精餾基礎(chǔ)知識(shí)

1、精餾基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)精餾基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn) 二一六年六月二一六年六月1 1 、定義定義 蒸餾蒸餾是分離液體混合物的典型單元操作，將液是分離液體混合物的典型單元操作，將液體混合物加熱使之部分氣化，在蒸餾塔內(nèi)利用混合體混合物加熱使之部分氣化，在蒸餾塔內(nèi)利用混合物各組分的揮發(fā)度不同的特性以實(shí)現(xiàn)分離的目的，物各組分的揮發(fā)度不同的特性以實(shí)現(xiàn)分離的目的，或者說(shuō)利用各組分沸點(diǎn)不同的特性實(shí)現(xiàn)分離?；蛘哒f(shuō)利用各組分沸點(diǎn)不同的特性實(shí)現(xiàn)分離。 許多生產(chǎn)工藝常常涉及到互溶液體混合物的分離問(wèn)許多生產(chǎn)工藝常常涉及到互溶液體混合物的分離問(wèn)題，如有機(jī)合成產(chǎn)品的提純，溶劑回收和廢液排放前的題，如有機(jī)合成產(chǎn)品的提純，溶劑回收和廢液排放前的

2、達(dá)標(biāo)處理等等。分離的方法有多種，精餾就是工業(yè)上最達(dá)標(biāo)處理等等。分離的方法有多種，精餾就是工業(yè)上最常用的方法之一。常用的方法之一。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述2 2 、蒸餾分離的特點(diǎn)、蒸餾分離的特點(diǎn)（ 1 1 ）通過(guò)蒸餾操作，可以直接獲得所需要的產(chǎn)品，）通過(guò)蒸餾操作，可以直接獲得所需要的產(chǎn)品， 而吸收和萃取還需要如其它組分；而吸收和萃取還需要如其它組分；（ 2 2 ）蒸餾分離應(yīng)用較廣泛，歷史悠久；）蒸餾分離應(yīng)用較廣泛，歷史悠久；（ 3 3 ）能耗大，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的氣相或液相。）能耗大，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的氣相或液相。3 3 、蒸餾的分類(lèi)、蒸餾的分類(lèi)3 3 、蒸餾的分類(lèi)、蒸餾的分類(lèi)閃蒸罐塔頂

3、產(chǎn)品yAxA加熱器原料液 塔底產(chǎn)品 Q減壓閥工作原理工作原理: : 利用液體混合利用液體混合物中各組分揮發(fā)性差異物中各組分揮發(fā)性差異，以熱能為媒介使其部，以熱能為媒介使其部分汽化從而在汽相富集分汽化從而在汽相富集輕組分、液相富集重組輕組分、液相富集重組分而分離的方法分而分離的方法。 第二節(jié)第二節(jié) 工作原理工作原理 平衡蒸餾（或閃蒸）是一種單級(jí)蒸餾操作。原料液平衡蒸餾（或閃蒸）是一種單級(jí)蒸餾操作。原料液經(jīng)泵加壓后連續(xù)地進(jìn)入加熱器，在加熱至一定溫度后經(jīng)泵加壓后連續(xù)地進(jìn)入加熱器，在加熱至一定溫度后（高于分離器壓力下的泡點(diǎn)），流經(jīng)節(jié)流閥減壓至預(yù)（高于分離器壓力下的泡點(diǎn)），流經(jīng)節(jié)流閥減壓至預(yù)定壓力。由于

