精馏的分类及精馏塔相关知识
精馏塔的结构、工作原理及分类汇总(附图)
精馏塔的结构、工作原理及分类汇总（附图）精馏塔的功能和分类：基本功能：形成气液两相充分接触的相界面，使质、热的传递快速有效地进行，接触混合与传质后的气、液两相能及时分开，互不夹带。
精馏塔分类：精馏塔的种类很多，按接触方式可分为连续接触式（填料塔）和逐级接触式（板式塔）两大类，在吸收和蒸馏操作中应用极广。
板式塔：在圆柱形壳体内按一定间距水平设置若干层塔板，液体靠重力作用自上而下流经各层板后从塔底排出，各层塔板上保持有一定厚度的流动液层；气体则在压强差的推动下，自塔底向上依次穿过各塔板上的液层上升至塔顶排出。
气、液在塔内逐板接触进行质、热交换，故两相的组成沿塔高呈阶跃式变化。
2、板式塔板式塔通常是由一个圆柱型的壳体及沿塔高按一定的间距水平设置的若干层塔板（或塔盘）所组成。
在塔内沿塔高装有若干层塔板，液体靠重力的作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，有塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。
气液两相在塔内进行逐级接触，两相组成沿塔高呈梯级式变化。
板式塔的塔板塔板是板式塔的主要构件，决定塔的性能。
在几种主要类型错流塔板中，应用最早的是泡罩板，目前使用最广泛的筛板塔和浮阀塔板。
同时，各种新型高效塔板不断问世。
按照结构分，板式塔塔板可以分为泡罩塔、筛板塔、浮阀塔和舌形塔等。
按照流体的路径分，可以分为单溢流型和双溢流型。
3.按照两相流动的方式不同，可以分为错流式和逆流式两种。
（1）溢流塔板溢流塔板(错流式塔板)：塔板间有专供液体溢流的降液管(溢流管)，横向流过塔板的流体与由下而上穿过塔板的气体呈错流或并流流动。
板上液体的流径与液层的高度可通过适当安排降液管的位置及堰的高度给予控制，从而可获得较高的板效率，但降液管将占去塔板的传质有效面积，影响塔的生产能力。
溢流式塔板应用很广，按塔板的具体结构形式可分为：泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板、网孔塔板、舌形塔板等。
（2）逆流塔板逆流塔板（穿流式塔板）：塔板间没有降液管，气、液两相同时由塔板上的孔道或缝隙逆向穿流而过，板上液层高度靠气体速度维持。
化工原理蒸馏精馏知识要点
三、操作线方程
1. 精馏段操作线方程
对如图划定范围作物料衡算 V=L+D 对易挥发组分衡算 Vyn+1=Lxn + DxD V, yn+1
D,xD
第n板
L, xn
Dx D L y n 1 x V V 令回流比 R=L/D xD R y n1 xn R1 R1
2. 恒摩尔溢流
精馏段内，每层塔板下降的溢流摩尔流量相等。 提馏段内，每层塔板下降的溢流摩尔流量相等
L1=L2=…=Ln=定值 （精馏段） L 1=L2=…=Ln=另一定值 （提馏段） 一定注意： 精馏段和提馏段下降的溢流分别不相等。 精馏段和提馏段上升的蒸汽分别不相等。 因为加料板加入原料液后使两段汽液两相流量发 生变化。 当各组分摩尔汽化焓相等，汽液接触良好且可忽 略显热(与汽化热比较)，保温良好且塔的热损失 可忽略时，恒摩尔流假定基本上成立。
露点
泡点
x或 y
0 P p A pB p 0 x p A A B (1 x A )
xA
0 P pB 0 p0 p A B
y A p0 A xA / P
对某一温度和总压，由这几式可求出xA，yA。 得出一系列的值后便可作出如前图所示的图来。 对于非理想溶液，计算很复杂。一般由实验得 出平衡数据。实验得出的平衡数据也是计算的 基础。
2. 相对挥发度(relative volatility)
溶液中两组分挥发度之比称相对挥发度,。通 常用易挥发组分挥发度作分子。
vA pA / x A vB pB / x B
精馏塔设备知识点
的基础元件，分为乱堆填料和规整填料两种基
