精馏流程图
化工原理 第六章 蒸馏(传质过程)
t
121.9℃
X=0.383
负偏差
x y
x y
y
y
x
x
19
挥发度与相对挥发度
挥发度：表示某种溶液易挥发的程度。 若为纯组分液体时，通常用其当时温度下饱和蒸 气压PA°来表示。 若为混合溶液时，各组分的挥发度，则用它在一 定温度下蒸气中的分压和与之平衡的液相中该组 分的 摩尔分数之比来表示， vA = pA / xA vB = pB / xB
演示
37
xn
xn 1 yn 1 yn
第四节 双组分连续精馏计算
38
物料衡算
F—原料(液)摩尔流量，kmol/h； D—馏出液摩尔流量，kmol/h； W—釜残液摩尔流量，kmol/h； 总物料衡算 易挥发组分的物料衡算
D xD F xF
F D W
D F ( xF xW ) xD xW
xn 1
n 1
yn xn yn 1
n
n 1
T-x(y) 图
t 假设蒸汽和液体充分接触，并在离 n 1 开第 n 层板时达到相平衡，则 yn 与 xn t n t n 1 平衡，且yn>yn+1，xn<xn-1。
这说明塔板主要起到了传质作用， 使蒸汽中易挥发组分的浓度增加， 同时也使液体中易挥发组分的浓度 减少。
t5 t4 t3 t2 t1
E D
C
B A
x（y）
温度-组成图（ t-x-y 图）
12
上述的两条曲线将tx-y图分成三个区域。
液相线以下的区域 代表未沸腾的液体, 称为液相区 气相线上方的区域 代表过热蒸气,称为 过热蒸气区； 二曲线包围的区域 表示气液同时存在, 称为气液共存区。
化工节能中的热泵精馏工艺流程分析_许维秀
化工节能中的热泵精馏工艺流程分析许维秀1,朱圣东2,李其京1(11荆门职业技术学院化工系,湖北荆门448000;21武汉化工学院,湖北荆门430073)摘要:介绍了几种典型的精馏热泵流程,分析了它们的特点、应用条件及节能效果,供进行热泵精馏可行性设计时参考。
关键词:热泵;精馏;节能中图分类号:TQ05115;TQ02811+3 文献标识码:A 文章编号:1004-7948(2004)10-0019-04 化工行业是能耗大户,其中精馏又是能耗极高的单元操作,而传统的精馏方式热力学效率很低,能量浪费很大。
在今天能源价格不断上涨的情况下,如何降低精馏塔的能耗,充分利用低温热源,已成为人们普遍关注的问题。
对此人们提出了许多节能措施,通过大量的理论分析、实验研究以及工业应用表明其中节能效果十分显著的便是热泵精馏技术。
热泵精馏是把精馏塔塔顶蒸汽加压升温,使其用作塔底再沸器的热源,回收塔顶蒸汽的冷凝潜热。
热泵精馏在下述场合应用,有望取得良好效果:(1)塔顶和塔底温差较小,因为压缩机的功耗主要取决于温差,温差越大,压缩机的功耗越大。
据国外文献报导,只要塔顶和塔底温差小于36℃,就可以获得较好的经济效果。
(2)沸点相近组分的分离,按常规方法,蒸馏塔需要较多的塔盘及较大的回流比,才能得到合格的产品。
而且加热用的蒸汽或冷却用的循环水都比较多。
若采用热泵技术,一般可取得较明显的经济效益。
(3)工厂蒸汽供应不足或价格偏高,有必要减少蒸汽用量或取消再沸器时。
(4)冷却水不足或者冷却水温偏高、价格偏贵,需要采用制冷技术或其他方法解决冷却问题时。
(5)一般蒸馏塔塔顶温度在38～138℃之间,如果用热泵流程对缩短投资回收期有利就可以采用,但是如果有较便宜的低压蒸汽和冷却介质来源,用热泵流程就不一定有利。
(6)蒸馏塔底再沸器温度在300℃以上,采用热泵流程往往是不合适的。
以上只是对一般情况而言,对于某个具体工艺过程,还要进行全面的经济技术评定之后才能确定。
精馏操作及精馏DCS操作精讲
精馏原理1．平衡蒸馏仅通过一次部分汽化, 只能部分地分离混合液中的组分, 若进行多次的部分汽化和部分冷凝, 便可使混合液中各组分几乎完全分离。
2．多次部分汽化和多次部分冷凝如上图, 组成为xF的原料液加热至泡点以上, 如温度为t1, 使其部分汽化, 并将汽相和液相分开, 汽相组成为y1, 液相组成为x1, 且必有y1>xF>x1。
若将组成为y1的汽相混合物进行部分冷凝, 则可得到汽相组成为y2与液相组成为x2’的平衡两相, 且y2>y1；若将组成为y2的汽相混合物进行部分冷凝, 则可得到汽相组成为y3与液相组成为x3’的平衡两相, 且y3>y2>y1；同理, 若将组成为x1的液体加热, 使之部分汽化, 可得到汽相组成为y2’与液相组成为x2的平衡液两相, 且x2<x1, 若将组成为x2的液体进行部分汽化, 则可得到汽相组成为y3’与液相组成为x3的平衡两相, 且x3<x2<x1；结论: 气体混合物经多次部分冷凝, 所得汽相中易挥发组分含量就越高, 最后可得到几乎纯态的易挥发组分。