4、壓力的突然降低，液體處于過(guò)熱狀態(tài)，定壓力。由于壓力的突然降低，液體處于過(guò)熱狀態(tài)，氣液兩相迅速分離，得到相應(yīng)的氣液兩相產(chǎn)物。這種氣液兩相迅速分離，得到相應(yīng)的氣液兩相產(chǎn)物。這種操作既可以間歇又可連續(xù)方式進(jìn)行。操作既可以間歇又可連續(xù)方式進(jìn)行。原油穩(wěn)定過(guò)程就是一個(gè)閃蒸過(guò)程。原油穩(wěn)定過(guò)程就是一個(gè)閃蒸過(guò)程。簡(jiǎn)單蒸餾簡(jiǎn)單蒸餾 一一定量的原料投入蒸餾釜中，定量的原料投入蒸餾釜中，在恒定壓力下加熱氣化，陸續(xù)產(chǎn)生在恒定壓力下加熱氣化，陸續(xù)產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入冷凝器，經(jīng)冷凝器后的的蒸汽進(jìn)入冷凝器，經(jīng)冷凝器后的液體（又稱(chēng)餾出液）根據(jù)不同要求液體（又稱(chēng)餾出液）根據(jù)不同要求放入不同的產(chǎn)品罐中。放入不同的產(chǎn)品罐中。 化驗(yàn)室對(duì)輕烴

5、產(chǎn)品進(jìn)行餾程分析，其實(shí)就是一個(gè)簡(jiǎn)單化驗(yàn)室對(duì)輕烴產(chǎn)品進(jìn)行餾程分析，其實(shí)就是一個(gè)簡(jiǎn)單蒸餾過(guò)程。第一滴出現(xiàn)的溫度是初餾點(diǎn)，完全蒸發(fā)時(shí)溫度蒸餾過(guò)程。第一滴出現(xiàn)的溫度是初餾點(diǎn)，完全蒸發(fā)時(shí)溫度即終餾點(diǎn)。即終餾點(diǎn)。y原料液x蒸氣xD1xD2xD3冷凝器精精 餾餾 精餾精餾是將由揮發(fā)度不同的組分所組成的混合液，塔底是將由揮發(fā)度不同的組分所組成的混合液，塔底加熱產(chǎn)生向上氣相，塔頂冷凝液提供部分液相，氣液相在加熱產(chǎn)生向上氣相，塔頂冷凝液提供部分液相，氣液相在塔內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，多次地進(jìn)行部分氣化和部分冷凝，最塔內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，多次地進(jìn)行部分氣化和部分冷凝，最終氣相中輕組分濃度沿塔向上逐步升高，液相中重組分濃終氣相中

6、輕組分濃度沿塔向上逐步升高，液相中重組分濃度沿塔向下逐步增大，從而得混合液得到一定程度的分離。度沿塔向下逐步增大，從而得混合液得到一定程度的分離。精餾原理精餾原理：精餾塔中：精餾塔中蒸汽蒸汽自下而上自下而上流動(dòng)，流動(dòng)，液體液體自上自上而下流動(dòng)而下流動(dòng)。汽液兩相在塔板上接觸并分開(kāi)。汽液兩相在塔板上接觸并分開(kāi)。p 接觸時(shí)汽相的熱傳遞給液體，使液體接觸時(shí)汽相的熱傳遞給液體，使液體易揮發(fā)易揮發(fā)組分組分 部分汽化傳質(zhì)到汽相中；部分汽化傳質(zhì)到汽相中；p 而汽相被液體冷凝使汽相中的而汽相被液體冷凝使汽相中的難揮發(fā)難揮發(fā)組分部分冷組分部分冷 凝轉(zhuǎn)入到液相中。凝轉(zhuǎn)入到液相中。于是，經(jīng)過(guò)于是，經(jīng)過(guò)多次部分汽化和部

7、分冷凝多次部分汽化和部分冷凝，最后在，最后在塔頂塔頂?shù)玫礁呒兌鹊牡玫礁呒兌鹊妮p組分輕組分，而在，而在塔底塔底獲得高純度的獲得高純度的重組重組分分，達(dá)到較完善的分離程度。，達(dá)到較完善的分離程度。p 汽相與液相離開(kāi)后，汽相與液相離開(kāi)后，汽相中的易揮發(fā)組分濃度高，汽相中的易揮發(fā)組分濃度高， 液相中難揮發(fā)組分提高液相中難揮發(fā)組分提高。 精餾與蒸餾的區(qū)別：精餾與蒸餾的區(qū)別： 精餾有精餾有“回流回流”，而蒸餾沒(méi)有，而蒸餾沒(méi)有“回流回流” 精餾塔是精餾塔是連續(xù)精餾裝置，連續(xù)精餾裝置，包括塔體、包括塔體、冷凝器、冷凝器、再沸器等再沸器等。精餾塔有兩種塔：即。精餾塔有兩種塔：即板式塔和填料塔板式塔和填料塔，我廠(chǎng)

