蒸餾與吸收設備.

1、典型典型蒸餾裝置蒸餾裝置冷卻水V進進料料分分餾餾塔塔底部成品頂部成品回流泵再沸器蒸汽空氣冷卻器回流槽水冷卻器3塔設備的應用塔設備的應用對塔設備的基本要求對塔設備的基本要求1、氣、液兩相、氣、液兩相充分接觸，相際充分接觸，相際傳熱面積大。傳熱面積大。2、生產能力大，、生產能力大，即氣、液處理即氣、液處理量大。量大。3、操作穩(wěn)定，、操作穩(wěn)定，操作彈性大。操作彈性大。4、流體流動、流體流動阻力小。阻力小。5、結構簡單，材、結構簡單，材料耗量小，制造、料耗量小，制造、操作、維修方便。操作、維修方便。6、耐腐蝕，、耐腐蝕，不易堵塞。不易堵塞。加壓塔、常壓塔、減壓塔加壓塔、常壓塔、減壓塔 精餾塔、吸收塔、

2、解吸塔、精餾塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反應塔、干燥塔等萃取塔、反應塔、干燥塔等 框架塔、自支承式塔框架塔、自支承式塔 填料塔、板式塔填料塔、板式塔塔設備的分類塔設備的分類按壓力按壓力按單元操作按單元操作按支承方式按支承方式按塔內件結構按塔內件結構塔設備的發(fā)展趨勢塔設備的發(fā)展趨勢大型化大型化存在問題存在問題強度、剛度、強度、剛度、流體分布等流體分布等全負荷全負荷運轉問題運轉問題設計、制造、操作、設計、制造、操作、維修要求更高維修要求更高11機械設計機械設計-選擇材料；計算塔體壁厚裙座選擇材料；計算塔體壁厚裙座壁壁 厚；計算地腳螺栓直徑及數量等；厚；計算地腳螺栓直徑及數量等； 工藝設計工藝設計-

3、計算理論塔板數；計算理論塔板數； 選擇塔板選擇塔板效率并確定實際塔板數；效率并確定實際塔板數； 選取板間距并初步確選取板間距并初步確定塔高；計算塔徑（或空塔氣速）；進行流體定塔高；計算塔徑（或空塔氣速）；進行流體力學驗算；力學驗算； 結構設計結構設計-確定塔體結構；塔盤結構；確定塔體結構；塔盤結構； 溢溢流裝置；緊固件及支持件；流裝置；緊固件及支持件； 進出口接管結構；進出口接管結構；裙座及其它附件；裙座及其它附件； 塔設備的設計內容塔設備的設計內容填料塔填料塔連續(xù)式的氣、液傳質設備連續(xù)式的氣、液傳質設備填料的選擇和應用填料的選擇和應用板式塔板式塔氣、液兩相逐層、逆流接觸氣、液兩相逐層、逆流接

4、觸兩相濃度沿塔高階梯式變化兩相濃度沿塔高階梯式變化填料塔和板式塔的比較填料塔和板式塔的比較（1）填料塔是連續(xù)式的氣液傳質設備，）填料塔是連續(xù)式的氣液傳質設備， 兩相間呈連續(xù)逆流接觸并進行傳質和傳熱，兩相間呈連續(xù)逆流接觸并進行傳質和傳熱， 氣液兩相組分的濃度沿塔高呈連續(xù)變化。氣液兩相組分的濃度沿塔高呈連續(xù)變化。（2）板式塔中氣液兩相間逐層逆流接觸進行）板式塔中氣液兩相間逐層逆流接觸進行傳質和傳熱，氣液兩相組分的濃度沿塔高呈傳質和傳熱，氣液兩相組分的濃度沿塔高呈階梯式變化。階梯式變化。 填料塔的優(yōu)點填料塔的優(yōu)點1、結構簡單。、結構簡單。2、壓力降?。ù蟪叽缣盍希?、壓力降?。ù蟪叽缣盍希?、便于

5、處理腐蝕性物料、便于處理腐蝕性物料、 易起泡沫的物料易起泡沫的物料 及真空操作。及真空操作。填料塔的缺點填料塔的缺點1、體積大、重量大。、體積大、重量大。2、傳統(tǒng)填料傳質效率較低，、傳統(tǒng)填料傳質效率較低， 操作穩(wěn)定性不好。操作穩(wěn)定性不好。3、不適于處理污濁、含塵、不適于處理污濁、含塵、 含有固體顆粒及含有固體顆粒及 易結垢物料。易結垢物料。塔設備的選型塔設備的選型板波紋波紋絲網波紋填料規(guī)整填料金屬環(huán)屬環(huán)矩鞍改進進矩鞍填矩鞍填料弧鞍填料鞍形填料階梯環(huán)改進進鮑爾鮑爾環(huán)開孔環(huán)形填料料環(huán)、十字環(huán)及內螺旋填拉西環(huán)環(huán)形填料散裝填料（亂堆填料）填料填料分類填料分類填料填料18環(huán)形填料環(huán)形填料開孔環(huán)形填料開孔

