精馏塔的工作原理课件
123页1、化 工 原 理 课 程 设 计 精馏塔的工艺设计精馏塔的工艺设计精馏塔的工艺设计精馏塔的工艺设计 利用混合液中各个组分挥发度不同利用混合液中各个组分挥发度不同, 采用采用多次多次部分汽化部分汽化和和多次部分冷凝多次部分冷凝 进行分离进行分离,并能得到较纯组分的单并能得到较纯组分的单 第一部分第一部分 精馏及塔设备概述精馏及塔设备概述 一一、精馏原理精馏原理 填料塔填料塔:浓度连续变化浓度连续变化 板式塔板式塔:浓度梯度变化浓度梯度变化, 分级接触塔分级接触塔-逐板计算逐板计算 元操作元操作。 操作时液体从上层塔板的降液操作时液体从上层塔板的降液操作时液体从上层塔板的降液操作时液体从上层塔板的降液 管流下管流下,横流过筛板后横流过筛板后,越过越过 溢流堰经降液管流入下层筛板溢流堰经降液管流入下层筛板; 而蒸汽经过筛孔分散鼓泡通过而蒸汽经过筛孔分散鼓泡通过 液层液层,逐板上升逐板上升。板上形成的板上形成的 鼓泡层是传质鼓泡层是传质,传热进行的主要传热进行的主要 区域区域。 塔板的作用塔板的作用 塔板提供了汽液分离的塔板提供了汽液分离的 场所场所。 每一块塔板是一个混合每一块塔板是一个混合
2、分离器分离器 5 5 分离器分离器 足够多的板数可使各组足够多的板数可使各组 分较完全分离分较完全分离 最优的进料位置最优的进料位置一般应在塔内液相或汽相组成一般应在塔内液相或汽相组成 原料液加入的塔板称为原料液加入的塔板称为加料板加料板。加料板以上部加料板以上部 分分,称为称为精馏段精馏段,起提纯原料中易挥发组分的作起提纯原料中易挥发组分的作 用用;以下部分以下部分(含加料板含加料板),称为称为提馏段提馏段,起提纯起提纯 原料中难挥发组分的作用原料中难挥发组分的作用。 加料板及最优的进料位置加料板及最优的进料位置 与进料组成相近或相同的塔板上与进料组成相近或相同的塔板上。 进料位置过高进料位置过高,使塔顶产品的组成偏低使塔顶产品的组成偏低;进料进料 位置偏低位置偏低,塔釜产品中易挥发组分含量增高塔釜产品中易挥发组分含量增高,从从 而降低易挥发组分的回收率而降低易挥发组分的回收率。 对精馏塔而言对精馏塔而言,自塔底向塔顶方向自塔底向塔顶方向 ,蒸汽中易挥发组分蒸汽中易挥发组分(轻组分轻组分)的含的含 量越来越高量越来越高,自塔顶向塔底方向自塔顶向塔底方向,液液 体中难挥发组分体中难挥发
3、组分(重组分重组分)含量越来含量越来 越高越高,而温度分布是塔顶的温度最低而温度分布是塔顶的温度最低 ,塔底温度最高塔底温度最高。 n+1 n-1 n 1n y n y 1n y 1n x n x 1n x 回流是精馏操作必不可少的条件回流是精馏操作必不可少的条件,提供塔提供塔 内与上升气相接触传质的液相内与上升气相接触传质的液相。也是区分蒸也是区分蒸 馏和精馏的主要标志馏和精馏的主要标志。 从上一块板下来的液相从上一块板下来的液相与从下一块上来的气相与从下一块上来的气相 接触传质接触传质,形成新的气液相形成新的气液相,离开筛板分别向上和离开筛板分别向上和 向下流动向下流动。 1n x1n y n y n x 二、塔设备简介 塔设备是 使气液成两相通过紧密接触达到相际传 质和传热目的的气液传质设备之一。质和传热目的的气液传质设备之一。 塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。 前者的代表是板式塔,后者的代表则为填料塔。 板板 式式 塔塔 填料塔填料塔 塔壳塔壳 液体分布器液体分布器 填料层填料层 封头封头 支承板支承板 填料层填料层 它主要由圆柱形 壳体、塔板、溢流堰、 降液管及受
4、液盘等部件 构成 三三、 板式塔结构板式塔结构 构成。 板式塔内流体的流动板式塔内流体的流动 在塔板上在塔板上,气液两相密切接触气液两相密切接触,进行热量和质量进行热量和质量 的交换的交换。在板式塔中在板式塔中,气液两相逐级接触气液两相逐级接触,两相的组两相的组 成沿塔高呈阶梯式变化成沿塔高呈阶梯式变化,在正常操作下在正常操作下,液相为连续液相为连续成沿塔高呈阶梯式变化成沿塔高呈阶梯式变化,在正常操作下在正常操作下,液相为连续液相为连续 相相,气相为分散相气相为分散相。 一般而论一般而论,板式塔的空塔速度较高板式塔的空塔速度较高,因而生产能力因而生产能力 较大较大,塔板效率稳定塔板效率稳定,操作弹性大操作弹性大,且造价低且造价低,检修检修、 清洗方便清洗方便,故工业上应用较为广泛故工业上应用较为广泛。 四、板式塔分类 泡罩塔泡罩塔 筛板塔筛板塔 浮阀塔浮阀塔 喷射型塔板喷射型塔板 筛 板 塔 浮浮 阀 塔 接触面接触面 积少效积少效 率低率低 不利于传不利于传 热和传质热和传质 良好的接触状态良好的接触状态 接触状态好接触状态好 五、筛板塔的特点 筛板塔在十九世纪初已应用于工业装置上,
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