精馏塔原理与操作.ppt

* * 一、引言 二、精馏原理 三、精馏塔分类 四、精馏塔操作要点 高飞 2013年11月1日 精馏过程是一个复杂的传质传热过程，表现过程变量多，被控变量多，可操纵的变量也多和机理复杂” 作为化工生产中应用最广的分离过程，精馏也是耗能较大的一种化工单元操作。 精馏操作迫使混合物的气、液两相在精馏塔体中作逆向流动，在互相接触过程中，液相中的轻组分逐渐转入气相，而气相中的重组分则逐渐进入液相。精馏过程本质上是一种传质过程，也伴随着传热。在恒定压力下，对单组分液体在沸腾时继续加热，其温度保持不变。但对于多组分的理想溶液来说，在恒定压力下，沸腾溶液的温度却是可变的。一般而言，在恒定压力下，溶液气液相平衡与其组分有关。高沸点组分的浓度越高，溶液平衡温度越高。与纯物质的气液平衡相比较，溶液气液平衡的一个特点是：在平衡态下，气相浓度与液相浓度是不相同的。一般情况下，气相中的低沸点组分的浓度高于它在液相中的数值.对于纯组分的气液相平衡，把恒定压力下的平衡温度称为该压力下的沸点或冷凝点。但对于处在相平衡的溶液，则把平衡温度称为在该压力下某气相浓度的露点温度或对应的液相浓度的泡点温度。对于同一气相和液相来说，露点温度与泡点一般是不相等的，前者比后者高 。 塔顶－塔底形成下高上低的温度梯度分布 梯度越大，则传质传热的过程越充分，分离效果越好 泡点：一定系统压力和液相组成下，液体混合物出现第一个气泡时的温度称为泡点. 露点：一定系统压力和液相组成下，液体混合物加热汽化全部变成饱和气相的温度称为露点。 节能与经济性 回收率： 其中i为轻组分，及挥发度较高的组分。 能耗－产品纯度－回收率的关系 能耗不变时，产品纯度↑，回收率↓ 保证产品纯度时，能耗↑，回收率↑，但回收率增加到一定程度时，提高的就不明显了。 保证产品纯度的前提下，权衡回收率与能耗，选择最佳的回收率与能耗搭配，使得产量尽量多些，能耗尽量少些。 1－精馏塔 2－再沸器 3－冷凝器 4－观察罩 5－馏出液贮罐 6－高位槽 7－预热器 8－残液贮罐 板式塔 筛板塔、泡罩塔、浮阀塔 穿流塔、浮喷塔、浮舌塔 填料塔 增加气液两相的接触面积 乱堆填料，规整填料 槽盘式液体分布器 在保证产品质量合格的前提下，回收率最高，能耗最低 或总收益最大，或总成本最低 1、质量指标－产品的纯度： 二元组分精馏：通常只能控制其中的关键组分的浓度 轻关键组分：挥发度较大而由塔顶镏出的关键组分 重关键组分：挥发度较小而由塔底镏出的关键组分 2、保证平稳操作 物料平衡：塔顶产品和塔底产品流量之和应等于进料量，塔底液位、回流罐液位、各塔板持液量均保持不变。 能量平衡：进料热量＋塔底再沸器加热量＝塔顶产品热量＋塔底产品热量＋塔顶冷凝器冷却热量＋热量损失 进料、冷剂、加热剂的控制 物料平衡影响因素：进料流量 进料组成 塔顶，塔底产品采出量及组 能量平衡影响因素：进料温度 再沸器加热量 冷凝器冷却量 环境温度 对于二元精馏： F为进料流量（kmol/h）; D为塔顶馏出液采出量（kmol/h）;B为塔底釡液采出量（kmol/h） ZF，xD，xB分别表示进料、馏出液、釡液中轻组分的摩尔分率。 解得： 或 表明：xD与xB之间的关系受F/D（或F/B）、ZF的影响。 进料在产品中的分配比一定，则顶、底两产品中轻组分 组成关系一定。xD↑则xB↓，反之， xB ↑， xD ↓。 例： ZF=0.5 要求xD＝0.95, xB=0.05 ZF变到0.4 时 此时必须减小D才能够达到质量要求 （1）进料板物料平衡 提馏段各板： 精馏段