精馏的分类及精馏塔相关知识

• 对于各组分间相对挥发度相差较大的混合物采用 一般精馏；对于相对挥发度接近，甚至相等的混 合物，采用萃取精馏或恒沸精馏；对沸点高的混 合物，采用减压精馏或水蒸气蒸馏；对于沸点低 的混合物，采用加压精馏，以适当提高冷凝温度 等。 • 5、什么是减压精馏？在什么情况下采用减压精 馏？ 在减压（低于一个大气压）下进行分离混合 物的精馏叫做减压精馏。 减压下，纯物质的沸点较正常压力下要低。 减压精馏，就是借助降低系统压力，使混合液的 泡点下降，在较低压力下沸腾，以达到降低精馏 操作的温度。
• 贮槽；另一部分送至塔底部的蒸发釜（再沸器） 加热气化。蒸发釜中产生的蒸气自塔底逐层上升， 使蒸气中易挥发组分逐渐增浓，然后进入塔顶分 凝器。一部分蒸气在分凝器中冷凝，所得的液体 送回塔顶作为回流；其余部分蒸气或者作为气相 产品直接引出，或者进入冷凝冷却器，将未冷凝 的蒸气全部冷凝，冷凝液流至产品贮槽。 • 这种把原料液不断地加入塔内，又从塔顶和塔釜 连续不断地采出的过程，就称为连续精馏。 • 4、怎样合理地选择精馏塔的操作条件？ 精馏塔的操作条件主要是指温度、压力。一 般地说，主要是根据物料的性质，原料的组成， 对产品纯度的要求，设备材料的来源，工厂生产 的规模等具体情况，选择合理的操作条件。例如
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它的缺点是：填料塔中，填料容易污染和堵 塞，不适于用作有固体悬浮物和易产生聚合的混 合液的蒸馏分离。操作稳定性较差。
• 4、泡罩塔盘 •
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泡罩塔如图所示，其传质元件为泡罩，泡罩 分圆形和条形两种，多数选用圆形泡罩，如图 （b）所示。其尺寸一般为Φ80，100，150 （mm）三种直径，泡罩边缘开有纵向齿缝，中 心装升气管。升气管直接与塔板连接固定。塔板 下方的气相进入升气管，然后从齿缝吹出与塔板 上液相接触进行传质。由于升气管作用，避免了 低气速下的漏液现象。为此，该塔板操作弹性， 塔效率也比较高，运用较为广泛。最大的缺点是 结构复杂，塔压降低，生产强度低，造价高。
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如果被分离的混合物在常压下有较大的相对 挥料可以用水蒸汽来加热，这时应采用常压精 馏。例如乙醇和甲醇的提纯。 • 7、什么是恒沸精馏？ 在被分离的物系中加入共沸剂（或称共沸组 分），该共沸剂必须能和物系中一个或几个组分 形成具有最低沸点的恒沸物，以致于使需要分离 的几种物质间的沸点差（或相对挥发度）增大。 在精馏时，共沸组分能以恒沸物的形式从精馏塔 顶蒸出，工业上把这种操作称为恒沸精馏。 恒沸精馏的过程中，所加入的共沸组分必须 从塔顶蒸出，而后冷凝分离，循环使用。因而恒 沸精馏消耗的能量较多。
• 2、常用的精馏塔有哪些结构形式呢？ 对精馏过程来说，精馏设备是使过程得以进 行的重要条件。性能良好的精馏设备，为精馏过 程的进行创造了良好的条件。它直接影响到生产 装置的产品质量、生产能力、产品的收率、消耗 定额、三废处理以及环境保护等方面。 常用的精馏塔型式有填料塔和板式塔，填料 塔有拉西环填料塔、鲍尔环填料塔、鞍型填料塔、 波纹填料塔、丝网填料塔、丝网波纹填料塔等。 丝网波纹填料塔因其在保持高传质效率的前提下， 降低了造价，也越来越受到青睐。对于甲醇来说 予塔采用这种塔型的为数不少。
• 比的大小也与它有密切的关系。 • （2）萃取剂对被分离组分的溶解度要大， 这样塔板上的液体才能形成均相，不会分层。 • （3）萃取剂的沸点应比被分离组分的沸点 高的多，否则萃取剂易从塔顶挥发损失掉。 • （4）热稳定性、化学稳定性要好，无毒性， 不腐蚀设备。 • （5）回收容易价格易得。
