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1、任务1 精馏操作入门知识,任务目标： 认识常见的气液传质设备精馏塔； 了解精馏塔的作用及主要结构； 掌握板式精馏塔常见的类型及特点； 了解精馏装置工艺流程及主要附属设备。 技能要求： 能从外观上认识精馏塔，并能指出其附属设备。 能认识常见的塔板类型，并能指出精馏塔内部的主要构造； 能绘制并说明连续精馏的工艺流程简图。,任务1 精馏操作入门知识,一、精馏塔的感性认识,塔设备主要用于蒸馏、吸收、解析、萃取等典型的传质单元操作过程中，也称气液传质设备，广泛应用于炼油、石油化工、医药、食品及环境保护等工业领域。,任务1 精馏操作入门知识,一、精馏塔的感性认识,（1）地点的选择 （2）指导方式 （3）实
2、习主要内容 （4）时间安排 （5）成绩评定,感性认识的主要内容：,乙酸乙酯化工综合实训装置,任务1 精馏操作入门知识,一、精馏塔的感性认识,1.按操作压力-常压塔、加压塔、减压塔2.按单元操作精馏塔、吸收塔、萃取塔3.按塔内气液接触部件结构型式-板式塔、填料塔,塔设备的分类,任务1 精馏操作入门知识,一、精馏塔的感性认识,塔设备的分类,任务1 精馏操作入门知识,一、精馏塔的感性认识,塔设备的分类,任务1 精馏操作入门知识,二、板式精馏塔的主要结构,一个完整的板式塔主要由圆柱形塔体、塔板、降液管、溢流堰、受液盘及气体和液体进、出口管等部件组成，同时考虑到安装和检修的需要，塔体上还要设置人孔或手孔
3、、平台、扶梯和吊柱等，整个塔体由塔裙座支撑。,任务1 精馏操作入门知识,二、板式精馏塔的主要结构,1.塔体- 塔设备的外壳，是等直径、等壁厚的钢 制圆筒和上、下椭圆形封头所组成的。,2.塔体支座 -是塔体安放到基础上的连接部件， 必须保证塔体在确定位置能进行正常工作 。,3.塔内部件-塔板、降液管、溢流堰、受液盘、紧固件、支撑件及除沫装置等组成。,任务1 精馏操作入门知识,二、板式精馏塔的主要结构,4.接管-用以连接工艺管线，把塔设备与相关设备连成系统。按接管用途，有进料管、回流管、进气管、出气管等。,5.塔附件-包括人孔或手孔、吊柱、平台、扶梯等。,6.塔顶、塔底空间,任务1 精馏操作入门知
4、识,三、常见板式精馏塔的类型及特点,（1）生产能力大； （2）塔板效率高； （3）操作稳定、弹性大； （4）流体流动的阻力小； （5）结构、选材合理； （6）能满足物系某些特殊工艺特性。,对板式塔塔板结构的要求,任务1 精馏操作入门知识,三、常见板式精馏塔的类型及特点,精馏塔的类型,错流塔板板间设有专供液体流通的降液管，塔板 上气、液两相呈错流接触。,逆流塔板塔板间不设降液管，气液两相同时由 板上孔道逆向穿流而过。,任务1 精馏操作入门知识,三、常见板式精馏塔的类型及特点,精馏塔的类型,任务1 精馏操作入门知识,三、常见板式精馏塔的类型及特点,常见塔板类型,泡罩塔板,筛孔塔板,任务1 精馏操作
5、入门知识,三、常见板式精馏塔的类型及特点,常见塔板类型,浮 阀,任务1 精馏操作入门知识,三、常见板式精馏塔的类型及特点,其他类型塔板,浮舌塔板,舌形塔板,任务1 精馏操作入门知识,三、常见板式精馏塔的类型及特点,其他类型塔板,网孔塔板,斜孔塔板,任务1 精馏操作入门知识,三、常见板式精馏塔的类型及特点,其他类型塔板,垂直塔板,导向浮阀型塔板,任务1 精馏操作入门知识,三、常见板式精馏塔的类型及特点,其他类型塔板,穿流塔板,任务1 精馏操作入门知识,四、精馏操作工艺流程的描述,原料液预热至指定的温度后从塔的中段适当位置加入精馏塔，与自塔上部下流的回流液体汇合，顺着层层塔板向下流动，最后流入塔底
6、再沸器中，在再沸器内液体被加热至一定温度，使之部分气化，将液体排出作为塔底产品；气化后的蒸气引回塔内作为塔底气相回流，蒸气逐板上升，在塔板上与液体接触进行充分传质与传热，上升到塔顶的蒸气进入塔顶冷凝器中，经冷凝器全部冷凝为液体，将部分冷凝液作为塔顶回流液体，其余部分经冷却后作为塔顶产品。,任务1 精馏操作入门知识,五、精馏装置的附属设备,塔顶冷凝器 塔底再沸器 泵 贮罐,任务2 精馏操作的理论知识,任务目标： 掌握双组分理想溶液的气、液相平衡关系； 掌握精馏原理及精馏过程分析； 了解简单蒸馏及平衡蒸馏的特点。 技能要求： 能绘制和正确分析双组分理想溶液的气、液相平衡图； 能正确分析精馏操作的过