6、環(huán)形填料鞍形填料鞍形填料鞍環(huán)填料鞍環(huán)填料（金屬環(huán)矩鞍填料）（金屬環(huán)矩鞍填料）規(guī)整填料規(guī)整填料絲網波紋填料絲網波紋填料優(yōu)點優(yōu)點1、氣液接觸面積大、空隙率大。、氣液接觸面積大、空隙率大。2、氣液有規(guī)律轉向和改道，接、氣液有規(guī)律轉向和改道，接觸均勻。觸均勻。缺點缺點1、結構復雜、價格高。、結構復雜、價格高。2、只能用于清潔氣體和液體，、只能用于清潔氣體和液體，否則絲網容易堵塞。否則絲網容易堵塞。填料的選擇填料的選擇效率效率通量通量壓降壓降材料材料物料的腐蝕性、操作溫度物料的腐蝕性、操作溫度主要材料金屬金屬塑料塑料陶瓷陶瓷填料的通過能力填料的通過能力極限通過能力極限通過能力液泛的空塔氣速液泛的空塔氣速

7、常用填料在相同壓力降下通過能力的比較：常用填料在相同壓力降下通過能力的比較：拉西環(huán)矩鞍環(huán)鮑爾環(huán)階梯環(huán)鞍環(huán)拉西環(huán)矩鞍環(huán)鮑爾環(huán)階梯環(huán)鞍環(huán)填料的尺寸填料的尺寸填料外徑填料外徑徑比徑比=塔徑塔徑推薦散裝填料尺寸推薦散裝填料尺寸1、塔徑、塔徑300mm時，選用時，選用2025mm的填料。的填料。2、300塔徑塔徑900mm時，選用時，選用2538mm的填料的填料。3、塔徑、塔徑900mm時，選用時，選用5080mm的填料的填料。A填料支承裝置填料支承裝置 要求要求（1）足夠的強度和剛度）足夠的強度和剛度（2）足夠的自由截面積）足夠的自由截面積（3）結構簡單，便于安）結構簡單，便于安 裝，裝，能耐介質腐蝕

8、。能耐介質腐蝕。 柵板型柵板型氣體分氣體分流型流型整塊式分塊式波紋式駝峰式孔管式填料支承裝置的類型填料支承裝置的類型柵板型柵板型氣體分流型氣體分流型B液體分布裝置液體分布裝置要求要求結構簡單，便于制造和安裝結構簡單，便于制造和安裝在不大的壓力下能均勻分散液體在不大的壓力下能均勻分散液體噴淋點數的要求噴淋點數的要求通道不易堵塞通道不易堵塞安裝位置一般高于填料表面安裝位置一般高于填料表面150-300mm溢流式孔流式盤式噴嘴式蓮蓬頭式噴灑式溢流型孔流型槽式壓力型重力型管式液體分布裝置42管式管式槽式槽式噴灑式噴灑式噴灑式液體分布裝置的局限性：噴灑式液體分布裝置的局限性：（1）液體需要有一定的壓力才

9、能噴灑。）液體需要有一定的壓力才能噴灑。（2）孔眼容易堵塞。）孔眼容易堵塞。（3）當塔徑較大時液體分布的均勻性較差。）當塔徑較大時液體分布的均勻性較差。（4）液體噴射到塔壁上會產生壁流。）液體噴射到塔壁上會產生壁流。 因此，對直徑較大的填料塔，多采用溢因此，對直徑較大的填料塔，多采用溢流型液體分布裝置。流型液體分布裝置。47盤式盤式支承梁支承梁分液槽分液槽矩形升氣管矩形升氣管反射式反射式盤式液體收集器盤式液體收集器盤式液體分布器盤式液體分布器組合式液體組合式液體再分布器再分布器圖1-63 多孔盤式再分布器盤式液體盤式液體再分布器再分布器壁流收集壁流收集再分布器再分布器塔設備總體結構組成塔設備總

10、體結構組成塔體塔體裙座裙座內件內件設備設備接管口接管口附件附件分子蒸餾的條件是：1、 高度真空:低于或等于0.1333pa；2、保證冷凝面和蒸發(fā)面的間距與給定氣壓下蒸發(fā)分子的平均自由程在同一量次；3、冷凝面的溫度應該低于蒸發(fā)面50100C；4、被蒸餾物在蒸發(fā)面應能形成連續(xù)更新、覆蓋完全、厚度均勻的薄膜，并控制停留時間。 鑒于分子蒸餾在原理上根本區(qū)別于常規(guī)蒸餾, 因而它具備著許多常規(guī)蒸餾無法比擬的優(yōu)點優(yōu)點。1.操作溫度低。操作溫度低。常規(guī)蒸餾是靠不同物質的沸點差進行分離的, 而分子蒸餾是靠不同物質分子運動自由程的差別進行分離的,因此, 后者是在遠離(遠低于)沸點下進行操作的。 2.蒸餾壓強低。蒸