液体混合物经多次部分汽化, 所得到液相中易挥发组分的含量就越低, 最后可得到几乎纯态的难挥发组分。
存在问题：每一次部分汽化和部分冷凝都会产生部分中间产物, 致使最终得到的纯产品量极少, 而且设备庞杂, 能量消耗大。
为解决上述问题, 工业生产中精馏操作采用精馏塔进行, 同时并多次进行部分汽化和多次部分冷凝。
2. 塔板上汽液两相的操作分析图1为板式塔中任意第n块塔板的操作情况。
如原料液为双组分混合物, 下降液体来自第n－1块板, 其易挥发组分的浓度为xn－1, 温度为tn－1。
上升蒸气来自第n+1块板, 其易挥发组分的浓度为yn+1, 温度为tn+1。
当气液两相在第n块板上相遇时, tn+1＞tn－1, 因而上升蒸气与下降液体必然发生热量交换, 蒸气放出热量, 自身发生部分冷凝, 而液体吸收热量, 自身发生部分气化。
2.该精馏实训装置的流程示意图
一、三种型式板式塔的制造、维护及性能比较
问题1 泡罩塔、筛板塔、浮阀塔三种型式板式塔，其塔板结构特征 分别是什么？ 回答——泡罩塔、筛板塔、浮阀塔均为板式塔。泡罩塔的塔板上安 装升气管和泡罩；筛板塔的塔板上开有小孔；浮阀塔的塔板上开有 小孔，并且安装可浮动的阀片。 问题2 泡罩塔、筛板塔、浮阀塔三种型式板式塔中，操作弹性最小 的为哪种？ 回答——筛板塔。
二、精馏实训装置中主要设备
本精馏装置包括精馏单元操作设备和仪表柜两大部分。
1.精馏单元操作设备 (4)辅助循环泵 在图2中即P101B，该泵为采用管道增压泵,型号有 CL18GR-15、15SG1.5-15、15wbx10-12等。其操作要点：保证管 路里有水。如果管路里完全没有水，增压泵电机迅速升温过热， 就有烧坏电机的可能。保证至少有一点压力。小功率的泵靠感应 流量变化，自动启动或停止水泵，大功率的靠感应压力，自动补 充压力或饱和停止。如果管道中没有了流量变化或无压力变化， 泵一般不会自动启动。因此进口管路中的阀门在启动泵前一定要 开。
泵的流量计算 流量 计量泵的额定流量
式中：流量单位：L/h。
拨码数 变频器的设定频率值 最大拨码数 50
在本装置中进料泵、回流泵、塔顶采出泵均为柱塞计量泵，进料泵和回流泵的额 定流量为10L/h，型号为XS10，塔顶采出的额定流量为5L/h，型号为XS5。三 台柱塞计量泵的最大拨码数均为10。 柱塞计量泵的操作要点 启动计量泵前，应先打开吸入和排出管路上的阀门，以 防止计量泵空转，也防止泵启动后出口阀仍关闭；计量泵启动后，应时刻注
(4)底部器件 有十一个开关按钮，第一位为总电源“停”开关（红色）、 第二位为总电源“开”开关（绿色）；后面从左向右分别为塔釜加热 开关（黄色）；进料预热开关（黄色）；进料泵开关（黄色）；回流 泵开关（黄色）；出料泵开关（黄色）；辅助循环泵开关（黄色）； 真空泵开关（黄色）；仪表开关（黄色）；备用开关（黄色）。
精馏实验(化工原理实验)
精馏实验一、实验目的1、了解筛板式精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏操作的基本方法；2、掌握精馏过程全回流和部分回流的操作方法；3、掌握测定板式塔全塔效率。
二、实验原理1、全塔效率E T全塔效率又称总板效率，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的比值，即-1=T T P N E N (1)式中：T N －完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括塔釜；P N －完成一定分离任务所需的实际塔板数。
全塔效率简单地反映了整个塔内塔板的平均效率，表明塔板结构、物性系数、操作状况等因素对塔板分离效果的影响。
对于双组分体系，塔内所需理论塔板数N T ，可通过实验测得塔顶组成x D 、塔釜组成x W 、进料组成x F 及进料热状况q 、回流比R等有关参数，利用相平衡关系和操作线用图解法或逐板计算法求得。
图1塔板气液流向示意图2、单板效率ME 单板效率又称莫弗里板效率，如图1所示，是指气相或液相经过一层实际塔板前后的组成变化值与经过一层理论塔板前后的组成变化值之比。
