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1、分馏的原理分馏的原理 :混合液沸腾后蒸气进入分馏柱中被部分冷凝,冷凝液在下降途中与继续上升的 蒸气接触 , 二者进行热交换,蒸汽中高沸点组分被冷凝,低沸点组分仍呈蒸气上升 ,而冷凝液中低沸点组分受热气化,高沸点组分仍呈液态下降。结果就是上升的蒸汽中低沸点组分增多,下降的冷凝液中高沸点组分增多。如此经过多次热交换,就相当于连续多次的普通蒸馏。以致低沸点组分的蒸气不断上升,而被蒸馏出来; 高沸点组分则不断流回蒸馏瓶中,从而将它们分离分馏 就是分离几种不同沸点的挥发性物质的混合物的一种方法; 对某一混合物进行加热 ,针对混合物中各成分的不同沸点进行冷却分离成相对纯净的单一物质过程。过程中没有新物质生
2、成,只就是将原来的物质分离,属于物理变化。分馏实际上就是多次蒸馏 ,它更适合于分离提纯沸点相差不大的液体有机混合物。如煤焦油的分馏;石油的分馏。当物质的沸点十分接近时,约相差 20度 , 则无法使用简单蒸馏法,可改用分馏法。分馏柱的小柱可提供一个大表面积予蒸气凝结就是进行精馏的一种塔式汽液接触装置,又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。蒸气由塔底进入。蒸发出的气相与下降液进行逆流接触, 两相接触中 ,下降液中的易挥发( 低沸点 ) 组分不断地向气相中转移, 气相中的难挥发 ( 高沸点 ) 组分不断地向下降液中转移, 气相愈接近塔顶 , 其易挥发
3、组分浓度愈高 , 而下降液愈接近塔底 , 其难挥发组分则愈富集 , 从而达到组分分离的目的。由塔顶上升的气相进入冷凝器, 冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中 , 其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体 , 其中的一部分送入再沸器 , 加热蒸发成气相返回塔中 , 另一部分液体作为釜残液取出。精馏原理(Principle of Rectify)蒸馏的基本原理就是将液体混合物多次部分气化与部分冷凝, 利用其中各组份挥发度不同( 相对挥发度, ) 的特性, 实现分离目的的单元操作。蒸馏按照其操作方法可分为: 简单蒸馏、闪蒸、精馏与特殊精馏等。本节以两组分的混合物系为研究对象, 在分析
4、简单蒸馏的基础上, 通过比较与引申 , 讲解精馏的操作原理及其实现的方法, 从而理解与掌握精馏与简单蒸馏的区别 ( 包括 : 原理、操作、结果等方面) 。在逆流接触的气- 液反应器或传质分离设备中, 气体从下往上流动。当气体的流速增大至某一数值, 液体被气体阻拦不能向下流动, 愈积愈多 , 最后从塔顶溢出, 称为液泛。产生液泛时的气体速度或连续相速度称为液泛速度称为液泛点。在设计设备时, 必须使设备的操作不致发生液泛; 这种操作状态淹塔直径一定的塔, 可供气、液两相自由流动的截面就是有限的。二者之一的流量若增大到某个限度, 降液管内的液体便不能顺畅地流下; 当管内的液体满到上层板的溢流堰顶时,
5、 便要漫到上层板, 产生不正常积液, 最后可导致两层板之间被泡沫液充满。这种现象, 称为液泛 , 亦称淹塔。分馏的原理液泛开始时 , 塔的压降急剧上升, 效率急剧下降。随后塔的操作遭到破坏。促成液泛的因素主要有以下两个:a、降液管内液体倒流回上层板由于塔板对上升的气流有阻力, 下层板上方的压力比上层板上方的压力大, 降液管内泡沫液高度所相当的静压头能够克服这一压力差时 , 液体才能往下流。当液体流量不变而气体流量加大 , 下层板与上层板间的压力差亦随着增加, 降液管内的液面随之升高。若气体流量加大到使得降液管内的液体升高到堰顶, 管内的液体便不仅不能往下流 , 反面开始倒流回上层板, 板上便开