7、程。,任务2 精馏操作的理论知识,一、蒸馏及精馏,蒸馏技术,蒸馏是分离均相液体混合物的典型单元操作。这种操作是利用液体混合物中各组分挥发能力的差异或沸点的不同而使各组分得到分离的。,易挥发组分（轻组分）：混合物中挥发能力高的组分（即沸点低的组分）；难挥发组分（重组分）：混合物中挥发能力低的组分（即沸点高的组分） 。,任务2 精馏操作的理论知识,一、蒸馏及精馏,蒸馏操作的分类,按操作压力分,任务2 精馏操作的理论知识,一、蒸馏及精馏,简单蒸馏与平衡蒸馏,简单蒸馏属于间歇、单级蒸馏操作，是历史上使用比较早的蒸馏方法之一。平衡蒸馏也称闪蒸，属于连续、单级蒸馏操作。,只能使混合液进行初步分离，通常在混
8、合液各组分挥发度相差较大、分离要求不太高的场合时采用。,任务2 精馏操作的理论知识,一、蒸馏及精馏,精馏,精馏是利用均相液体混合物中各组分挥发能力的差异，借助回流技术实现混合液高纯度分离的多级分离操作。是工业上广泛采用的一种液体混合物的分离方法。,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,双组分理想溶液的气液相平衡,1.相组成的表示方法,质量分数和摩尔分数,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,双组分理想溶液的气液相平衡,1.相组成的表示方法,质量分数和摩尔分数,混合物的平均摩尔质量,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,双组分理想溶液的气液相平衡,1.相组成的表示方法,压力分数和体积
9、分数,对于理想气体混合物，某组分的压力分数、体积分数均等于其摩尔分数。,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,双组分理想溶液的气液相平衡,1.相组成的表示方法,【案例1】已知由25Kg乙醇和15Kg水组成的混合溶液。试求乙醇和水的质量分数、摩尔分数及混合液的平均摩尔质量。【案例2】已知空气中氮和氧的质量分数分别为76.7%和23.3%，且总压为101.3KPa，试求它们的摩尔分数、体积分数及分压。,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,双组分理想溶液的气液相平衡,2.双组分理想溶液的气液相平衡方程,相平衡方程,根据拉乌尔定律,根据道尔顿分压定律,相平衡方程,该方程反映了理想溶液气、液相
10、达平衡时，温度、压力及各组分在气、液两相中组成间的关系。,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,双组分理想溶液的气液相平衡,2.双组分理想溶液的气液相平衡方程,泡点方程,泡点：在一定压力下，将液体混合液加热至溶液刚刚开始沸腾， 出现第一个小气泡时所对应的温度。,该方程反映了理想溶液气、液相达平衡时，温度、压力与各组分在液相中组成间的关系。,泡点方程,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,双组分理想溶液的气液相平衡,2.双组分理想溶液的气液相平衡方程,露点方程,露点：在一定压力下，将气体混合液进行冷凝，产生第一个小液滴时所对相应的温度。,该方程反映了理想溶液气、液相达平衡时，温度、压力与
11、各组分在气相中组成间的关系。,露点方程,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,双组分理想溶液的气液相平衡,3.双组分理想溶液的气液相平衡图,沸点组成图（txy图）,条件：压力P一定 坐标：横坐标组成（x或y） 纵坐标温度T 两条曲线 ：上曲线t y线，气相线下曲线t x线，液相线 三个区域 ：液相线以下 液相区 气相线以上 气相区 两线之间气液共存区,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,双组分理想溶液的气液相平衡,3.双组分理想溶液的气液相平衡图,沸点组成图（txy图）,t x y图在精馏过程中意义： 可简便地求得任一温度下气液相的平衡组成； 气、液两相的量可由杠杆规则来确定； 可说
