精镏技术资料..doc

精馏原理 第一节：基本原理 在分离混合组成的过程中，通过部分气化或部分冷凝可以将混合物分离为较纯的产品。 精馏过程是在精馏塔内进行的，根据产品分离要求的不同，在精馏塔内需要设置很多的波纹网填料或者是塔盘。在精馏过程中气液两相通过填料和塔盘进行着多次部分气化与冷凝。塔内自上而下的液体经多次的部分气化，使重组分得到逐步提浓；沿塔上升的蒸汽经多次的部分冷凝又使轻组分逐步提浓，最终塔顶得到高纯度的轻组分产品，塔底得到纯度较高的重组分产品。所以说，精馏过程是气液两相在塔内进行多次部分气化与冷凝过程的组合。 一、精馏系统的构成 典型的精馏系统，是由下列各种设备组成的：精馏塔、塔盘或填料、塔顶冷凝器、塔底再沸器、回流罐、回流泵和进料泵等。 二、精馏过程必须具备的条件： 1. 进料中各组分的相对挥发度（沸点、蒸汽压）的不同是精馏分离的首要条件。各组分的挥发度（沸点、蒸汽压）相差越大，越容易分离；没有差别时则不能分离。 2. 气体的精馏过程均在压力下操作。在精馏过程中压力必须恒定的。而且各层塔盘（填料）之间都有温度差及压力差，从塔底到塔顶温度是递减的，压力也是递减的。 3. 由相邻两层填料进入该层填料的气、液两相是不平衡的。不平衡的气液两相在每层塔盘（填料）上都能充分接触，通过传质、传热过程可达到一个新的平衡。 4．组分分离必须要有传质传热的场所，即精馏塔和塔盘（或填料）。 5．要有液相回流和气相加在流。 三、精馏段和回流的作用： 精馏塔由进料分成上下两部分，进料以上部分是精馏段，以下是提馏段。精馏段所起的作用是将进料和提馏段来的蒸汽中的轻组分提浓，在塔顶得到含重组分极少，合乎质量要求的轻组分产品。液相回流起着提供精馏过程中液相介质和平衡塔内温度分布的作用。 四、提馏段、再沸器的作用： 进入提馏段顶部的液体和进料中未被气化的液体在向下流动的过程中，依次和各层塔盘（填料）上升的蒸汽接触，液相中轻组分部分气化使重组分的浓度逐渐提高。经过足够次数的接触，在塔底可以得到较纯的重组分液体。从底层填料流下的液体进入再沸器加热使之部分气化，气化的蒸汽又返回底层填料作为精馏的气相介质（有时也称为气相回流），同时又为精馏过程提供了热量。提馏段的作用是将进入该段的液相中的重组分提浓，在塔底获得高纯度的重组分。 塔顶液体冷回流，所以能够全部气化返回塔顶，这一气化的热量主要来自于塔底再沸器，精馏段顶部打入的回流量越大，由再沸器气化返回蒸汽量也必然越大，否则塔内的热量不能平衡。如进料状态不变，塔顶回流量加大，而塔底供热量又不足时，便会有较多的轻组分跑向塔底重组分产品中，使塔底重组分产量增加，纯度下降，由此可见，塔内热量不平衡又会直接影响到全塔的物料平衡。 五、部分气化与冷凝过程： 在精馏过程中，我们经常遇到将液体混合物加热进行部分气化和部分冷凝的过程。如再沸器可提供热量使被分离组分进行部分气化；塔顶气相经冷却后将有部分被冷凝；精馏过程中在每层塔盘（填料）上进行的温度不同的气液两相接触时，沿塔上升的气相被部分冷凝，下流的液体被部分气化，精馏塔中每层塔盘（填料）上都有部分冷凝与气化的过程。 六、平衡气化与冷凝过程 上述几种连续操作的部分气化过程，当加热时生成的气体和液体始终保持着紧密地接触，如果接触足够充分，两相分离时可接近平衡状态，则这种气化过程称为平衡气化过程，又称一次气化过程。工程实际中，再沸器近似看成这种过程。 部分冷凝过程和平衡器化过程相反，即在部分冷凝过程中，所生成的冷凝液若与蒸汽保持密切接触，分离时两相达到平衡。则这种冷凝过程称为平衡冷凝过程，又称一次冷凝过程。采用部分冷凝器塔顶的气液两相也可以看成这种过程。 七、泡点温度与露点温度 所谓泡点温度，是指液体混合物在恒压下加温出现第一个气泡时的温度称为泡点温度，而同一组成的蒸汽混合物在恒压下开始冷凝出现第一滴液相时的温度称为露点温度。 第二节 精馏过程的物料平衡与热平衡 一个精馏塔在精馏过程中，同时存在着相平衡、热平衡和物料平衡的关系，这三个平衡关系都不是单独存在的。它们之间有着密切的联系。精馏分离的生产操作就是掌握与调节物料平衡与热量平衡的过程，精馏塔的设计与计算也要从物料平衡和热平衡算起。 一、物料平衡： 什么叫物料平衡？所谓物料平衡，是进入塔的原料量（如轻重两个组分的混合原料），经分离后等于塔顶轻组分产品量和塔底重组分产品量之和。如果原料是多组分的混合物，塔顶与塔底只出两种产品，（不开侧线）则塔顶产品中某一组分的量和塔底产品中某一组分的量之和，也应与原料中这一组分的量相等，这种关系称为全塔物料平衡。 全塔总的物料平衡为： F=D+W 其中，F：进料流量（kg/h），D：塔顶产品流量（kg/h），W：塔底产品流量（kg/h）。 对于任一组分的物料平衡： Fi=Di+Wi 其中，Fi：进料中某一组分的