6、始积液; 加以操作时不断有液体从塔外送入 , 最后会使全塔充满液体。就形成了液泛。若气体流量一定而液体流量加大 , 液体通过降液管的阻力增加, 以及板上液层加厚 , 使板上下的压力差加大 , 都会使降液管内液面升高, 从而导致液泛。b、过量液沫夹带到上层板气流夹带到上一层板的液沫, 可使板上液层加厚 , 正常情况下 , 增加得并不明显。在一定液体流量之下, 若气体流量增加到一定程度 , 液层的加厚便显著起来( 板上液体量增多 , 气泡加多、加大 ) 。气流通过加厚的液层所带出的液沫又进一步加多。这种过量液沫夹带使泡沫层顶与上一层板底的距离缩小,液沫夹带持续地有增无减, 大液滴易直接喷射到上一层
7、板 , 泡沫也可冒到上一层板, 终至全塔被液体充满。以上两种促成液泛的原因中,比较常见的就是过量液沫夹带。夹带液泛 :过量液沫夹带到上层板气流夹带到上一层板的液沫 ,可使板上液层加厚 ,正常情况下 ,增加得并不明显。 在一定液体流量之下 ,若气体流量增加到一定程度 ,液层的加厚便显著起来 (板上液体量增多 ,气泡加多、加大 )。气流通过加厚的液层所带出的液沫又进一步加多。 这种过量液沫夹带使泡沫层顶与上一层板底的距离缩小 ,液沫夹带持续地有增无减 ,大液滴易直接喷射到上一层板 ,泡沫也可冒到上一层板 ,终至全塔被液体充满。溢流液泛 : 降液管内液体倒流回上层板 由于塔板对上升的气流有阻力 ,
8、下层板上方的压力比上层板上方的压力大 , 降液管内泡沫液高度所相当的静压头能够克服这一压力差时 , 液体才能往下流。 当液体流量不变而气体流量加大 , 下层板与上层板间的压力差亦随着增加 , 降液管内的液面随之升高。若气体流量加大到使得降液管内的液体升高到堰顶 , 管内的液体便不仅不能往下流 , 反面开始倒流回上层板 , 板上便开始积液 ; 加以操作时不断有液体从塔外送入 , 最后会使全塔充满液体。就形成了液泛。若气体流量一定而液体流量加大 , 液体通过降液管的阻力增加 , 以及板上液层加厚 , 使板上下的压力差加大 , 都会使降液管内液面升高 , 从而导致液泛。液泛定义 : 液体进塔量大于出
9、塔量 , 结果使塔内不断积液 , 直至塔内充满液体 , 破坏塔内正常操作 , 称为液泛。液泛包括 : 夹带液泛、溢流液泛。1) 夹带液泛原因 : 由液沫夹带引起汽速过大。影响液泛气速u F 的因素 :分馏的原理与板间距HT 有关 :H TuF。与液量有关 :V LuF 。与物系性质有关: 易发泡 ,u F 。适宜气速 :u=(0 、 7-0 、 8)u F ,u/u F液泛分率。2) 溢流液泛 ( 降液管液泛 )原因 : 由降液管通过液体能力不够而引起液量过大。综上所述 , 造成液泛的原因主要就是液量过大、板压降过大2、严重漏液当气体孔速过小或气体分布不均匀时, 使有的筛孔无气体通过体由筛孔漏下。( 即气量过大) 或降液管堵塞。, 从而造成液体短路, 大量液气量过小 ;产生原因塔板开孔率大。1、液沫夹带主要影响因素:气量 夹带量板间距 HT 夹带量要求液沫夹带量eG0、 1kg 液沫 /kg 干气2、气泡夹带原因 : 液体在降液管中停留时间过短, 气泡来不及解脱3、气体沿塔板的不均匀流动1) 液面有落差与液层波动, 引起气体分布不均匀。2) 液层厚 , 阻力大 , 汽速小 ;3) 液层薄 , 阻力小 , 汽速大。, 而被液体卷入下层塔板。