8、采用的是填料塔。我廠(chǎng)采用的是填料塔。提餾段：包括加料板在內(nèi)提餾段：包括加料板在內(nèi)的以下塔板為提餾段，其的以下塔板為提餾段，其作用逐板提取下降的液相作用逐板提取下降的液相中易揮發(fā)組分。中易揮發(fā)組分。精餾段：加料板以上的塔精餾段：加料板以上的塔段為精餾段，其作用是逐段為精餾段，其作用是逐板增濃上升氣相中易揮發(fā)板增濃上升氣相中易揮發(fā)組分的濃度組分的濃度。料液塔頂產(chǎn)品塔底產(chǎn)品液相回流汽相回流精餾段提餾段再沸器冷凝器精餾塔以加料板為界分為精餾塔以加料板為界分為兩段，精餾段和提餾段兩段，精餾段和提餾段。l 塔板塔板/ /填料提供氣液交換的場(chǎng)所填料提供氣液交換的場(chǎng)所l再沸器的作用是提供一定流量的上升蒸氣流。

9、再沸器的作用是提供一定流量的上升蒸氣流。l 冷凝器的作用是提供塔頂液相產(chǎn)品并保證冷凝器的作用是提供塔頂液相產(chǎn)品并保證有適當(dāng)?shù)囊合嗷亓鳌Ｓ羞m當(dāng)?shù)囊合嗷亓?。l 回流主要補(bǔ)充塔板上易揮發(fā)組分的濃度，回流主要補(bǔ)充塔板上易揮發(fā)組分的濃度，是精餾連續(xù)定態(tài)進(jìn)行的必要條件。是精餾連續(xù)定態(tài)進(jìn)行的必要條件。 萃取精餾萃取精餾 一一種特殊的蒸餾方法，用以分離恒沸混合物或組種特殊的蒸餾方法，用以分離恒沸混合物或組分揮發(fā)度相近的液體混合物。在被分離的混合物中加分揮發(fā)度相近的液體混合物。在被分離的混合物中加入另一種組分（稱(chēng)為萃取劑，是一種難揮發(fā)物質(zhì)）。入另一種組分（稱(chēng)為萃取劑，是一種難揮發(fā)物質(zhì)）。新加入物質(zhì)不與被分離的混

10、合物中的任何組分形成恒新加入物質(zhì)不與被分離的混合物中的任何組分形成恒沸溶液，但可以改變混合物中各組分的相對(duì)揮發(fā)度。沸溶液，但可以改變混合物中各組分的相對(duì)揮發(fā)度。揮發(fā)度大的組分由塔頂餾出，揮發(fā)度小的組分與加入揮發(fā)度大的組分由塔頂餾出，揮發(fā)度小的組分與加入的物質(zhì)聚集于塔底。的物質(zhì)聚集于塔底。 苯（沸點(diǎn)：80.1 ） 己烷（沸點(diǎn)：80.6） 萃取基本概念萃取基本概念 在在萃取過(guò)程中，在液體混合物中加一種溶劑，該溶萃取過(guò)程中，在液體混合物中加一種溶劑，該溶劑對(duì)混合物中欲萃取的組分有顯著的溶解能力，而對(duì)其劑對(duì)混合物中欲萃取的組分有顯著的溶解能力，而對(duì)其余組分完全不溶或溶解能力較小，并形成兩個(gè)液相，使余組