12、明精馏操作的原理及其操作的基本方法; 某混合液在加热中可出现五种热状况。,杠杆规则,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,双组分理想溶液的气液相平衡,3.双组分理想溶液的气液相平衡图,气液相组成图（y x图）,条件：压力P一定 坐标：横坐标组成x 纵坐标组成y 两条线 ：曲线y x线，相平衡曲线对角线参考线,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,双组分理想溶液的气液相平衡,3.双组分理想溶液的气液相平衡图,气液相组成图（y x图）, 双组分理想溶液，当气液两相达到平衡时，y x，平衡线位于对角线的上方； 平衡线离对角线越远，说明互成平衡的气液两相浓度差别越大，该溶液就越容易分离。,任务
13、2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,双组分理想溶液的气液相平衡,4.挥发度与相对挥发度,挥发度,挥发度表示某种液体挥发的难易程度。,纯液体,溶液中,理想溶液,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,双组分理想溶液的气液相平衡,4.挥发度与相对挥发度,相对挥发度,溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比， 用 表示 。,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,双组分理想溶液的气液相平衡,4.挥发度与相对挥发度,用相对挥发度表示的相平衡方程,求取：,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,精馏原理,1.多次部分汽化和多次部分冷凝,对液体混合物进行多次部分气化，会使液相中易挥发组分的
14、含量逐渐降低，最终在液相中便可得到较纯的难挥发组分。同理，对气体混合物进行多次部分冷凝，会使气相中易挥发组分的含量逐渐升高，最终在气相中便可得到较纯的易挥发组分。,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,精馏原理,1.多次部分汽化和多次部分冷凝,存在的问题：在整个分离过程中将会使用很多的加热器和冷凝器，同时也会产生很多中间产物，致使最终得到的产品量收率很低。同时会造成设备庞杂、操作繁琐、能量消耗大，很不经济，因此这种多釜蒸馏在工业生产中是不能采用的。,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,精馏原理,2.塔板的功能,提供了气液两相进行传质和传热的场所。,塔内要有足够多的塔板，可使混合液得到
15、较为完全的分离。,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,精馏原理,3.精馏操作的必要条件,塔顶液相回流,作用：提供精馏操作所必须的液体，使塔板上液体组成保持稳定，取走塔内剩余热量，维持全塔热平衡。,方法： 泡点回流 冷液回流 塔顶采用分凝器产生液相回流,任务2 精馏操作的理论知识,二、精馏原理,精馏原理,3.精馏操作的必要条件,塔底气相回流,作用：提供精馏操作所必须的气相，使塔板上气体组成保持稳定， 向塔内提供热量，维持全塔热平衡。,任务3 精馏塔的实验操作训练,任务目标： 了解板式精馏塔的构造及工艺流程； 熟悉全回流的特点及在实际生产中的应用； 观察精馏塔的流体力学状态； 掌握精馏塔的基本操作方法，学会精馏塔的操作与调节。,任务3 精馏塔的实验操作训练,技能要求： 操作技能 1.能独立地进行精馏系统的开、停车（包括开车前的准备、电源的接通、进流量、回流量的控制、温度的控制等）； 2.能进行实际操作，并达到规定的工艺要求和质量指标； 3.能及时地发现、报告并处理系统的异常现象与事故，能进行紧急停车。 设备的使用与维护 1.能正确使用仪器、仪表； 2.能掌握设备的运行情况、能判别工艺故障及进行适当的处理。,