本类型。塔内件主要包括液体分布器、填料支 撑、液体再分布器、除雾器以及进出料装置等。
其作用除支撑填料之外，主要目的是使气液在
塔内更有效的接触，充分发挥填料塔的优势。
精馏原理 精馏是利用混合物中各组分挥发能力的差异，气、液两相逆向接触，在热能驱动和相
平衡关系的约束下，使得易挥发组分不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气
黏性的流体。在流体保持很高的流速和非常低的蒸发率的条件下， 可使结垢的速率大大减小，然而这就要求有效流速在5～6m/s，因此
泵的造价和能源的消耗都很高。
立式管侧热虹吸再沸器 立式管侧热虹吸再沸器沸腾过程发生在管程，加热介质在壳程，两
相流混合物以较高的流速由排出管流向塔内。要求排出口的流通截
面至少应与管束总的过流面积一样大。排除管既可由沿轴向的大直 径弯管和塔连接，也可采用侧面开口与塔连接。流动循环的驱动压
管和排出管中液体的密度差产生静压差，成为流体自然循环的推动力。
其优点为有较高的循环率，其缺点是壳程结垢后很难清洗。 强制流动立式再沸器 除了强制、水平式再沸器外，比较常用的还有强制流动立式再沸器 其可供酒精醪塔糟液的循环蒸发和压出之用。其釜底液可参与再沸 器的循环，另一部分也可借抽压力排出而进入具一定压头的后续设 备，如糟液二次预热器等。在这种条件下，泵的性能优选是其关键， 要求此等泵具有耐高温、耐腐蚀、耐含有大量固形物（泥沙、纤维 等杂物）且有一定粘稠性者为佳，其要求压头大，流量能满足工艺 要求，但动力不是很大者（省电）。
简介 精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置。有板式塔与填料塔两种主要类型。
板式塔又分为泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌板塔。根据操作方式又可分为连续精馏塔
精馏塔基础知识
塔基础知识1：化工生产过程中,是如何对塔设备进行定义的?答:化工生产过程中可提供气(或汽)液或液液两相之间进行直接接触机会，达到相际传质及传热目的，又能使接触之后的两相及时分开，互不夹带的设备称之为塔。
塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。
常见的、可在塔设备中完成单元操作的有精馏、吸收、解吸和萃取等，因此，塔设备又分为精馏塔、吸收塔、解吸塔和萃取塔等。
2：塔设备是如何分类的?答：按塔的内部构件结构形式，可将塔设备分为两大类：板式塔和填料塔。
按化工操作单元的特性(功能)，可将塔设备分为：精馏塔、吸收塔、解吸塔、反应塔(合成塔)、萃取塔、再生塔、干燥塔。
按操作压力可将塔设备分为：加压塔、常压塔和减压塔。
按形成相际接触界面的方式，可将塔设备分为：具有固定相界面的塔和流动相界面的塔。
3：什么是塔板效率?其影响因素有哪些?答：理论塔板数及实际塔板数之比叫塔板效率，它的数值总是小于1。
在实际运行中，由于气液相传质阻力、混合、雾沫夹带等原因，气液相的组成及平衡状态有所偏离，所以在确定实际塔板数量时，应考虑塔板效率。
系统物性、流体力学、操作条件和塔板结构参数等都对塔板效率有影响，目前塔板效率还不能精确地预测。
4：塔的安装对精馏操作有何影响?答：：(1)塔身垂直.倾斜度不得超过1/1000,否则会在塔板上造成死区,使塔的精馏效率下降;(2)塔板水平.水平度不超过正负2mm,塔板水平度如果达不到要求,则会造成液层高度不均匀,使塔内上升的气相易从液层高度小的区域穿过,使气液两相不能在塔板上达到预期的传热,传质要求.使塔板效率降低。
筛板塔尤其要注意塔板的水平要求。
对于舌形塔板，浮动喷射塔板，斜孔塔板等还需注意塔板的安装位置，保持开口方向及该层塔板上液体的流动方向一致。
（3）溢流口及下层塔板的距离应根据生产能力和下层塔板溢流堰的高度而定。
