精餾原理電子課件教案

1、精餾操作的用途：許多生產(chǎn)工藝常常涉及到互溶液體混合物的分離問題，如有機合成產(chǎn)品的提純，溶劑回收和廢液排放前的達標處理等等。分離的方法有多種，精餾就是工業(yè)上最常用的方法之一。 精餾是把液體混合物在傳質設備中，進行多次部分汽化，同時把產(chǎn)生的蒸汽多次部分冷凝，達到完全分離混合物獲得所要求純度的組分的操作，在這里我要強調的是部分兩字，精餾操作只有混合物部分的汽化才能分離。理論上多次部分氣化在液相中可獲得高純度的難揮發(fā)組分，多次部分冷凝在氣相中可獲得高純度的易揮發(fā)組分，但因產(chǎn)生大量中間組分而使產(chǎn)品量極少，且設備龐大。工業(yè)生產(chǎn)中的精餾過程是在精餾塔中將部分氣化過程和部分冷凝過程有機結合而實現(xiàn)操作的。精餾：

2、多次而且同時運用部分氣化和部分冷凝的方法，使混合液得到較完全分離，以分別獲得接近純組分的操作。被塔釜加熱的液體，所產(chǎn)生的蒸汽在塔內自下而上地流動，而送入塔頂?shù)幕亓饕后w則與上升蒸汽相迎，由于氣液兩相在塔中不斷地相互接觸，進行熱和質的交換，使二相在熱交換過程中，易揮發(fā)組分不斷地從液相中向氣相中擴散，氣相中易揮發(fā)組分增濃，液相中易揮發(fā)組分逐漸減少，二相處于不平衡情況下，則存在推動力，產(chǎn)生質的傳遞，直至平衡。 精餾分類：按操作壓力可分為以下三類。常壓精餾：精餾在常壓下進行。減壓精餾：用于常壓下物系沸點較高，使用高溫加熱介質不經(jīng)濟或熱敏性物質不能承受的情況。減壓可降低操作溫度。加壓精餾：對常壓沸點很低的

3、物系，蒸汽相的冷凝不能采用常溫水和空氣等廉價冷卻劑，或對常溫常壓下為氣體的物系（如空氣）進行精餾分離，可采用加壓以提高混合物的沸點。典型的精餾設備是連續(xù)精餾裝置，包括精餾塔、冷凝器、再沸器等。用于精餾的塔設備有兩種，即板式塔和填料塔，但常采用的是板式塔。提餾段：包括加料板在內的以下塔板為提餾段，其作用逐板提取下降的液相中易揮發(fā)組分。精餾段：加料板以上的塔段為精餾段，其作用是逐板增濃上升氣相中易揮發(fā)組分的濃度。料液, xF Feed塔頂產(chǎn)品, xDO v e r h e a d product塔底產(chǎn)品, xWB o t t o m s product液相回流Liquid reflux汽相回流Va

4、por reflux精餾段Rectifying section提餾段Stripping section再沸器Reboiler冷凝器condenser精餾塔以加料板為界分為兩段，精餾段和提餾段。 由塔釜上升的蒸汽與塔頂下流的回流液（包括塔中部的進料）構成了沿塔高逆流接觸的汽、液兩相。 只要相互接觸的汽、液兩相未達平衡，傳質必然發(fā)生。 在一定壓力下操作的精餾塔，若入塔回流液中輕組分含量為塔內液相的最高值，而由塔釜上升蒸汽中輕組分含量為塔內蒸汽相的最低值，與之對應，塔頂溫度最低，塔底則最高，即汽、液兩相溫度由塔頂至塔底遞增。 在微分接觸式的塔（如填料塔和降膜塔）的任一截面上或分級接觸式（如板式塔）的

5、任一塔板上的汽、液兩相不呈平衡，從而發(fā)生傳熱傳質。 n-1 tn-1ntnn+1tn+1yn+2yn+1ynyn-1xn-2xn-1xnxn+1連續(xù)精餾操作中，原料液連續(xù)送入精餾塔內，同時從塔頂和塔底連續(xù)得到產(chǎn)品（餾出液、釜殘液），所以是一種定態(tài)操作過程。塔板是供氣液兩相進行傳質和傳熱的場所。每一塊塔板上氣液兩相進行雙向傳質，只要有足夠的塔板數(shù)，就可以將混合液分離成兩個較純凈的組分 原則：進料在組成接近的的塔板上。當進料組成波動時，為了保證最佳進料，一般設置多個進料位置，一般在進料組成變化時，改變進料位置。實際操作的回流比應介于全回流與最小回流比兩者之間。適宜的回流比根據(jù)經(jīng)濟核算來確定，即應在

6、操作費用和設備費用之間作出權衡。 操作費用：精餾的操作費用主要決定于再沸器中產(chǎn)生上升蒸汽所消耗加熱介質的量和冷凝器中冷凝塔頂蒸汽所消耗的冷卻介質的量。而塔內蒸汽量與回流比有關。 總費用設備費操作費費用回流比 RRopt最適宜的回流比：精餾過程總費用（操作費用與設備費用之和）最低時的回流比。 回流量過小，塔徑、塔板面積、再沸器及冷凝器換熱面積增大，設備費用上升。 精餾塔內溫度不同分布：由塔底至塔頂逐漸降低。原因：各塔板上物料組成不同，汽相的壓強不同（壓降）。溫度在塔頂（或塔底）相當一段高度內變化極小。操作中常通過監(jiān)測塔頂和塔底溫度來反映餾出液組成和釜殘液組成。 塔頂塔板序號塔釜溫度 t例：高純度

7、分離時，塔頂（或塔底）若干塊塔板間的溫度差都很小，若通過塔頂和塔釜溫度來監(jiān)控產(chǎn)品質量將發(fā)生嚴重的滯后。塔頂塔板序號塔釜溫度 t高純度分離操作條件改變必然引起分離效果的變化，但每一塊板改變的程度不等。靈敏板：溫度改變最顯著的塔板。以該塔板上的溫度監(jiān)控全塔的操作狀態(tài)，有利于對精餾塔進行預見性調節(jié)。靈敏板通?？拷M料口。 精餾塔操作的操作彈性對穩(wěn)定操作連續(xù)精餾塔，無論塔頂?shù)幕亓饕毫颗c塔釜的再沸蒸汽量多大，料液加入量必等于塔頂和塔釜所得產(chǎn)品量之和。產(chǎn)品流量、組成和進料流量、組成之間的關系可通過全塔物料衡算求得?？偽锪虾馑?易揮發(fā)組分物料衡算 WDFWDFWxDxFzF,zFW,xWD,xD圖10-11 全塔物料衡算VLVLL,xDVVL詳細解說詳細解說 當進料流率 F 和組成 zF 以及釜液組成 xW 一定時，要求塔頂餾出液中輕組分含量 xD 值越大，餾出液的流率 D 值就越小。 塔釜產(chǎn)品的流率和組成之間也存在類似關系。 對進料濃度一定的精餾