• 三、塔型的分类及精馏所用设备 • 1、塔的分类 • 按压力---------加压塔、常压塔、减压塔 • 按单元操作--------精馏塔、吸收塔、解吸塔、 萃取塔、反应塔、干燥塔等 • 按支承方式--------框架塔、自支承式塔 • 按塔内件结构--------板式塔、填料塔
• 板式塔主要有泡罩塔、筛板塔、浮阀塔等等。 • 无论采用哪种塔都必须以下共同的要求： • （1）具有适宜的流体力学条件，达到汽液两相 的良好接触。 • （2）结构简单，制造成本低，安装检修方便。 在使用过程中耐吹冲，局部的损坏影响范围小。 • （3）要求有较高的分离效率和较大的处理量， 同时要求在宽广的汽液负荷范围内塔板效率高而 且稳定。 • （4）蒸气通过塔的阻力小，压降小。 • （5）塔的操作稳定可靠，反应灵敏，调节方便。
• 筛板塔优点： • 1）结构简单，制造容易，造价低。 • 2）塔板效率较高，生产能力大。 • 3）对物料的适应性强，不易堵塞。 • 筛板塔缺点： • 1）操作弹性小，需保持较稳定的气、液流 速。 • 2）小孔径筛板易堵塞，不适宜处理脏的、 粘性大的和带固体颗粒的料液。
• 7、CTST塔 • 1）CTST塔盘的基本结构
• 二、精馏的分类 • 1、精馏是怎样分类的？ 精馏可以从三个角度去分类。 第一、按精馏操作的方式的不同，间歇精馏 和连续精馏。 第二、按精馏操作的条件（如压力）不同， 可分为加压精馏、常压精馏、减压精馏等。 第三、按精馏分离原理的不同，可分为一般 精馏和特殊精馏。特殊精馏又包括恒沸精馏、萃 取精馏、水蒸汽蒸馏及分子蒸馏等。 2、什么是间歇精馏？ 间歇精馏就是将处理的物料一次加入精馏塔 釜内，然后加热进行精馏，直到塔顶和塔釜产品
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强制回流的回流量稳定，容易调节，生产不 正常时，调整起来较快。但是强制回流需要回流 泵，动力消耗大，特别是对于低沸点物料容易造 成泵不上量，影响操作。 • 按照塔顶冷凝器安装的位置的不同，可分 为内回流和外回流。 • 内回流 塔顶冷凝器直接安装于塔顶，上升 蒸气
• 直接从塔顶进入冷凝器，在此进行部分冷凝，冷 凝液自然地沿塔板下流。这种回流的回流量难以 控制，调节不易准确，但回流冷凝器直接安装于 塔顶，无需其他支撑结构，安装方便。 • 外回流 塔顶冷凝器单独安装。回流管线上 可安装视镜、流量计、调节阀等，以调节回流液 量。 • 按回流液的温度可分为热回流和冷回流。 • 热回流 回流液的温度处于泡点温度，称为 热回流。 • 冷回流 回流液的温度低于泡点温度，称为 冷回流。
• 8、什么是萃取精馏？ 在被分离的混合物中加入萃取剂，萃取剂的 存在能使被分离混合物的组分间的相对挥发度增 大。精馏时，其在各板上基本保持恒定的浓度， 而且从精馏塔的塔釜排除，这样的操作称为萃取 精馏。 萃取剂的选择原则： （1）萃取剂的选择性要大。被分离组分在 萃取剂中相对挥发度的大小称为萃取剂的选择性。 被分离组分在萃取剂中相对挥发度增大的多，分 离就容易，也就是选择的萃取剂选择性大。选择 性是选择萃取剂最主要的依据。因为选择性的大 小也就是决定了被分离组分中轻重关键组分分离 的难易程度。因此塔板数的多少、回流
• 5、浮阀塔盘
F-1型
V-4型
A型
十字架型
方形浮阀