但必须满足溢流堰板能插入下层受液盘的液体之中，以保持上层液相下流时有足够的通道和封住下层上升蒸汽必须的液封，避免气相走短路。
精馏的分类及精馏塔相关知识
• 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。
• 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
• 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
精馏塔常识
1，液泛？在精馏操作中，下层塔板上的液体涌至上层塔板，破坏了塔的正常操作，这种现象叫做液泛。
液泛形成的原因，主要是由于塔内上升蒸汽的速度过大，超过了最大允许速度所造成的。
另外在精馏操作中，也常常遇到液体负荷太大，使溢流管内液面上升，以至上下塔板的液体连在一起，破坏了塔的正常操作的现象，这也是液泛的一种形式。
以上两种现象都属于液泛，但引起的原因是不一样的。
2，雾沫夹带？雾沫夹带是指气体自下层塔板带至上层塔板的液体雾滴。
在传质过程中，大量雾沫夹带会使不应该上到塔顶的重组分带到产品中，从而降低产品的质量，同时会降低传质过程中的浓度差，只是塔板效率下降。
对于给定的塔来说，最大允许的雾沫夹带量就限定了气体的上升速度。
影响雾沫夹带量的因素很多，诸如塔板间距、空塔速度、堰高、液流速度及物料的物理化学性质等。
同时还必须指出：雾沫夹带量与捕集装置的结构也有很大的关系。
虽然影响雾沫夹带量的因素很多，但最主要的影响因素是空塔速度和两块塔板之间的气液分离空间。
对于固定的塔来说，雾沫夹带量主要随空塔速度的增大而增大。
但是，如果增大塔板间的距离，扩大分离空间，则相应提高空塔速度。
3，液体泄漏？俗称漏液，塔板上的液体从上升气体通道倒流入下层塔板的现象叫泄漏。
在精馏操作中，如上升气体所具有的能量不足以穿过塔板上的液层，甚至低于液层所具有的位能，这时就会托不住液体而产生泄漏。
空塔速度越低，泄漏越严重。
其结果是使一部分液体在塔板上没有和上升气体接触就流到下层塔板，不应留在液体中的低沸点组分没有蒸出去，致使塔板效率下降。
因此，塔板的适宜操作的最低空塔速度是由液体泄漏量所限制的，正常操作中要求塔板的泄漏量不得大于塔板上液体量的10%。
泄漏量的大小，亦是评价塔板性能的特性之一。
筛板、浮阀塔板和舌形塔板在塔内上升气速度小的情况下比较容易产生泄漏。
4，返混现象？在有降液管的塔板上，液体横过塔板与气体呈错流状态，液体中易挥发组分的浓度降沿着流动的方向逐渐下降。
精馏基本知识
精馏原理和流程3.3.1精馏原理精馏：把液体混合物进行多次部分气化，同时又把产生的蒸气多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。
一、全部气化或全部冷凝设在1个大气压下，苯～甲苯混合液的温度为，其状况以A点表示，将此混合液加热，当温度到达（J点），液体开始沸腾，所产生的蒸气组成为（如D点），与成平衡，而且> ,当继续加热，且不从物系中取出物料，使其温度升高到（E点），这时物系内，汽液两相共存，液相的组成为（F点），蒸气相的组成为与成平衡的（G点），且> 。
若再升高温度达到（H点），液相终于完全消失，而在液相消失之前，其组成为（C点）。
这时蒸气量与最初的混合液量相等，蒸气组成为，并与混合液的最初组成相同。
倘再加热到H点以上，蒸气组成为过热蒸气，温度升高而组成不变的为。
自J点向上至H点的前阶段，称为部分气化过程，若加热到H点或H点以上则称全部汽化过程，反之当自H点开始进行冷凝、则至J点以前的阶段称为部分冷凝过程，至J点及J点以下称为全部冷凝过程。
部分汽化和部分冷凝过程实际上是混合液分离过程。
二、部分汽化、部分冷凝全部汽化、全部冷凝与部分汽化、部分冷凝的区别：（1）不从物系中取出物料，（2）温度范围不同。