按气相组成变化表示的单板效率为1*1y =n n MV n n y E y y ++--(2)按液相组成变化表示的单板效率为1*1n n ML n n x x E x x ---=-(3)式中：y n 、1n y +－分别为离开第n 、n+1块塔板的气相组成，摩尔分数；1n x -、n x －分别为离开第n-1、n 块塔板的液相组成，摩尔分数；*ny －与x n 成平衡的气相组成，摩尔分数；*nx －与y n 成平衡的液相组成，摩尔分数。
3、图解法求理论塔板数N T图解法又称麦卡勃－蒂列(McCabe-Thiele)法，简称M-T 法，其原理与逐板计算法完全相同，只是将逐板计算过程在y-x 图上直观地表示出来。
对于恒摩尔流体系，精馏段的操作线方程为：111D n n x R y x R R +=+++(4)式中：1n y +－精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；n x －精馏段第n 块塔板下流的液体组成，摩尔分数；D x －塔顶溜出液的液体组成，摩尔分数；R －回流比。
浮阀塔精馏工艺流程图
浮阀塔精馏工艺流程图
浮阀塔精馏工艺是一种常用的石油精炼工艺，用于对原油进行分馏和提纯。
下面是一份关于浮阀塔精馏工艺流程的简单介绍。
浮阀塔精馏工艺的主要设备包括进料预加热器、回流器、加热炉、蒸汽锅炉以及多级塔和精制塔。
下面将基于这些设备来描述整个流程。
工艺开始于进料预加热器，原油从原油罐经过提升泵送入预热器，通过与高温的留下液回流进行热交换，从而提高原油的温度。
预加热后的原油进入精馏塔，首先进入稳定剂洗涤器，用稳定剂（一种有机溶剂）进行洗涤，以去除塔中的硫化氢、苯和其他硫化物。
洗涤过的原油进入回流器，在这里与下来的液相进行接触，以便使得馏分组分能更好地分离。
回流器中的蒸汽油与液相的混合物进入加热炉，经过加热炉的加热后，进入精制塔。
精制塔是整个流程中最重要的部分，它包括多个级数的塔，并通过浮阀控制液位。
原油从顶部进入塔，经过逐级减压和蒸发，逐渐分离为不同的馏分。
不同的组分在塔体中升降，顶部的馏分经过冷凝器冷却后，变成液相回流到塔中，而底部的残渣则通过底部冷凝器冷却后排出。
在精制塔的顶部，分离得到的气体进行冷凝，其中较轻的组分成为精制塔的气体产品，用于制取石脑油、煤油和汽油等产品。
较重的组分被液相回流到塔中。
在底部，得到的残渣为精制塔的残留物，可以进一步被处理以取得更纯净的产品或者用作原料。
在一些情况下，这些残渣可能会被进一步裂解或其他加工方式来提取更多的有用产品。
总的来说，浮阀塔精馏工艺通过高温和逐步减压的方式，将原油分离为不同的馏分，从而得到各种石化产品。
这种工艺流程结构简单，操作方便，并且可以应用于各种炼油厂。
苯甲苯精馏流程图
E-103
PIC 01
CWR
代号 LM CWS CWR
名称
代号
名称
低压蒸汽
放空
冷却水 (入)
冷却水（出）
TI
FIC 02
TI
截止阀
调节阀 A-101
取样口
疏水器
LIC 02
DL WL
产品
釜液
PI TI FI L PIC TIC FIC LIC
压力计
温度计
流量计
液位计
压力调节器
温度调节器
流量调节器
液位调节器
E-102 TI C-101
E-104
FIC 01
CWS
TIC 01
CWR TI E-105 FI LM
LIC 01
TI
CW5
CWR E-106 TI L V-101 LM PI E-101 PI V-102
TI FI
Байду номын сангаас
WL
DL L PI V-103 L PI
P-101
P-102
P-103
P-104
职责
签名
日期
设计 制图 审核
年处理--筛板 精馏塔生产工 艺流程图
序号 名称 规格 数量 备注 A-101 1 回流罐 C-101 精馏塔 1 E-106 1 再沸器 E-105 冷却器 1 E-104 冷却器 1 E-103 全凝器 1 原料二次换 E-102 1 热器 E-101 原料预热器 1 P-104 塔顶产品泵 2 一台备用 P-103 塔底产品泵 2 一台备用 P-102 釜液泵 2 一台备用 P-101 2 一台备用 原料泵 V-103 产品储罐 1 V-102 1 釜液储罐 V-101 原料储罐 1 武汉科技大学化工原理课程设计
DN400酒精精馏塔工艺流程图
化工原理实验 精馏实验
3、回流比（乙醇－水精馏实验）