11、餾壓強低。由于分子蒸餾裝置獨特的結構形式, 其內部壓強極小, 可以獲得很高的真空度。同時, 由分子運動自由程公式可知, 要想獲得足夠大的平均自由程, 可以通過降低蒸餾壓強來獲得, 一般為10-1Pa數量級。 從以上兩點可知, 盡管常規(guī)真空蒸餾也可采用較高的真空度,但由于其結構上的制約(特別是板式塔或填料塔), 其阻力較分子蒸餾裝置大得多, 因而真空度上不去, 加之沸點以上操作, 所以其操作溫度比分子蒸餾高得多。如某液體混合物在真空蒸餾時的操作溫度為260, 而分子蒸餾僅為150。693.受熱時間短。受熱時間短。鑒于分子蒸餾是基于不同物質分子運動自由程的差別而實現分離的因而受加熱面與冷凝面的間距

12、要小于輕分子的運動自由程(即距離很短), 這樣由液面逸出的輕分子幾乎未碰撞就到達冷凝面, 所以受熱時間很短。另外, 若采用較先進的分子蒸餾結構, 使混合液的液面達到薄膜狀, 這時液面與加熱面的面積幾乎相等, 那么, 此時的蒸餾時間則更短。假定真空蒸餾受熱時間為1h, 則分子蒸餾僅用十幾秒。4.分離程度高。分離程度高。分子蒸餾常常用來分離常規(guī)蒸餾不易分開的物質,然而就這兩種方法均能分離的物質而言, 分子蒸餾的分離程度更高。分子蒸餾的揮發(fā)度一般用下式表示:= p1/p2 (M2 / M1)1/2。式中M1為輕組分分子量；M2為重組分分子量；p1、p2分別是組分1和2的蒸氣壓。而常規(guī)蒸餾的相對揮發(fā)度

13、, =p1/p2。在p1/p2相同的情況下, 重組分的分子量M2比輕組分的分子量M1大, 所以比大。這就表明分子蒸餾較常規(guī)蒸餾更易分離, 且隨著M1、M2差別越大則分離程度越高。70 從分子蒸餾技術分子蒸餾技術以上的特點可知, 它在實際的工業(yè)化應用中較常規(guī)蒸餾技術具有以下明顯的優(yōu)勢。對于高沸點、熱敏性及易氧化物料高沸點、熱敏性及易氧化物料的分離, 分子蒸餾提供了最佳分離方法。因為分子蒸餾是在很低溫度下操作, 且受熱時間很短; 分子蒸餾可極有效地脫除液體中的低分子物質低分子物質(如有機溶如有機溶劑、臭味等劑、臭味等), 這對于采用溶劑萃取后液體的脫溶是非常有效的方法; 分子蒸餾可有選擇的蒸出目的

14、產物, 去除其他雜質, 通過多級分離可同時分離兩種以上的物質; 分子蒸餾的分離過程是物理過程, 因而可很好地保護被分離物質不受污染和侵害。隨著工業(yè)化的發(fā)展, 分子蒸餾技分子蒸餾技術術已廣泛應用于高附加值物質高附加值物質的分離, 特別是天然物的分天然物的分離離, 因而被稱為天然品質的保護者和回歸者。71 我國在80年代末才開展刮膜式分子蒸餾裝置和工藝應用研究。該裝置形成的液膜薄，分離效率高，但較降膜式結構復雜。它采取重力使蒸發(fā)面上的物料變?yōu)橐耗そ迪碌姆绞剑珵榱耸拐舭l(fā)面上的液膜厚度小且分布均勻,在蒸餾器中設置了一硬碳或在蒸餾器中設置了一硬碳或聚四氟乙烯制的轉動刮板。該刮板不但可聚四氟乙烯制的轉動

15、刮板。該刮板不但可以使下流液層得到充分攪拌以使下流液層得到充分攪拌,還可以加快蒸還可以加快蒸發(fā)面液層的更新發(fā)面液層的更新,從而強化了物料的傳熱和從而強化了物料的傳熱和傳質過程。傳質過程。 優(yōu)點優(yōu)點是:液膜厚度小,并且沿蒸發(fā)表面流動;被蒸餾物料在操作溫度下停留時間短,熱分解的危險性較小,蒸餾過程可以連續(xù)進行,生產能力大。 缺點缺點是:液體分配裝置難以完善,很難保證所有的蒸發(fā)表面都被液膜均勻覆蓋;液體流動時常發(fā)生翻滾現象,所產生的霧沫也常濺到冷凝面上。但由于該裝置結構相對簡單,價格相對低廉,現在的實驗室及工業(yè)生產中,大部分都采用該裝置。如圖所示，它的加熱室由一根或數根垂直長管組成。通常加熱管徑為2550mm，管長與管徑之比為100150。原料液預熱后由蒸發(fā)器底部進入加熱器管內，