部分汽化：将混合液自A点加热到B点，使其在B点温度下部分汽化，这时混合液分成汽液两相，气相浓度为，液相为（< ），汽液两相分开后、再将饱和液体单独加热到C点，在温度下部分气化，这时又出现新的平衡或得的液相及与之平衡的气相，最终可得易挥发组分苯含量很低的液相，即可获得近似于纯净的甲苯。
部分冷凝：将上述蒸气分离出来冷凝至，即经部分冷凝至E点，可以得到浓度为的汽相及液相，与成平衡> ，依次类推、最后可得较近于纯净的气态苯。
三、一部分气化、部分冷凝将液体进行一次部分气化，部分冷凝，只能起到部分分离的作用，因此这种方法只适用于要求粗分或初步加工的场合。
显然，要使混合物中的组分得到几乎完全的分离，必须进行多次部分气化和部分冷凝的操作过程。
精馏塔的介绍
无论是平衡蒸馏还是简单蒸馏，虽然可以起到一定的分离作用，但是并不能将混合物分离为具有一定量的高纯度产品。
在石油化工生产中常常要求获得纯度很高的产品，通过精馏过程可以获得这种高纯度的产品。
精馏过程所用的设备称为精馏塔，大体上可以分为两大类：①板式塔，气液两相总体上作多次逆流接触，每层板上气液两相一般作交叉流。
②填料塔，气液两相作连续逆流接触。
一般的精馏装置由精馏塔塔身、冷凝器、回流罐，以及再沸器等设备组成。
进料从精馏塔中某段塔板上进人塔内，这块塔板称为进料板。
进料板将精馏塔分为上下两段，进料板以上部分称为精馏段，进料板以下部分称为提馏段。
塔板的分类板式塔是一种应用极为广泛的气液传质设备，它由一个通常呈圆柱形的壳体及其中按一定间距水平设置的若干塔板所组成。
板式塔正常工作时，液体在重力作用下自上而下通过各层塔板后由塔底排出；气体在压差推动下，经均布在塔板上的开孔由下而上穿过各层塔板后由塔顶排出，在每块塔板上皆储有一定的液体，气体穿过板上液层时，两相接触进行传质。
板式塔种类繁多，通常可分类如下：按塔板结构分，有泡罩板、筛板、浮阀板、网孔板、舌形板等等。
历史上应用最早的有泡罩塔及筛板塔，20世纪50年代前后，开发了浮阀塔板。
现应用最广的是筛饭和浮阀塔板，其他不同型式的塔板也有应用。
一些新型塔板或传统塔板的改进型也在陆续开发和研究中。
按气液两相的流动方式分，有错流式塔板和逆流式塔板，或称有降液管塔板和无降液管塔板。
有降液管塔板应用极广，它们具有较高的传质效率和较宽的操作范围；无降液管的逆流式塔板也常称为穿流式塔板，气液两相均由塔板上的孔道通过。
塔板结构简单，整个塔板面积利用较充分。
常用的有穿流式筛板、穿流式栅板、穿流式波纹板等。
按液体流动型式分，有单流形、双流形、U形流形及其他流形(如四流形、阶梯形、环流形等)。
单流形塔板应用最为广泛，它结构简单，液流行程长，有利于提高塔板效率。
但当塔径或液量过大时，塔板上液面梯度会较大，导致气液分布不均，或造成降液管过载，影响塔板效率和正常操作。
精馏原理和精馏塔基本知识
精馏工艺操作基本知识1、何为相和相平衡？相就是指在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分，不同相之间往往有一个相界面，把不同的相分别开。
系统中相数的多少与物质的数量无关。
如水和冰混合在一起，水为液相，冰为固相。
一般情况下，物料在精馏塔内是气、液两相。
在一定的温度和压力下，如果物料系统中存在两个或两个以上的相，物料在各相的相对量以及物料中各组分在各个相中的浓度不随时间变化，我们称系统处于平衡状态。
平衡时，物质还是在不停地运动，但是，各个相的量和各组分在各项的浓度不随时间变化，当条件改变时，将建立起新的相平衡，因此相平衡是运动的、相对的，而不是静止的、绝对的。
比如：在精馏系统中，精馏塔板上温度较高的气体和温度较低的液体相互接触时，要进行传热、传质，其结果是气体部分冷凝，形成的液相中高沸点组分的浓度不断增加。
塔板上的液体部分气化，形成的气相中低沸点组分的浓度不断增加。
但是这个传热、传质过程并不是无止境的，当气液两相达到平衡时，其各组分的两相的组成就不再随时间变化了。
2、何为饱和蒸汽压？在一定的温度下，与同种物质的液态（或固态）处于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫饱和蒸汽压，它随温度的升高而增加。