回流比是影响设备费用 （塔板数、再沸器及冷凝器 传热面积）和操作费用（加 热蒸汽及冷却水消耗量）的 一个重要因素，在操作中是 一个对产品的质量和产量有 重大影响而又便于调节的参 数。 乙醇－水精馏实验中的 回流比是通过转子流量计的 针形阀控制的。
不同转子流量计的正确读数位臵示意图
y
d
f
0.3 0.2 0.1 0.0
提馏段操作线
c
b
x xF 0.0 0.1 0.2 W0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 D0.9 1.0 x
x
x n 1
yn
* yn
yn
yn1
yn1
xn
xn
x n 1
* xn
单板效率示意图
Eml,n
x n 1 x n * x n 1 x n
实验任务书 ——
填料塔
5、在部分回流、稳定操作条件下，测定等板高度 随进料位臵的变化情况； 6、在部分回流、稳定操作条件下，测定总板效率 随进料组成的变化情况。 在完成1、2两项实验内容的基础上，最少再从3～6项 实验内容中选做一项。 要求同学在教师的协助下，独立设计出完整的实 验方案，并自主实施。实验报告以小论文的格式提交， 具体要求详见实验讲义。
四、实验流程--乙醇－正丙醇精馏塔（板式塔）
乙醇－正丙醇精馏塔为筛板塔，共有8块塔板，
塔身设有一节玻璃视盅，另在1－6块塔板上均设有液
相取样口。 精馏塔有关参数如下：
塔高 塔径 蒸馏釜尺寸 塔板间距 2.5m 57 mm×3.5 mm 108×4×400 mm 80 mm 溢流堰高 底隙高度 筛孔直径 孔间距 10 mm 4 mm 1.5 mm 6 mm
变压精馏分离共沸物流程图
变压精馏分离共沸物流程图英文回答：A process flow diagram for the separation of azeotropic mixtures in a distillation column is commonly referred to as a "variable pressure distillation" or "pressure swing distillation" process. This technique is used when the components of a mixture form an azeotrope, which is a mixture that boils at a constant temperature and composition. In order to separate the azeotropic mixture, the pressure in the distillation column is varied to change the boiling points of the components.The process begins by feeding the azeotropic mixture into the distillation column. The column is equipped with multiple trays or packing material to create a large surface area for mass transfer. As the mixture flows down the column, it is heated at the bottom by a reboiler. The heat causes the liquid to vaporize, and the vapor rises up the column.As the vapor rises, it encounters cooler conditions near the top of the column. This causes the vapor to condense, and the liquid collects on the trays or packing material. The condensed liquid is referred to as the "reflux," and it flows back down the column. The reflux helps to provide additional separation between the components