精馏小论文 - 图文

论 文

学院：化学与制药工程学院姓名：赵贤园 学号：201004031063

精 馏 小

【摘要】

精馏技术因其独特的优势在化学工业中日益受到重视，已在多个领域实现了产业化，对某些新领域的开发也取得了一定的进展。本文从理论和实际两方面对精馏做了简单的介绍，包括定义、分类、原理、应用等方面，特别是特殊精馏已在工业生产中占有一定的地位，本文也对特殊精馏的前景做了比较详细的介绍，旨在让人们更多的了解有关精馏方面的问题。 【关键词】精馏 精馏原理 特殊精馏 【正文】

一、精馏概念

多次而且同时运用部分气化和部分冷凝的方法，使混合液较完全分离，获得接近纯组分的单元操作。

精馏是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。

二、精馏的分类

（1）根据操作方式，可分为连续精馏和间歇精馏；

（2）根据混合物的组分数，可分为二元精馏和多元精馏；

（3）根据是否在混合物中加入影响汽液平衡的添加剂，可分为普通精馏和特殊精馏（包括萃取精馏、恒沸精馏和加盐精馏）。

此外，若精馏过程伴有化学反应，则称为反应精馏。

三、精馏原理

在精馏过程中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液在塔板上多次部分汽化部分冷凝，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。

回流是精馏操作的必要条件，塔顶的回流量与采出量之比称为回流比。回流比是精馏操作的主要参数，它的大小直接影响精馏操作的分离效果和能耗。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要无穷多块塔板，在工业上是不可行的。若在全回流下操作，既无任何产品的采出，也无任何原料的加入，塔顶的冷凝液全部返回到塔中，这在生产中无任何意义。但是，由于此时所需理论板数最少，易于达到稳定，故常在科学研究及工业装置的开停车及排除故障时采用。通常回流比取最小回流比的1.2～2.0倍。

（1）多次部分冷凝

T2

如图：将组成为XF，温度为TA的混合液加热到气液共存区，使其部分气化，并将气液两相分开，气相组成为Y1 ，液相组成为X1 ，且Y1>XF>X1 ，部分分离。 将产生的组成为Y1 的饱和T1 蒸汽部分冷凝到T1 出现新的气液平衡，气相组成为Y2，液相组成为X2 且Y2 >Y1 。再将温度为T1 组成为Y2 的饱和蒸汽

冷凝到T2 出现新平衡，气相组成为Y3 ，Y3 >Y1 。 TA 图1 多次部分冷凝

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（2）多次部分汽化

将组成为X1 的饱和液体加热T3，使其部分气化，这时又出现新的气液平衡，将气液两相分开，液相组成为X2’ 。再将组成为X2’ 的饱和液体部分气化，如此类推，最终可得易挥发组分浓度很低，接近于纯净的难挥发组分的液相。

（3）精馏的相图解释

TA

T3

图2 多次部分汽化 ，且将第一级溶液部分汽化所得气相产品在冷凝后再在第二级中进行部分汽化所得气相组成y2

y2必大于y1.可见这种部分汽化的次数（即级数）愈多，所得到的蒸汽浓度也愈高，最后可得到几乎为纯态的易挥发组分。

同理，若将从各分离器得到的液相产品分别进行多次部分汽化和分离，那么这种级数愈多，得到液相产品的组分愈低，最后可得到几乎纯态的难挥发组分。

（4）装置缺陷及解决原理

基于以上理论我们不难理解精馏的原理，但是实际的精馏操作却存在以下两个问题： （1） 分离过程得到许多中间馏分，影响纯产品的收率； （2） 设备庞杂，能量消耗大。

因此，上述流程工业上是不可能利用的。只有想办法解决了上两个问题后才能加以采用。在实验室中和工业生产中又是怎样解决这个问题的呢？ 现阶段我们采用了经典的回流操作，

此方法能有效地解决中间馏分多和能源消耗大的缺点，下面我们来看看回流操作流程。

由图可知，

第二级液相产品组成X2小于第一级原料液组成XF。但两者较为接近，因此X2可返回与XF相混合。同时，让第三级所产生的中间产品X3与第二级的料液Y1混合，这样就消除了中间产品，提高了最后产品的收率。此外，当第一级所产生蒸气Y1与第三级下降的液相X3直接混合时，由于液体温度T3低于气相温度T1，因此高温蒸气将加热低温的液体，而使液体部分气化，而蒸气本身则被冷却冷凝。因此，不同温度且互不平衡的气液两相接触时，避孕药然会同时产生传热和使质的

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双重作用，所以使上一级液相回流（如液相X3）与下一级的气相（如气相Y1）直接接触，就可以变为如图工业上所采用的流程，而省去了中间加热器和冷凝器。

从上分析可知，将每一级中间产品迫回到下一级中，不仅可提离产品的收率，且是过程进行的必不可少条件。例如，对第二级而言，如没有液体X3回流到Y1中，而又无中间加热器和冷嘲热冷凝器，那么就不含有溶液的部分气化和蒸气的部分冷凝，第二级也就没有分离作用。显然，每一级都需有回流液，那么，对于最上一级（图中第三级）而言，将Y3冷凝后不是全部作为产品，而把其中一部分返回与Y2相混合，这是最简单的回流方法。通常，将引回设备的部分产品称为回流。因此，回流是保证精馏过程连续稳定操

图3 回流原理图 作必不可少的条件之一。

上面分析是增浓混合液中易挥发组分的情况。对增浓难挥发组

分来说，原理是完全相同的。此时，将加热器移至底部，使难挥发组分组成最高的蒸发进入最下一级，显然这部分蒸气只能由最下一级下降的液体部分气化而得到，此时气化所需的热量由加热器（称为再沸器）供给。所以在再沸器中，溶液的部分气化而产生上升蒸气，如同设备上部回流一样，是精馏得以连续稳定操作的另一个必不可少条件。

四、实验室实现精馏的操作

精馏实验装置和流程示意 1—塔顶冷凝器；2—回流比分配器；3—塔身；4—转子流量

计；5—视盅；

6—塔釜；7—塔釜加热器；8—控温加热

器；9—支座；10—冷却器； 11—原料液灌；12—缓冲罐；13—进料泵；

14—塔顶放气阀

实验室板式精馏塔

精馏塔为筛板塔，全塔共八块塔板，塔身结构尺寸：塔径 (57*3.5) mm , 塔板间距 80mm ， 溢流管截面积78.5 mm2 ,溢流堰高12mm ，底隙高度6mm ;每块塔板开有43 个直径为1.5mm 的小孔，正三角形排列，孔间距为6 mm 。

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