众所周知，放在杯子里的水，会因不断蒸发变得愈来愈少。
如果把纯水放在一个密闭容器里，并抽走上方的空气，当水不断蒸发时，水面上方气相的压力，即水的蒸汽所具有的压力就不断增加。
但是，当温度一定时，气相压力最中将稳定在一个固定的数值上，这时的压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压。
应当注意的是，当气相压力的数值达到饱和蒸汽压力的数值是，液相的水分子仍然不断地气化，气相中的水分子也不断地冷凝成液体，只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度，液体量才没有减少，气体量也没有增加，气体和液体达到平衡状态。
所以，液态纯物质蒸汽所具有的压力为其饱和蒸汽压时，气液两相即达到了相平衡。
3、何为精馏，精馏的原理是什么？把液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。
板式精馏塔的类型
板式精馏塔的类型板式精馏塔是一种常见的工业设备，用于分离液体混合物中的组分。
它的设计和操作方式会根据需要分离的物质以及工艺要求而有所不同。
在本文中，我们将深入探讨板式精馏塔的类型，并介绍它们在化工、石油等行业中的应用。
一、根据塔板结构分类1. 全开孔板式精馏塔：全开孔板式精馏塔是最简单的类型。
它的板面上布置了许多孔洞，使得液体和气体可以通过。
全开孔板式精馏塔主要用于处理易于分离的物质，如精馏水。
它的优点是操作简单，但对于较复杂的分离过程，效率可能较低。
2. 弗利斯塔式精馏塔：弗利斯塔式精馏塔采用更复杂的结构设计，可以提高分离效率。
它的板面上有许多小孔，通过这些小孔液体和气体进入阀流区，然后再进入孔板下的塔板。
弗利斯塔式精馏塔能够更好地分离液体混合物，使得不同组分的纯度更高。
3. 旁通式精馏塔：旁通式精馏塔也是常见的一种类型。
它的设计在塔板上有旁通管，使得液体在不同的塔板之间流动。
这种结构适用于处理较复杂和难分离的物质。
旁通式精馏塔可以提高塔内的混合物接触，增加分离效果。
4. 蛇形孔板式精馏塔：蛇形孔板式精馏塔的塔板上有许多弯曲的蛇形孔，使得液体和气体在塔板上形成多个旋涡流动的小区域。
这种结构使得液体和气体充分接触，提高了分离效果。
蛇形孔板式精馏塔常用于分离粘度较高的液体。
二、根据馏分进料方式分类1. 上进料精馏塔：上进料精馏塔是指精馏馏分从塔底进入塔体。
这种方式适用于处理重质组分。
一般情况下，重质组分易于液化，因此上进料精馏塔可以更好地控制液体的流动。
2. 下进料精馏塔：下进料精馏塔是指精馏馏分从塔顶进入塔体。
这种方式适用于处理轻质组分。
轻质组分易于气化，下进料精馏塔可以更好地控制气体的流动。
三、根据液体分布方式分类1. 平板式精馏塔：平板式精馏塔是指塔板上液体的分布是均匀的。
它的塔板上有许多小孔，液体通过这些小孔均匀分布在整个塔板上。
平板式精馏塔可以提高液体在塔内的均匀性，增加分离效率。
2. 管壳式精馏塔：管壳式精馏塔是指塔板上液体的分布是通过管壳系统实现的。
精馏基础知识
提馏段 汽相回流 再沸器
塔底产品
塔板/填料提供气液交换的场所。 再沸器的作用是提供一定流量的上升蒸气流。 冷凝器的作用是提供塔顶液相产品并保证有 适当的液相回流。 回流主要补充塔板上易挥发组分的浓度，精 馏连续定态进行的必要条件。
萃取精馏
一种特殊的蒸馏方法，用以分离恒沸混合物或组
分挥发度相近的液体混合物。在被分离的混合物中加 入另一种组分（称为萃取剂，是一种难挥发物质）。 新加入物质不与被分离的混合物中的任何组分形成恒 沸溶液，但可以改变混合物中各组分的相对挥发度。
汽液平衡
主要体现了产品的质量及损失情况，它是靠调节 塔的操作条件（温度、压强）及塔顶上汽液接触情况 来达到的。同时，汽液平衡与物料平衡又有着不可分
割的关系。
热量平衡
