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初學者必看的精餾小知識

發布時間:2019-07-10 11:00:00 點擊:    

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什么是精餾?


無錫瑞升酒精回收塔2019年7月10日訊 精餾是化工生產中分離互溶液體混合物的典型單元操作,其實質是多級蒸餾,即在一定壓力下,利用互溶液體混合物各組分沸點或飽和蒸汽壓不同,使輕組分(沸點較低或飽和蒸汽壓較高的組分)汽化,經多次部分液相汽化和部分氣相冷凝,使氣相中的輕組分和液相中的重組分濃度逐漸升高,從而實現分離。簡單的說就是把液體混合物進行多次部分汽化,同時又把產生的蒸汽多次部分冷凝,使混合物分離為所要求組分的操作過程稱為精餾。


2
精餾過程中,常用的設備有哪些?


精餾過程中的主要設備有:精餾塔、再沸器、冷凝器、回流罐和輸送設備等。


精餾塔以進料板為界,上部為精餾段,下部為提餾段。一定溫度和壓力的料液進入精餾塔后,輕組分在精餾段逐漸濃縮,離開塔頂后全部冷凝進入回流罐,一部分作為塔頂產品(也叫餾出液),另一部分被送入塔內作為回流液?;亓饕旱哪康氖茄a充塔板上的輕組分,使塔板上的液體組成保持穩定,保證精餾操作連續穩定地進行。而重組分在提餾段中濃縮后,一部分作為塔釜產品(也叫殘液),一部分則經再沸器加熱后送回塔中,為精餾操作提供一定量連續上升的蒸汽氣流。


3
什么是壓強、表壓、真空度、絕對壓力?


物體單位表面上所受的壓力強度簡稱壓強。工廠里習慣上把壓強叫壓力,從科學的定義來說,這種叫法是不嚴密的。我們使用這個術語時要特別注意,它不是物體所有表面受力總和,而是每一單位表面受到的力。


工廠里,開口接通大氣的設備,稱為常壓設備。承受大氣壓力為大氣壓力,壓力表讀數為零。受壓超過大氣壓力設備和物料,壓力表的讀數只是超過大氣壓力的那部分數值,這個數值叫表壓。受壓低于大氣壓力的設備和物料,如減壓蒸餾設備,壓力表的指示是低于大氣壓力的差值,此值稱為真空度。


把設備和物料實際所受的壓力規定為絕壓。對于壓力超過大氣壓力的系統,其絕壓為:P絕=P大氣+P表壓;對于受壓低于大氣壓力的系統,其絕壓為:P絕=P大氣-P真空。


4
什么是相、相平衡?


相就是指在系統中具有相同物理性質和化學性質的均勻部分,不同相之間往往有一個相界面,把不同的相分開。系統中相數的多少與物質的數量無關。如水與冰混合在一起,水為液相,冰為固相。一般情況下,物料在精餾塔內是氣、液兩相。


在一定的溫度和壓力下,如果物料系統中存在兩個或兩個以上的相,物料在各相的相對量以及物料中各組分在各個相中的濃度不隨時間變化,我們稱系統處于平衡狀態。平衡時,物質還是在不停地運動,但是,各個相的量和各組分在各相的濃度不隨時間變化,當條件改變時,將建立起新的相平衡,因此相平衡是運動的、相對的,而不是靜止的、絕對的。


舉例說明:在精餾系統中,精餾塔板上溫度較高的氣體和溫度較低的液體相互接觸時,要進行傳熱、傳質,其結果是氣體部分冷凝,形成的液相中高沸點組分的濃度不斷增加。塔板上的液體部分汽化,形成的氣相中低沸點組分的濃度不斷增加。但是這個傳熱、傳質過程并不是無止境的,當氣液兩相達到平衡時,其各組分的兩相的組成就不再隨時間變化了。


5
什么是飽和蒸氣壓?


在一定的溫度下,與同種物質的液體(或固態)處于平衡狀態的蒸汽所產生的壓強叫飽和蒸汽壓,它隨溫度的升高而增加。眾所周知,放在杯子里的水,會因不斷蒸發變得愈來愈少。如果把純水放在一個密閉容器里,并抽走上方的空氣,當水不斷蒸發時,水面上方氣相的壓力,即水的蒸汽所具有的壓力就不斷增加。但是,當溫度一定時,氣相壓力最終將穩定在一個固定的數值上,這時的壓力稱為水在該溫度下的飽和蒸汽壓。


應當注意的是,當氣相壓力的數值達到飽和蒸汽壓力的數值時,液相的水分子仍然不斷地汽化,氣相中的水分子也不斷地冷凝成液體,只是由于水的汽化速度等于蒸汽的冷凝速度,液體量才沒有減少,氣體量也沒有增加。氣體和液體達到平衡狀態。所以,液體純物質蒸汽所具有的壓力為其飽和蒸汽壓時,氣液兩相即達到了相平衡。


6
什么是露點?


