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1、精馏技术培训 基础理论及操作实践目录精馏基础理论板式塔简介及发展趋势填料塔简介及发展趋势精馏塔操作策略及控制方案1.1.1 蒸馏的应用蒸馏的应用液体产品的精制液体产品的精制汽油汽油煤油煤油柴油柴油其他油品其他油品石油石油苯苯甲苯甲苯二甲苯等二甲苯等煤焦油煤焦油目的目的：对液体混合物的分离，提取或回收有用组分。：对液体混合物的分离，提取或回收有用组分。依据依据：液体混合物中：液体混合物中各组分挥发性各组分挥发性的差异。的差异。1.1.2 蒸馏分离的目的和依据蒸馏分离的目的和依据乙醇水乙醇水加热加热汽相汽相:醇富集醇富集液相液相:水富集水富集冷凝冷凝冷却冷却乙醇乙醇产品产品废水废水乙醇水体系的蒸馏
2、分离乙醇水体系的蒸馏分离挥发性高（乙醇），称为易挥发组分或轻组分（挥发性高（乙醇），称为易挥发组分或轻组分（A A）挥发性低（水）挥发性低（水），称为难挥发组分或重组分（称为难挥发组分或重组分（B B）二元蒸馏二元蒸馏液体混合物：液体混合物：(酒精水溶液酒精水溶液)液体混合物液体混合物 加热加热部分汽化部分汽化 气相：气相：yA,yB 液相：液相：xA,xB 液相液相冷凝冷凝必有：必有：yA xA,yB x，故平衡曲线，故平衡曲线在对角线的上方；在对角线的上方；平衡线离对角线越远，平衡线离对角线越远，挥发性差异越大，物系越挥发性差异越大，物系越易分离。易分离。1.3.1 简单蒸馏和平衡蒸馏简单
3、蒸馏和平衡蒸馏简单蒸馏又称为微分蒸馏，瑞利简单蒸馏又称为微分蒸馏，瑞利（Rayleigh)1902Rayleigh)1902年提出了该过程数学描述方法，故年提出了该过程数学描述方法，故该蒸馏又称之为瑞利蒸馏。该蒸馏又称之为瑞利蒸馏。1.装置装置2.特点：特点：间歇非定态。间歇非定态。一次进料。一次进料。xD,xW不是一对平衡不是一对平衡组成。组成。适合于适合于 大的组分。大的组分。一一、简单蒸馏简单蒸馏二、平衡蒸馏二、平衡蒸馏(又叫闪蒸又叫闪蒸)1.流程流程2.特点特点:一次进料，粗分一次进料，粗分xi,yi是一对平衡是一对平衡组成组成W(液液)、xD(气气)、y1.3.2 精馏原理精馏原理1
4、 1、多次部分汽化和多次部分冷凝、多次部分汽化和多次部分冷凝 1.3.2 精馏原理精馏原理通过多次部分气化和多次通过多次部分气化和多次部分冷凝，最终可以获得部分冷凝，最终可以获得几乎纯态的易挥发组分和几乎纯态的易挥发组分和难挥发组分，但得到的气难挥发组分，但得到的气相量和液相量却越来越少。相量和液相量却越来越少。2.2.有回流的多次部分汽化和多次部分冷凝有回流的多次部分汽化和多次部分冷凝 缺点：缺点：1.1.收率低；收率低；2.2.设备重复量大，设备投资大；设备重复量大，设备投资大；3.3.能耗大，过程有相变。能耗大，过程有相变。问题：工业上如何实现？问题：工业上如何实现？进料板：进料板：原料
5、液进入的原料液进入的那层塔板。那层塔板。精馏段：精馏段：进料板以上的进料板以上的塔段。塔段。提馏段：提馏段：进料板以下（包进料板以下（包括进料板）的塔段。括进料板）的塔段。1.3.3 连续精馏装置流程连续精馏装置流程.连续精馏装置连续精馏装置目录精馏基础理论板式塔简介及发展趋势填料塔简介及发展趋势精馏塔操作策略及控制方案塔盘主要结构塔盘主要结构塔板流动状态塔板流动状态降降液液管管受受液液区区溢流堰溢流堰安定区安定区开孔区开孔区俯视图俯视图边缘固定区边缘固定区二、气液两相接触状态鼓泡接触状态鼓泡接触状态稳定的气泡表面稳定的气泡表面泡沫接触状态泡沫接触状态更新的液膜表面更新的液膜表面喷射接触状态喷
