指气相通过每层塔板或单位高度填料的压强降；(5)结构繁简及制造成本。结构繁简及制造成本。塔形选择塔形选择第十六张，PPT共二十五页，创作于2022年6月4.1填料塔填料塔（Packed Tower）塔体：塔体：一般取为圆筒形，可由金属、塑料一般取
14、为圆筒形，可由金属、塑料或陶瓷制成，金属筒体内壁常衬以防腐或陶瓷制成，金属筒体内壁常衬以防腐材料。材料。填料：填料：大致可分为散装填料和规整填料两大致可分为散装填料和规整填料两大类，是传热和传质的场所。大类，是传热和传质的场所。塔内件：塔内件：包括填料支承与压紧装置、液体与包括填料支承与压紧装置、液体与气体分布器、液体再分布器以及气体除沫器等。气体分布器、液体再分布器以及气体除沫器等。操作原理：操作原理：液体经塔顶喷淋装置均匀分液体经塔顶喷淋装置均匀分布于填料上，依靠重力作用沿填料表面布于填料上，依靠重力作用沿填料表面自上而下流动，并与在压强差推动下穿自上而下流动，并与在压强差推动下穿过填料空
15、隙的气体相互接触，发生传热过填料空隙的气体相互接触，发生传热和传质。和传质。7653421液体气体8第十七张，PPT共二十五页，创作于2022年6月填料（填料（Tower packing）填料塔的核心，是气液两相接触进行质、热传递的场所。填料塔的核心，是气液两相接触进行质、热传递的场所。填填料料的的流流体体力力学学和和传传质质性性能能与与填填料料的的材材质质、大大小小和和几几何何形形状状紧紧密密相相关，材质一定时，表征填料特性的数据主要有：关，材质一定时，表征填料特性的数据主要有：比比表表面面积积 a a：单单位位体体积积填填料料层层所所具具有有的的表表面面积积(m m2 2/m/m3 3)。
16、被被液液体体润润湿湿的的填填料料表表面面就就是是气气液液两两相相的的接接触触面面。大大的的 a a 和和良良好好的的润润湿湿性性能能有有利利于于传传质质速速率率的的提提高高。对对同同种种填填料料，填填料料尺尺寸寸越越小小，a a 越越大大，但但气体流动的阻力也要增加。气体流动的阻力也要增加。空空隙隙率率 ：单单位位体体积积填填料料所所具具有有的的空空隙隙体体积积(m m3 3/m/m3 3)。代代表表的的是是气气液液两两相相流流动动的的通通道道，大大，气气、液液通通过过的的能能力力大大，气气体体流流动动的的阻阻力力小。小。=0.450.950.450.95。填填料料因因子子 ：填填料料比比表表
17、面面积积与与空空隙隙率率三三次次方方的的比比值值(1(1/m)/m)，a a/3 3，表表示示填填料料的的流流体体力力学学性性能能，值值越越小小，流流动动阻阻力力越越小小。有有干干填填料料因因子子与湿填料因子之分。与湿填料因子之分。第十八张，PPT共二十五页，创作于2022年6月填料（填料（Tower packing）常常用用的的填填料料可可分分为为散散装装填填料料和和规规整整填填料料两两大大类类。散散装装填填料料在在塔内可乱堆，也可以整砌。塔内可乱堆，也可以整砌。拉西环阶梯环鲍尔环弧鞍第十九张，PPT共二十五页，创作于2022年6月规整填料一般由波纹状的金属网丝或多孔板重叠而成。规整填料一般
18、由波纹状的金属网丝或多孔板重叠而成。使使用用时时根根据据填填料料塔塔的的结结构构尺尺寸寸，叠叠成成圆圆筒筒形形整整块块放放入入塔塔内内或或分分块块拼拼成圆筒形在塔内砌装。成圆筒形在塔内砌装。第二十张，PPT共二十五页，创作于2022年6月板式塔溢流无溢流 穿流塔板、逆流塔板液相气相液相降液管堰气相 错流式：泡罩、浮阀、筛板 喷射式：舌型、浮舌、浮动喷射式4.2板式塔板式塔 Plate(tray)tower 塔板类型塔板类型塔板类型塔板类型 塔板是板式塔的基本构件，决定塔的性能。塔板是板式塔的基本构件，决定塔的性能。第二十一张，PPT共二十五页，创作于2022年6月液液相相降液管降液管堰堰气相气
19、相溢溢流流塔塔板板 (错错流流式式塔塔板板)：塔塔板板间间有有专专供供液液体体溢溢流流的的降降液液管管 (溢溢流流管管)，横横向向流流过过塔塔板板的的流流体体与与由由下下而而上上穿穿过过塔塔板板的的气气体体呈呈错错流流或或并并流流流流动动。板板上上液液体体的的流流径径与与液液层层的的高高度度可可通通过过适适当当安安排排降降液液管管的的位位置置及及堰堰的的高高度度给给予予控控制制，从从而而可可获获得得较较高高的的板板效效率率，但但降降液液管管将将占占去去塔塔板板的的传质有效面积，影响塔的生产能力。传质有效面积，影响塔的生产能力。溢流式塔板应用很广，按塔板的具体结构形式可分为：溢流式塔板应用很广，
20、按塔板的具体结构形式可分为：泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板、网孔塔板、舌形塔板等。泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板、网孔塔板、舌形塔板等。第二十二张，PPT共二十五页，创作于2022年6月逆流塔板（穿流式塔板）：逆流塔板（穿流式塔板）：塔塔板板间间没没有有降降液液管管，气气、液液两两相相同同时时由由塔塔板板上上的的孔孔道道或或缝缝隙隙逆逆向向穿穿流流而而过过，板板上上液液层层高高度度靠靠气体速度维持。气体速度维持。优优点点：塔塔板板结结构构简简单单，板板上上无无液液面面差差，板板面充分利用，生产能力较大；面充分利用，生产能力较大；缺点：缺点：板效率及操作弹性不及溢流塔板。板效率及操作弹性不及溢流塔板
21、。与与溢溢流流式式塔塔板板相相比比，逆逆流流式式塔塔板板应应用用范范围围小小得得多多，常常见见的的板板型型有有筛孔式、栅板式、波纹板式等。筛孔式、栅板式、波纹板式等。液相气相第二十三张，PPT共二十五页，创作于2022年6月板式塔填料塔压降较大小尺寸填料较大；大尺寸填料及规整填料较小空塔气速较大小尺寸填料较小；大尺寸填料及规整填料较大塔效率较稳定，效率较高传统填料低；新型乱堆及规整填料高持液量较大较小液气比适应范围较大对液量有一定要求安装检修较易较难材质常用金属材料金属及非金属材料均可造价大直径时较低新型填料投资较大填料塔和板式塔都可用于精馏操作。填料塔和板式塔都可用于精馏操作。新型填料及规整填料塔竞争力较强。新型填料及规整填料塔竞争力较强。4.3填料塔与板式塔的主要对比填料塔与板式塔的主要对比第二十四张，PPT共二十五页，创作于2022年6月感感谢谢大大家家观观看看第二十五张，PPT共二十五页，创作于2022年6月