热量平衡是塔内物料平衡和汽液相平衡得以实现 的基础，没有塔釜供热就没有上升蒸汽，没有塔顶冷 凝就没有回流液，整个精馏过程就无法实现，而热量 平衡又依附于物料和汽液平衡 。 精馏塔的操作，掌握好物料平衡、汽液平衡热量 平衡是精馏操作的关键所在。这三个平衡是相互影响、 相互制约的。
符合某组分物料平衡式时，将有两种表现：
轻组分的采出量超过了物料平衡量。使塔内的物料组 成变重，全塔温度逐步升高。塔项馏分中的重组分浓 度增加，以致使质量不合格。
重组分的采出量超过了物料平衡的量，全塔的物料组 成将随着操作的进行而逐渐变轻，塔身温度下降，特
别是底温明显下降，底液中轻组分的浓度增加。
化，尤其要影响到二塔的进料，如果一塔出料中易挥 发组分增加，使提馏段负荷增加，可能因分离不好而 造成塔釜产品质量的不合格。
进料状态的影响
ห้องสมุดไป่ตู้
进料状况有冷液进料、泡点进料（饱和液体）气液 混合进料、露点（饱和蒸汽）进料、和过热蒸汽进料。 如果是冷液进料，且进料温度低于加料板上的温度，
《精馏基础知识》课件
塔板或填料
提供气液接触面，促进气液传质 和传热。
进料口
将原料引入塔内的装置，位置根 据工艺要求而定。
塔底再沸器
加热塔底液体，使其部分汽化后 返回塔内，提供上升蒸汽。
塔顶冷凝器
将塔顶上升蒸汽冷凝成液体的装 置，以便进行液相收集和回流。
回流口
将部分塔顶冷凝液返回塔内的装 置，用于提供液相回流。
精馏塔操作参数设置
03
精馏塔结构与操作
精馏塔类型及特点
1 2
3
板式塔
气液接触良好，操作弹性大，塔板效率高，但结构复杂，造 价高。
填料塔
结构简单，造价低，压降小，但操作弹性小，效率相对较低 。
复合塔
结合板式塔和填料塔的优点，具有高效、低压降、大操作弹 性等特点。
精馏塔内部构件介绍
塔体
提供气液传质和传热的场所，通 常由钢板焊接而成。
精馏原理
基于溶液中不同组分相对挥发度的差异，通过加热使溶液部分汽化，然后使汽液两相进行充分接触，进行相际传 质，使易挥发组分不断从液相往气相中转移，而难挥发组分则从气相往液相中转移，从而在塔顶得到易挥发组分 的浓度较高的产品，在塔底得到难挥发组分的浓度较高的产品。
精馏分类及应用领域
精馏分类
根据操作方式的不同，精馏可分为连 续精馏和间歇精馏；根据压力的不同 ，可分为常压精馏、加压精馏和减压 精馏。
随着新能源和环保领域的快速发展，精馏 技术将在这些领域发挥重要作用，如用于 锂电池电解液的提纯、废气处理等。
THANKS
实验结果讨论与误差分析
实验结果展示
将实验结果以图表形式展示，便于直观比较和分析。
结果讨论
根据实验结果，讨论精馏过程的效率、产品质量等关键指标，以及 与理论预测的差异。
精馏塔的简单介绍
第三节料试
为了慎重起见，往往在水试、汽试后要进行小批量地料试，一则检查渗漏之处，二则进一步检查机组地综合性能，看它能否胜任正常地长期运转，能否达到预定地生产工艺要求.文档收集自网络，仅用于个人学习
解：（）由全塔物料衡算
{ }
代入已知数据
{ *}
联立求解可得
()由操作回流比，解得
*
由式（）代入已知数据得
()
精馏段操作方程
()已知笨地相对分子质量为，甲苯地相对分子质量为，查得原料组成时地泡点温度为℃,又查℃℃以下，笨及甲笨地比热容均为(.℃)，故进料时混合液地平均比热容为文档收集自网络，仅用于个人学习
水试可按以下几部分进行：
第一
主机部分，主要是对塔设备而言，在多塔机组中，水试可逐个进行，也可同时进行，视条件而定.水试时，可利用各塔自身地放空阀加水入塔.水经各级塔板下流至塔底，然后水再由下而上充满全塔.与此同时，也可将塔中空气往上赶逐，通过塔顶导气管而经冷凝系统排空.或打开塔顶手孔、视镜排气.当全塔被水充满后，放置适当时间，仔细检查全塔，若有渗漏情况应及时处理，当水试完毕后，即可打开塔底阀门慢慢排水，注意打开塔顶放空阀，以免设备被真空吸瘪.文档收集自网络，仅用于个人学习
'
塔径
两段尺寸相差不大，取塔径，圆整为.