6、射接触状态更新的液滴表面更新的液滴表面生产上对塔器的要求生产上对塔器在工艺上及结构上提出的要求有下列几方面：1分离效率高-达到一定分离程度所需塔的高度低。2生产能力大-单位塔截面积处理量大。3操作弹性（flexibility）大-对一定的塔器，操作时气液流量（亦称气液负荷）的变化会影响分离效率。若分离效率最高时的气液负荷作为最佳负荷点，可把分离效率比最高效率下降15%的最大负荷与最小负荷之比称为操作弹性。工程上常用的是液、气负荷比,作为气相与液相的操作弹性。操作弹性大的塔必然适应性强，易于稳定操作。4 4 气体阻力小气体阻力小-气体阻力小可使气体输送的功率消耗气体阻力小可使气体输送的功率消耗小
7、。对真空精馏来说，降低塔器对气流的阻力可减小塔顶，小。对真空精馏来说，降低塔器对气流的阻力可减小塔顶，底间的压差，降低塔的操作压强，从而可降低塔底溶液泡点，底间的压差，降低塔的操作压强，从而可降低塔底溶液泡点，降低对塔釜加热剂的要求，还可防止塔底物料的分解。降低对塔釜加热剂的要求，还可防止塔底物料的分解。5 5 结构简单，设备取材面广结构简单，设备取材面广-便于加工制造与维修，便于加工制造与维修，价格低廉，使用面广。价格低廉，使用面广。对于一块塔板，气液间的相对流向有两种类型：错流式 液体沿水平方向横过塔板，气体则沿与塔板垂直方向由下而上穿过板上的孔通过塔板，气液呈错流。筛板塔、浮阀塔及泡罩塔
8、等的操作均属此类型。这种类型塔的结构特点是具有降液管。降液管提供了液体从一块塔板流至其下一块塔板的通道。逆流式气液皆沿与水平塔板相垂直的方向穿过板上的孔通过塔板。气体由下而上，液体由上而下，气液呈逆流。淋降筛板塔即属此类型。此类型塔板没有降液管。4.1.2 板式塔的类型板式塔的类型 这两种类型的塔，就全塔而言，气液皆呈逆流。两种类型的这两种类型的塔，就全塔而言，气液皆呈逆流。两种类型的塔在操作时板上都有积液，气体穿过板上小孔后在液层内生成气塔在操作时板上都有积液，气体穿过板上小孔后在液层内生成气泡。板上泡沫层便是气液接触传质的区域。泡。板上泡沫层便是气液接触传质的区域。板式塔的塔板类型板式塔的
9、塔板类型一、泡罩塔一、泡罩塔泡罩塔是泡罩塔是Cellier于于1813年提出的最早工业规模年提出的最早工业规模应用的板式塔型式应用的板式塔型式。二、筛板塔（二、筛板塔（筛板塔约于筛板塔约于18321832年开始用于工业生产年开始用于工业生产）筛板塔的主要结构及功能：筛板塔的主要结构及功能：1.筛孔筛孔 提供气体上升的通道；提供气体上升的通道；2.溢流堰溢流堰 维持塔板上一定高度的液层，以保证在维持塔板上一定高度的液层，以保证在 塔板上气液两相有足够的接触面积；塔板上气液两相有足够的接触面积；3.降液管降液管 作为液体从上层塔板流至下层塔板的通道。作为液体从上层塔板流至下层塔板的通道。生产实践说
10、明：生产实践说明：1、只要筛板塔设计合理，、只要筛板塔设计合理，操作得当，筛板塔不仅可操作得当，筛板塔不仅可稳定操作，而且操作弹性稳定操作，而且操作弹性可达可达23，能满足生产要，能满足生产要求。求。2、筛板塔比起泡罩塔，生、筛板塔比起泡罩塔，生产能力可增大产能力可增大10%15%，板效率约提高，板效率约提高15%，单，单板压降可降低板压降可降低30%左右，左右，造价可降低造价可降低20%50%。三、浮阀塔：浮阀塔是廿世纪五十年代初开发的一三、浮阀塔：浮阀塔是廿世纪五十年代初开发的一 种新塔型。种新塔型。阀片上各部件的作用：阀脚：浮阀有三条带钩的腿。将浮阀放进筛孔后，将其腿上的钩扳转，可防止操
11、作时气速过大将浮阀吹脱。定距片：浮阀边沿冲压出三块向下微弯的“脚”。当筛孔气速降低浮阀降至塔板时，靠这三只“脚”使阀片与塔板间保持2.5mm左右的间隙；在浮阀再次升起时，浮阀不会被粘住，可平稳上升。能力比较：浮阀塔的生产能力比泡罩塔约大20%40%，操作弹性可达49，板效率比泡罩塔约高15%，制造费用为泡罩塔的60%80%，为筛板塔的120%130%。三种常用浮阀的主要尺寸阀型主要尺寸阀型主要尺寸F1F1型（重阀）型（重阀）V-4V-4型型T T型型筛孔直径，筛孔直径，mmmm阀片直径，阀片直径，mmmm阀片厚度，阀片厚度，mmmm最大开度，最大开度，mmmm静止开度，静止开度，mmmm阀片质
