精馏实训装置操作规程

精馏实训装置操作规程

天津大学过程工业技术与装备研究所河北化工医药职业技术学院

目录

精馏实训装置操作规程 (1)

一、产品概述 (1)

1.1 产品名称及性质 (1)

1.2产品质量规格 (2)

1.3乙醇的用途 (2)

二、原辅材料名称及规格 (3)

三、生产工艺过程 (3)

3.1精馏基本原理 (4)

3.2主要物料的平衡及流向 (6)

3.3带有控制点的工艺及设备流程图 (6)

四、生产控制技术 (6)

4.1各项工艺操作指标 (7)

4.2主要控制点的控制方法、仪表控制、装置和设备的报警连锁 (7)

五、物耗能耗指标 (9)

六、安全生产技术 (10)

6.1可能发生的事故及处理预案 (10)

6.2工业卫生和劳动保护 (11)

七、设备的正常运行 (13)

7.1 手动操作方案 (14)

7.2 仪表运行方案 (15)

7.3 DCS操作方案 (17)

7.4 实训干扰的加入 (24)

八、设备一览表 (26)

九、仪表计量一览表及主要仪表规格型号 (27)

十、附录： (28)

精馏实训装置操作规程

一、产品概述

1.1 产品名称及性质

乙醇又称酒精，分子式为CH3C H2O H，结构式如右图

所示，相对分子质量46.07。

乙醇的物理性质

为无色透明液体，易挥发，具有特殊香味的液体，易挥发、易燃烧，熔点为-114.1℃，沸点为78.3℃，相对密度(水=1)为0.79，饱和蒸气压(19℃)为5.33 kPa，燃烧热为1365.5 kJ/mol，临界温度为243.1℃，临界压力为6.38 MPa，闪点为11.7℃，引燃温度为363℃，爆炸上限(V/V)为19.0%，爆炸下限(V/V)为3.3%，能与水以任意比例混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂。市售医用乙醇体积分数一般不低于95%。

乙醇的化学性质

1.与金属反应

2CH3CH2OH + 2Na == 2CH3CH2ONa + H2 (1)

结论：

（1）乙醇可以与金属钠反应，产生氢气，但不如水与金属钠反应剧烈。

（2）活泼金属（钾、钙、钠、镁、铝）可以将乙醇羟基里的氢取代出来。

2.与氢卤酸反应

C2H5OH + HBr == C2H5Br + H2O (2)

C2H5OH + HX == C2H5X + H2O (3)

注意：通常用溴化钠和硫酸的混合物与乙醇加热进行该反应。故常有红棕色气体产生。

3.燃烧反应：应发出淡蓝色火焰，放出大量的热

CH3CH2OH+O2 == 2CO2+3H2O (4)

4.消去反应

(1)分子内消去制乙烯

C2H5OH == C2H4+H2O (5)

（2）分子间消去制乙醚

C2H5OH + HOC2H5 == C2H5OC2H5 + H2O(6)

1.2产品质量规格

参见GB/T 678-2002

表1 乙醇（无水乙醇）的规格

1.3乙醇的用途

乙醇属于中效消毒剂，其杀菌作用较快，消毒效果可靠，对人刺激性小，无毒，对物品无损害，多用于皮肤消毒以及临床医疗器械的消毒。乙醇是良好的有机溶剂，并具有较强的渗透作用。一些消毒剂溶于乙醇中，杀菌作用可增强。因此，乙醇还常用于一些复方消毒剂的配制。乙醇还可以用作燃料、有机溶剂、化工原料以及饮料等。

二、原辅材料名称及规格

本实训装置的原料为体积分数15%~20%的乙醇-水混合溶液，使用前可用酒精计或色谱进行原料分析。

三、生产工艺过程

混合物的分离是化工生产中的重要过程。混合物可分为非均相物系和均相物系。非均相物系的分离主要依靠质点运动与流体流动原理实现分离。而化工中遇到的大多是均相混合物，例如，石油是由许多碳氢化合物组成的液相混合物，空气是由氧气、氮气等组成的气相混合物。

均相物系的分离条件是必须造成一个两相物系，然后依据物系中不同组分间某种物性的差异，使其中某个组分或某些组分从一相向另一相转移，以达到分离的目的。精馏是分离液体混合物的典型单元操作，它是通过加热造成气、液两相物系，利用物系中各组分挥发度不同的特性以实现分离的目的。通常，将低沸点的组分称为易挥发组分，高的称为难挥发组分。

根据精馏原理可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，必须同时有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。再沸器的作用是提供一定量的上升蒸汽流，冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的液相回流，因而使精馏能连续稳定的进行。

精馏分离具有如下特点：

1.通过精馏分离可以直接获得所需要的产品；

2.精馏分离的适用范围广，它不仅可以分离液体混合物，而且可用于气态或固态混合物的分离；

3.精馏过程适用于各种组成混合物的分离；

4.精馏操作是通过对混合液加热建立汽液两相体系进行的，所得到的汽相还需要再冷凝化。因此，精馏操作耗能较大。

长期以来，乙醇多以精馏法生产，但是由于乙醇-水体系有共沸现象，普通的精馏对于得到高纯度的乙醇来说产量不好。但是由于常用的多为其水溶液，因此，研究和改进乙醇-水体系的精馏设备是非常重要的。

塔设备是最常采用的精馏装置，无论是填料塔还是板式塔都在化工生产过程

中得到了广泛的应用，在此我们以板式塔为例向大家介绍精馏设备。

3.1精馏基本原理

精馏分离是根据溶液中各组分挥发度（或沸点）的差异，使各组分得以分离。其中较易挥发的称为易挥发组分（或轻组分），较难挥发的称为难挥发组分（或重组分）。它通过汽、液两相的直接接触，使易

挥发组分由液相向汽相传递，难挥发组分由汽

相向液相传递，是汽、液两相之间的传递过程。

现取第n板（如右图）为例来分析精馏过

程和原理。

塔板的形式有多种，最简单的一种是板上

有许多小孔（称筛板塔），每层板上都装有降液

管，来自下一层（n+1层）的蒸汽通过板上的

小孔上升，而上一层（n-1层）来的液体通过降

液管流到第n板上，在第n板上汽液两相密切接触，进行热量和质量的交换。进、出第n板的物流有四种：

1．由第n-1板溢流下来的液体量为L n-1，其组成为x n-1,温度为t n-1；

2．由第n板上升的蒸汽量为Vn，组成为y n，温度为t n；

3．从第n板溢流下去的液体量为Ln，组成为x n，温度为t n；

4．由第n+1板上升的蒸汽量为V n+1，组成为y n+1，温度为t n+1。

因此，当组成为x n-1的液体及组成为y n+1的蒸汽同时进入第n板，由于存在温度差和浓度差，汽液两相在第n板上密切接触进行传质和传热的结果会使离开第n 板的汽液两相平衡（如果为理论板，则离开第n板的汽液两相成平衡），若汽液两相在板上的接触时间长，接触比较充分，那么离开该板的汽液两相相互平衡，通常称这种板为理论板（y n，x n成平衡）。精馏塔中每层板上都进行着与上述相似的过程，其结果是上升蒸汽中易挥发组分浓度逐渐增高，而下降的液体中难挥发组分越来越浓，只要塔内有足够多的塔板数，就可使混合物达到所要求的分离纯度（共沸情况除外）。

加料板把精馏塔分为二段，加料板以上的塔，即塔上半部完成了上升蒸汽的