开车前地准备工作在实际生产中非常重要，具体有以下几方面：
第一节水试
水试即指用水对设备进行试验，是检验蒸馏机组体系（包括主机、辅机、管系等）是否渗漏地常用手段，方法简便有效.具有下列情况之一者，应考虑进行水试：文档收集自网络，仅用于个人学习
精馏
第七章精馏§1 概述一、概念1）易挥发组分：混合物中沸点低，容易汽化的组分。
2）难挥发组分：混合物中沸点高，不易汽化的组分。
3）对于板式塔，易挥发组分从塔顶排出；难挥发组分从塔底排出。
4）易挥发组分常以下标A表示；难挥发组分常以下标B表示。
5）混合物中各组分的挥发能力相差越大，精馏分离越容易；混合物中各组分的挥发能力相差越小，精馏分离越难。
二、蒸馏与蒸发的区别蒸馏：溶质和溶剂都具有挥发性。
塔顶和塔底都有可能是产品。
蒸发：溶剂挥发，溶质不挥发。
蒸发产品是被浓缩了的溶液。
三、分类1、按操作方式分类1）简单蒸馏——一次部分汽化冷凝。
2）精馏——多次部分汽化冷凝。
3）特殊精馏：水蒸气蒸馏、恒沸蒸馏、萃取蒸馏。
2、根据原料的组分数目分类双组分蒸馏多组分蒸馏3、操作流程的不同分类1）间歇精馏2）连续精馏4、按操作压力分类常压精馏、减压精馏、加压精馏。
混合液加热汽化，易挥发组分相对富集于汽相，难挥发组分相对富集于液相，而易挥发组分有多少量富集于汽相，难挥发组分有多少量富集于液相，这是以相平衡决定的，欲定量讨论精馏过程，必须首先了解相平衡关系。
所以，气液相平衡关系是分析精馏操作过程和进行设备设计的理论基础。
精馏传质的推动力是不同组分在两相中的浓度与平衡的偏离程度。
§2 双组分理想溶液的气液平衡一、纯液体的气液平衡汽化速度等于冷凝速度——动态平衡气液平衡时，汽相为饱和蒸汽；蒸汽所具有的压力称为饱和蒸汽压；液体的温度为饱和温度。
二、拉乌尔定律均相混合溶液中某组分的饱和蒸汽压一定比该组分在纯态时的饱和蒸汽压低。
1880年，法国人拉乌尔（Francois Maric Raoult ，1830~1901）提出：一定温度下，当气液达到平衡时，理想溶液中某组分的饱和蒸汽压等于该组分在纯态时的饱和蒸汽压与该组分在溶液中的摩尔分率的乘积。
p A = p A o · x A p B = p B o · x B对于双组分溶液，则有p B = p B o · x B = p B o ·（1－x A）式中：p A、p B分别为溶液上方A、B两组分的平衡分压。
精馏塔基本知识
没有利用组分浓度不高的中间产物，如y1’和xn，是收率低 的根本原因。为此，可将与原料浓度z相近的y1’蒸气和液 体xn回流至罐F，设计出如图所示的流程。
所示的流程即为精馏 过程，它可使混合物 得到有效分离，既可 保证高的产品纯度， 又能达到较高的收率。
流程中，每个容器都是气液平衡的接触级，每一级都有气 液两股进料。液相回流的轻组分浓度应高于该级条件下的 平衡液相浓度；而气相进料的轻组分浓度应低于该条件下 的平衡气相浓度. 进入每一级的气液相浓度是不平衡的，液相浓度比平衡浓 度高，气相浓度比平衡浓度低，这就产生了传质推动力， 使气液两相接触时液相中的轻组分蒸发，气相中的重组分 冷凝，气液相趋近于相平衡。因此，相间的浓度差别是精 馏的重要前提。
回流比R有若干种定义方法，较常用的定义为：塔顶回流量L 与塔顶产品量D之比（以mol/h计）。
回流比减小，理论塔板数增加。理论塔板数趋于无穷大时的 回流比称最小回流比
塔顶馏出物全部冷凝后回流，称全回流,对应的在某些特定情况下，可能需 要使用全回流，如塔的启动；塔的产品达不到纯度要求，进 行一段时间全回流，使塔迅速恢复正常工况；试验中测定各 层塔板分离效率等。
量。因而，天然气凝液进塔前所需的冷负荷和重沸器所需
的热负荷有紧密的联系，应做出折衷选择。
分馏塔
凝液与塔底产品换热后由塔的中部进塔，进料温 度与进塔处的塔温基本相等，使原料进塔时的闪 蒸量很小。塔顶气冷却后，使中间组分在回流罐 内冷凝、分离、冷凝液用泵送回塔内，并分布至 顶层塔板上。回流冷液体促使气流中的中间组分
塔底产品经重沸器加热后，所产生的蒸气返回塔底、产生气 相回流是提馏段工作的必要条件。若无气相回流，液体仅流 经各层接触级，液体内的重组分浓度也得不到提浓。
精馏塔工作原理以及名词解释
• ② 溢流堰 为保证气液两相在塔板上形成足够 的相际传质表面,塔板上须保持一定深度的液层， 为此,在塔板的出口端设置溢流堰。塔板上液层 高度在很大程度上由堰高决定。对于大型塔板， 为保证液流均布，还在塔板的进口端设置进口堰。