12、量，阀片质量，g g393948482 28.58.52.52.532323434393948481.51.58.58.52.52.525252626393950502 28 81.01.02.02.030303232三种塔板的比较:1.生产能力：筛板浮阀泡罩；2.压降：泡罩浮阀筛板；3.操作弹性：浮阀泡罩筛板；4.造价：泡罩浮阀筛板；5.板效率：浮阀、筛板相当泡罩。四、其他类型塔板四、其他类型塔板1.舌形塔板与浮动舌形塔板舌形塔板与浮动舌形塔板2.导向筛板导向筛板3.ADV浮阀塔板浮阀塔板ADV塔盘的鼓泡状态塔盘的鼓泡状态2）负荷性能图的分析负荷性能图的分析 VC操作点操作点操作线操作线操作
13、极限操作极限目录精馏基础理论板式塔简介及发展趋势填料塔简介及发展趋势精馏塔操作策略及控制方案填料vs塔板塔板持液量大压降大填料持液量小压降小填料适合减压塔（压降小）散堆填料适合小塔径散堆填料材质选择面宽散堆填料更适合易发泡体系散堆填料vs规整填料对于运行于液体喷淋密度的低压力体系，规整填料表现优于散堆填料(5 m 的的液液滴滴除除雾雾率率达达到到99.8%以以上上，对对 840 m 的的液滴，除雾效率可达液滴，除雾效率可达100%。TJCW型除雾器除雾机理型除雾器除雾机理各种形式各种形式TJCW型除雾器型除雾器 5400 TJCW型除雾器型除雾器防壁流圈在在填填料料安安装装过过程程中中，填填料
14、料与与塔塔壁壁之之间间存存在在一一定定的的缝缝隙隙，为为防防止产生气液因壁流而短路，需在此间隙加防壁流圈。止产生气液因壁流而短路，需在此间隙加防壁流圈。防壁流圈可与填料做成一体，也可分开到塔内组装。防壁流圈可与填料做成一体，也可分开到塔内组装。小小直直径径整整圆圆盘盘填填料料的的防防壁壁流流圈圈常常与与填填料料做做成成一一体体，有有时时身身兼兼两职，既做防壁流圈，又起捆绑填料的作用；两职，既做防壁流圈，又起捆绑填料的作用；300300板波纹填料防壁流圈板波纹填料防壁流圈分块式防壁流圈分块式防壁流圈对于大直径的塔，可采用分块的防壁流圈。对于大直径的塔，可采用分块的防壁流圈。催化蒸馏技术将将催催化
15、化反反应应过过程程和和蒸蒸馏馏分分离离过过程程合合为为一一体体反反应应工工程程方方法法，在在同一个催化蒸馏塔反应器中同时进行反应和分离的操作。同一个催化蒸馏塔反应器中同时进行反应和分离的操作。该该过过程程可可以以不不断断地地将将反反应应活活性性中中心心上上生生成成的的反反应应产产物物及及时时转转移移离离开开反反应应区区，使使反反应应平平衡衡向向生生成成目目的的产产物物的的方方向向移移动动，反反应热也可以同时用来作为蒸馏过程所需的气化热。应热也可以同时用来作为蒸馏过程所需的气化热。优点：优点：转化率高、选择性好、产品纯度高、能耗低、投资省转化率高、选择性好、产品纯度高、能耗低、投资省板式催化蒸馏
16、塔1-升气孔升气孔2-塔板塔板3-底隙底隙4-催化剂筐催化剂筐5-集液板集液板6-催化剂催化剂4-提液管提液管8-填料填料9-填料筐填料筐10-塔板液层塔板液层(1)在在塔塔板板的的进进口口堰堰、出出口口堰堰附附近近规规则则排排列列装装有有催催化化剂剂包包的的多多孔孔盒盒，利利用用塔塔板板上上液液体体的的自自然然流流动动，在在催催化化剂剂表表面面进进行行反反应，再利用塔板进行分离；应，再利用塔板进行分离；(2)将将催催化化剂剂置置于于降降液液管管底底部部，利利用用塔塔板板的的自自然然降降液液，在在催催化化剂表面进行反应，再利用塔板进行分离。剂表面进行反应，再利用塔板进行分离。(3)采采用用活活性性材材料料载载体体与与催催化化剂剂制制成成一一体体化化塔塔板板。这这种种塔塔板板的的造造价价较较高高，塔塔板板强强度度较较差差，较较难难大大规模应用。规模应用。填料催化蒸馏塔1-1-波纹规整波纹规整填填2-2-催化剂单催化剂单元元由由于于催催化化剂剂位位于于支支承承件件的的波波纹纹或或缝缝隙隙中中，外外表表面面完完全全暴暴露露于于气气液液相相中中，气气液液两两相相在在催催化化剂剂表表面面高高速速