11、分完全不溶或溶解能力較小，并形成兩個(gè)液相，使欲萃取的組分通過(guò)液欲萃取的組分通過(guò)液- -液相界面擴(kuò)散到溶劑中去，從而達(dá)液相界面擴(kuò)散到溶劑中去，從而達(dá)到與混合物中其他組分分離的目的。這種依據(jù)液體混合到與混合物中其他組分分離的目的。這種依據(jù)液體混合物各組分在溶劑中溶解度的差異分離液體混合物的單元物各組分在溶劑中溶解度的差異分離液體混合物的單元操作稱(chēng)為液操作稱(chēng)為液- -液萃取，簡(jiǎn)稱(chēng)萃取，俗稱(chēng)抽提。液萃取，簡(jiǎn)稱(chēng)萃取，俗稱(chēng)抽提。萃取精餾萃取精餾 萃取操作過(guò)程萃取操作過(guò)程 萃取萃取過(guò)程中，所選擇的溶過(guò)程中，所選擇的溶劑稱(chēng)為劑稱(chēng)為萃取劑；萃取劑；混合液在溶解混合液在溶解度大的組分稱(chēng)為度大的組分稱(chēng)為溶質(zhì)，溶質(zhì)，

12、而不溶而不溶或溶解度小的組分稱(chēng)為或溶解度小的組分稱(chēng)為稀釋劑。稀釋劑。 經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)混合、分離后形成兩混合、分離后形成兩層液相：萃取層液相：萃取相和相和萃余萃余相。相。萃萃取劑提取了溶質(zhì)成為萃取取劑提取了溶質(zhì)成為萃取相，相，分離出溶質(zhì)的混合液成為萃余分離出溶質(zhì)的混合液成為萃余相。相。原料液 通常通常 , ,萃取過(guò)程在高溫下進(jìn)行萃取過(guò)程在高溫下進(jìn)行, ,萃取的結(jié)果是萃萃取的結(jié)果是萃取劑提取了溶質(zhì)成為萃取相，分離出溶質(zhì)的混合液取劑提取了溶質(zhì)成為萃取相，分離出溶質(zhì)的混合液成為萃余相。萃取相的混合物，需要用精餾或解吸成為萃余相。萃取相的混合物，需要用精餾或解吸等方法進(jìn)行分離，得到溶質(zhì)產(chǎn)品和溶劑（萃取劑），等

13、方法進(jìn)行分離，得到溶質(zhì)產(chǎn)品和溶劑（萃取劑），萃取劑供循環(huán)使用。萃取劑供循環(huán)使用。 T8 T8塔頂塔頂為萃余相，為萃余相，得到二類(lèi)石油醚原料，得到二類(lèi)石油醚原料，塔底塔底為萃取相，進(jìn)到為萃取相，進(jìn)到T9T9塔塔。T9T9分離出粗苯分離出粗苯（溶質(zhì)）和萃（溶質(zhì)）和萃取劑（溶劑）。取劑（溶劑）。 萃取劑回收萃取劑回收精餾塔操作要點(diǎn)精餾塔操作要點(diǎn) 物料平衡：物料平衡：指單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)塔物料量等于出塔物料量 氣液相平衡：氣液相平衡：指氣液兩相不同狀態(tài)的混合物，存在一個(gè)系統(tǒng)中，在兩相間進(jìn)行物質(zhì)傳遞，最終系統(tǒng)的溫度、壓力保持恒定，各相的組成保持不變。 熱量平衡：熱量平衡：是指進(jìn)塔熱量和出塔熱量的平衡精餾塔物料

14、衡算精餾塔物料衡算 對(duì)穩(wěn)定操作連續(xù)精餾塔，無(wú)論塔頂?shù)幕亓饕毫颗c塔釜的再沸蒸汽量多大，料液加入量必等于塔頂和塔釜所得產(chǎn)品量之和?？偽锪虾馑?易揮發(fā)組分物料衡算 WDFWDFWxDxFzF,zFW,xWD,xD圖10-11 全塔物料衡算VLVLL,xDVVL 例題：例題：將將 5000kg/h 5000kg/h 含正戊烷含正戊烷 0.4( 0.4( 摩爾分率摩爾分率 ) ) 的正戊烷的正戊烷正己正己烷混合烷混合液在連續(xù)精餾塔內(nèi)分離液在連續(xù)精餾塔內(nèi)分離 , , 餾出液含正戊烷餾出液含正戊烷 0.98, 0.98, 釜液含釜液含正戊正戊烷不高于烷不高于 0.030.03。求：餾出液、釜液的流量及塔頂易