• ③ 降液管 液体自上层塔板流至下层塔板的通 道，也必须有足够的空间，让液体有所需的停 留时间。此外，还有一类无溢流塔板，塔板上不 设降液管，仅是块均匀开设筛孔或缝隙的圆形筛 板。操作时，板上液体随机地经某些筛孔流下， 而气体则穿过另一些筛孔上升。无溢流塔板虽然 结构简单，造价低廉，板面利用率高，但操作弹 性太小，板效率较低，故应用不广。
• (1)用于精馏时，填料直径：d=25mm时， HETP为0.46m；d=38mm时，HETP为0.66m； d=50mm时，HETP为0.9m。
• (2)用于吸收时，HETP为1.5～1.8m。
• (3)用于小塔[塔径<0.6m]时，HETP等于塔 径。(4)用于真空操作时，HETP在上述数 据加0.1。
• 塔板又称塔盘，是板式塔中气液两相接触传质的 部位，决定塔的操作性能，通常主要由以下三部 分组成：
• ① 气体通道 为保证气液两相充分接触，塔板 上均匀地开有一定数量的通道供气体自下而上穿 过板上的液层。气体通道的形式很多，它对塔板 性能有决定性影响，也是区别塔板类型的主要标 志。筛板塔塔板的气体通道最简单，只是在塔板 上均匀地开设许多小孔（通称筛孔）,气体穿过 筛孔上升并分散到液层中（图2）。泡罩塔塔板 的气体通道最复杂，它是在塔板上开有若干较大 的圆孔，孔上接有升气管，升气管上覆盖分散气 体的泡罩（图3）。浮阀塔塔板则直接在圆孔上 盖以可浮动的阀片,根据气体的流量,阀片自行调 节开度（图4）。
• 吸收过程中,组分由气(y)相主体传递到与之接 触的液(x)相主体的历程分为三步(见图)：
精馏塔的分类
二、板式塔的结构类型 及性能评价
（一）板式塔的结构
板式塔是由圆柱形壳体、 塔板、气体和液体进、 出口等部件组成的。塔 板是板式塔的核心构件 。
1-塔体；2-塔板；3-溢流堰； 4-受液盘； 5-降液管
（二）塔板的类型 塔板的分类有错流、逆流两种
错流塔板：塔板间设有降液管。液体横向 流过塔板，气体经过塔板上的孔道上升， 在塔板上气、液两相呈错流接触。
精馏塔的结构及应用
一、精馏塔的分类
根据塔内气液接触部件的结构型式，可将塔设备 分为两大类：板式塔和填料塔。
板式塔：塔内沿塔高装有若干层塔板，相邻两板 有一定的间隔距离。塔内气、液两相在塔板上互 相接触，进行传热和传质，属于逐级接触式塔设 备。
填料塔：塔内装有填料，气液两相在被润湿的填 料表面进行传热和传质，属于连续接触式塔设备。
塔板 类型
相对生产 相对塔板 操 作
能
力效
率 弹性
压力降 结构 成 本
泡罩塔板
1.0
1.0
中
筛板
1.2～1.4
1.1
低
浮阀塔板 1.2～1.3
1.1～1.2
大
舌形塔板 1.3～1.5
1.1
小
斜孔塔板 1.5～1.8
1.1
中
高 复杂
1.0
低 简单 0.4～0.5
中 一般 0.7～0.8
低 简单 0.5～0.6
pA / xA pB / xB
Py AxB PyB xA
y A xB yB xA
yA (1－xA ) (1－yA )xA
略去下标则可得相平衡方程
y x 1 ( 1)x
分析:
当 ＝1时，y＝ x，气液相组成相同，二元体系不能用普通精馏法分离；当 ＞1时，
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• 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
•
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 •
• •
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。
•
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
•
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
•
• • •
• • • •
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
•
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
•
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
•
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。