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50年代开始启用的一种新型塔板，后来又逐渐出现 各种型式的浮阀，其型式有圆形、方形、条形及伞形等。 较多使用圆形浮阀，而圆形浮阀又分为多种型式，如图 所示。 浮阀取消了泡罩塔的泡罩与升气管，改在塔板上开 孔，阀片上装有限位的三条腿，浮阀可随气速的变化上、 下自由浮动，提高了塔板的操作弹性、降低塔板的压降， 同时具有较高塔板效率，在生产中得到广泛的应用。 优点： 1）结构紧凑，生产能力大。 2）蒸汽以水平方向吹入液层，阻力小，气液接触时间 长且接触状况良好，故雾沫夹带少，塔板效率高。 3）浮阀可根据气量大小上下浮动，操作弹性大。 4）浮阀结构简单，安装容易，造价较低。 缺点： 在结构、生产能力、塔板效率等方面不及筛板塔，有待 进一步的改进。
分离板
喷射罩
端板
喷射板
底隙
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2）工作原理：立体传质塔盘CTST为独特 的立体结构，其核心部件――汽液接触传质，传 质元件是梯形喷射罩；塔板采用矩形开孔，矩形 开孔上方设置梯形喷射罩；罩的侧面为带筛孔的 喷射板，两端为梯形的端板，上部为分离板，在 喷射板与分离板之间设汽液通道。喷射板与塔板 间有一定的底隙，为液体进入罩体的通道，分离 板的作用，一是提供气液接触空间，二是使气液 两项有效分离，减少雾沫夹带。
• 不符合要求为止。排出残余的物料后，再装入一 批物料进行精馏。其精馏塔没有提馏段和精馏段 之分。 • 操作时，釜液经间接加热至沸腾，釜中产生 的蒸气上升到精馏塔内，在此进行热的交换和质 的交换。塔内上升的蒸气从塔顶引致分凝器；分 凝器所得冷凝液的一部分再引致塔顶部的塔板， 作为回流；而未冷凝的蒸气及另一部分冷凝液则 进入冷凝冷却器，在其中使蒸气全部冷凝，并使 馏出液冷却至一定温度进入贮槽，若需要获得不 同沸点范围的馏出液时，则应装置若干个贮槽， 按沸点范围的不同分别收集。
• 3、什么是连续精馏？ 连续精馏指的是精馏操作连续进行、连续采 出。连续精馏的塔一般一般是由精馏段和提馏段 组成，此两段是以进料板为分界，进料板以上的 部分为进料段，进料板以下的部分为提馏段（包 括进料板）。但是少数的连续精馏塔，他们或者 只有精馏段而无提馏段，或者只有提馏段而无精 馏段。 操作时，原料液经换热器换热到指定的温 度，从提馏段的最上一层塔板（即进料板）加入 塔内。如果液体进料，则物料在该板与精馏段的 回流液汇合，然后逐层下流至塔釜。在逐层下降 的同时就从液体中不断蒸出了易挥发（低沸点） 组分，从而使下流至塔釜的液态含有较多的难挥 发组分（高沸点）。把塔釜液的一部分连续引至
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不言而喻，减压精馏适用于高沸点物质的混 合物，以及在高温下精馏会引起物质的聚合或分 解变质的混合物。 • 6、什么是加压精馏？在什么情况下采用加压精 馏？ 指塔顶压力高于大气压力下操作的精馏过程 叫加压精馏。 加压精馏常用于被分离混合物沸点较低情况 下，如在常温常压下混合物为气态的物料。如从 烃类裂解气中分离出甲烷、氢的精馏。 7、什么是减压精馏？在什么情况下采用常压精馏？ 在大气压（常压）下操作的精馏过程叫常压精 馏。
• 3、丝网波纹填料的结构形式
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金属丝网波纹填料简称金属丝网填料。金 属丝网波纹填料是目前世界各国应用比较广泛的 高效填料，它是由若干平行直列的金属波纹网片 排列组成的圆盘状填料，波纹对轴线倾角30度或 45度，相邻两片波纹片方向相反。金属丝网波纹 填料具有比表面积大、孔隙率大、重量轻；气相 通路倾角小、有规则、压降低；径向扩散良好、 气体接触充分、几乎没有低负荷极限、操作弹性 大等特点。适用于难分离和热敏性物系的常压精 馏、真空精馏等。流体流动的阻力小，压力损失 大约等于高度相同的泡罩塔的25％－50％，结 构简单，钢材用量少，造价低，安装方便，填料 便于用耐腐蚀的材料制造。