把氣體混合物在壓力不變的條件下降溫冷卻,當冷卻到某一溫度時,產生的第一個微小的液滴,此溫度叫做該混合物在指定壓力下的露點溫度,簡稱露點。處于露點溫度下的氣體稱為飽和氣體。從精餾塔頂蒸出的氣體溫度,就是處在露點溫度下。值得注意的是:第一個液滴不是純組分,它是露點溫度下與氣相平衡的液相,其組成由相平衡關系決定。由此可見,不同組成的氣體混合物,它們的露點是不同的。


7
什么是泡點?


液體混合物在一定壓力下加熱到某一溫度時,液體中出現第一個很小的氣泡,即剛開始沸騰時的溫度叫該液體在指定壓力下的泡點溫度,簡稱泡點。處于泡點溫度下的液體稱為飽和液體,即精餾塔的釜溫溫度。應該說明,這第一個很小的氣泡。也不是純組分,它的組成也是由相平衡關系決定的。


8
什么是沸點?


當純液體物質的飽和蒸汽壓等于外壓時,液體就會沸騰,此時的溫度叫做該液體在指定壓力下的沸點。純物質的沸點是隨外界壓力的變化而改變的。當外界壓力增大時,沸點升高,外界壓力降低時,沸點降低。對于純物質來說,在一定壓力下,泡點、露點、沸點均為一個數值。


對于液體混合物來說,各組分的分壓總和等于外壓時,物料開始沸騰。由于各組分的分壓隨其在溶液中的含量而改變,因此,它沒有恒定的沸點。液體混合物在泡點和露點的整個溫度范圍內都處于沸騰狀態。并且不同溫度下氣液相組成是不同的。


9
什么是潛熱?


單位重量的純物質在相變(在沒有化學反應的條件下,物質發生了相態的改變,稱相變。如水結成冰或水汽化成水蒸氣等稱為相變過程。)過程吸收或放出的熱叫潛熱。如1公斤水由液態受熱變成水蒸氣的過程中所吸收的熱叫水的汽化潛熱,常用單位為千卡/公斤。


值得注意的是,在相變時溫度和壓力都是不變的,否則不能稱之為潛熱。因此,在說潛熱數值時,要說明在什么溫度什么壓力下,進行何種相變過程。如1公斤水在760毫米汞柱壓力,100攝氏度下汽化,汽化潛熱為539.6千卡。相反,在此條件下,水蒸汽冷凝釋放出來的熱,稱為冷凝潛熱,數值與上相等?;旌衔锏臐摕峥梢詫崪y或計算,其數值的大小除了和組分的性質有關外,還和組分的含量有關,不是一個固定的數值。


10
什么是顯熱?


純物質在不發生相變和化學反應的條件下,因溫度的改變而吸收或放出的熱量叫顯熱。


11
什么是回流比?


在精餾過程中,混合液加熱后所產生的蒸汽由塔頂蒸出,進入塔頂冷凝器。蒸汽在此冷凝(或部分冷凝)成液體,將其一部分冷凝液返回塔頂沿塔板下流,這部分液體叫做回流液;將另一部分冷凝液(或未凝蒸汽)從塔頂采出,作為產品。回流比就是回流液量與采出量的重量比,通常以通常以R來表示,即R=L/D式中R-回流比L-單位時間內塔頂回流液體量,公斤/小時。D-單位時間內塔頂采儲量,公斤/小時。


12
什么是最小回流比?


在規定的分離精度要求下,即塔頂、塔釜采出的組成一定時,逐漸減少回流比,此時所謂的理論板數逐漸增加。當回流比減少到某一數值時,所需的理論板數增加至無數多,這個回流比的數值,成為完成該項預定分離任務的最小回流比。通常操作時的實際回流比取為最小回流比的1.3~2倍。


13
什么是全回流?


在精餾操作中,把停止塔進料,塔釜出料和塔頂出料,將塔頂冷凝液全部作為回流液的操作叫全回流。全回流的操作一般用在精餾塔開車初期,或用在生產不正常時精餾塔的自身循環操作中。


14
最適宜回流比是怎樣確定的?


對固定分離要求的過程來說,當減少回流比時,運轉費用(主要表現在塔釜加熱量和塔頂冷量)將減少,所需塔板數將增加,塔的投資費用增大;反之,當增加回流比時,可減少塔板數,卻增加了運轉費用。因此,在設計時應選擇一個最適宜的回流比,以使投資費用和經常運轉的操作費用之和在特定的經濟條件下最小,此時的回流比稱之為最適宜回流比。


15
什么是精餾塔的壓力降?


所謂精餾塔的壓力降,就是平時所說的塔釜和塔頂的壓力差。對板式塔來說,塔板壓降主要是由三部分組成的,即干板壓力降、液層壓力降和克服液體表面張力的壓力降。塔釜與塔頂的壓力差是全塔每塊塔板壓力降的總和。所謂干板壓力降,就把精餾塔內上升的氣體(或蒸汽)通過沒有液體存在的塔板時,所產生的壓力降;當氣體穿過每層塔板上的液體層時產生的壓力降,叫做液層壓力降;氣體克服液體表面張力所產生的壓力降,叫液體表面張力壓力降。對于固定的塔來說,在正常操作中,塔壓力降主要隨上升氣體的流速大小而變化,有經驗表明,塔壓力降與氣體流速的平方成正比。


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