15、揮發(fā)組分的回收率。求：餾出液、釜液的流量及塔頂易揮發(fā)組分的回收率。 物料平衡體現(xiàn)了塔的生產(chǎn)能力，它主要是靠進(jìn)料量和塔頂、塔底采出量來(lái)調(diào)節(jié)。如果精餾塔的操作不符合某組分物料平衡式時(shí)，將有兩種表現(xiàn)：輕組分的采出量超過(guò)了物料平衡量。使塔內(nèi)的物料組成變重，全塔溫度逐步升高。塔項(xiàng)餾分中的重組分濃度增加，以致使質(zhì)量不合格。重組分的采出量超過(guò)了物料平衡的量，全塔的物料組成將隨著操作的進(jìn)行而逐漸變輕，塔身溫度下降，特別是底溫明顯下降，底液中輕組分的濃度增加。汽液平衡汽液平衡 主要體現(xiàn)了產(chǎn)品的質(zhì)量及損失情況，它是靠調(diào)節(jié)塔的操作條件（溫度、壓強(qiáng)）及塔頂上汽液接觸情況來(lái)達(dá)到的。同時(shí)，汽液平衡與物料平衡又有著不可分割

16、的關(guān)系。 熱量平衡熱量平衡 熱量平衡是塔內(nèi)物料平衡和汽液相平衡得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，沒(méi)有塔釜供熱就沒(méi)有上升蒸汽，沒(méi)有塔頂冷凝就沒(méi)有回流液，整個(gè)精餾過(guò)程就無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而熱量平衡又依附于物料和汽液平衡 。 精餾塔的操作，掌握好物料平衡、汽液平衡熱量平衡是精餾操作的關(guān)鍵所在。這三個(gè)平衡是相互影響、相互制約的。 影響精餾操作的因素： 對(duì)于精餾塔操作的影響因素：除了被分離物料的性質(zhì)和組成外，還有操作條件（例如：溫度、壓強(qiáng)、流量等），結(jié)構(gòu)條件（例如：塔高、塔徑和塔板結(jié)構(gòu)等）而對(duì)于我們操作工人來(lái)講，需要掌握的則主要是操作條件對(duì)精餾操作的影響 。塔的設(shè)計(jì)和操作都是基于一定的塔壓下進(jìn)行的，因此精餾塔首先要保持壓力的穩(wěn)定

17、，塔壓的波動(dòng)對(duì)塔的操作將產(chǎn)生如下影響：影響產(chǎn)品質(zhì)量和物料平衡。改變組分間的相對(duì)揮發(fā)度，壓力增加，組分間的相對(duì)揮發(fā)度降低，分離效果會(huì)下降。改變塔的生產(chǎn)能力，壓力增加，組分的重度增大，塔的處理能力增大。塔壓的影響塔壓的影響 加料量的變化直接影響蒸汽速度的改變。后者的增大，會(huì)產(chǎn)生夾帶，甚至液泛。當(dāng)然，在允許負(fù)荷的范圍內(nèi)，提高加料量，對(duì)提高產(chǎn)量是有益的。加料量過(guò)低，塔的平衡操作不好維持，特別是浮閥塔。進(jìn)料量的影響進(jìn)料量的影響 加料組分的改變，直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量。加料中重組分增加，使精餾段負(fù)荷增加，在塔板數(shù)不變時(shí)，則分離效果不好，對(duì)于雙塔精餾，一塔產(chǎn)品組分的變化，尤其要影響到二塔的進(jìn)料，如果一塔出料中易揮發(fā)組分增加，使提餾段負(fù)荷增加，可能因分離不好而造成塔釜產(chǎn)品質(zhì)量的不合格。