of the azeotropic mixture.In order to achieve separation, the pressure in the column is varied. This can be done by adjusting the pressure of the condenser or by using a pressure swing system. By changing the pressure, the boiling points of the components are altered, allowing for selective vaporization and condensation. The component with the lower boiling point will vaporize more readily at lower pressures, while the component with the higher boiling point will condense more readily at higher pressures.The vapor that is collected at the top of the column is referred to as the "overhead product." This product is enriched in the component with the lower boiling point.Conversely, the liquid that collects at the bottom of the column is referred to as the "bottoms product," and it is enriched in the component with the higher boiling point.The overhead product and the bottoms product can thenbe further processed or purified as desired. For example,the overhead product may be condensed and collected as a liquid, while the bottoms product may be further distilledto separate any remaining impurities.中文回答：变压精馏分离共沸物的流程图通常被称为“变压精馏”或“压力摇摆精馏”流程。
连续精馏流程
谢谢！
图2 连续精馏装置与流程
一、连续精馏流程
例1 苯-甲苯溶液经进料板进入精馏塔 中，苯蒸气从塔顶出来经全凝器全部 冷凝下来，一部分回流入塔，另一部 分经冷却后作为塔顶产品不断采出； 甲苯从塔底出来一部分作为塔底产品 连续采出，另一部分在再沸器中被加 热，产生甲苯蒸气，逐板上升。 问题5 如图2所示，全凝器的作用是 什么？ 回答——将塔顶上升的蒸气全部冷凝， 以获得液相产品及保证有适量的液相 回流，从而使精馏能连续稳定地进行。 问题6 如图2所示，再沸器的作用是 什么？ 回答——提供一定量的上升蒸气量， 并提供精馏塔所需能量。
〖作业布置 〗
1.单项选择 (1)冷凝器的作用是提供 产品及保证有适宜的液相回流。选择( ) A. 塔顶气相 B.塔顶液相 C.塔底气相 D.塔底液相 (2) 精馏塔中由塔顶向下的第n—1、n、n+1层塔板，其气相组成关 系为（ ）。 A. yn+1>yn>yn—1 B. yn+1=yn=yn—1 C. yn+1< yn< yn—1 D. 不确 定 2.判断 (1) 蒸气部分冷凝过程中易挥发组分首先被冷凝下来。( )
图1 精馏装置
问题1 在图1所示的精馏装置中，此操作方式是连续操 作还是间歇操作？ 回答——精馏过程可连续操作，也可间歇操作，图1所示的精馏 操作是连续精馏操作。
图1 精馏装置
一、连续精馏流程
〖新课展开〗
图2所示为典型的连续精馏装置 流程图。 问题2 如图2所示，连续精馏流 程图的主要设备是什么？ 回答——精馏塔。 问题3 精馏塔的主要功能是什么？ 回答——为气、液两相提供充分 接触的机会，使传热和传质过程 迅速而有效地进行，并且使接触 后的气、液两相及时分开，互不 夹带。