福建二手精馏塔 蒸馏塔

精馏
精馏是利用混合物中各组分挥发度不同而将各组分加以分离的一种分离过程，常用的设备有板式精馏塔和填料精馏塔。精密精馏的原理及设备流程与普通精馏相同，只是待分离物系中的组分间的相对挥发度较小(<1.05~1.10),因而采用高效精密填料以实现待分离组分的分离提纯。在单离香料的生产原料一天然精油中经常有同分异构体并存的情况，例如在香叶油、玫瑰油、玫瑰草油等天然精油中同时存在的香茅醇和玫瑰醇就是旋光异构体。这些同分异构体的沸点差比较小,用一般的精馏过程很难实现这种单离香料的有效分离,因此精密精馏在单离香料的生产中有着广泛的应用。在精密精馏塔中使用的高效填料包括Q 网环(Dixon)填料、网鞍(McMahon)填料等散装填料和以丝网波纹填料(Sulyer 填料)为代表的规整填料。这些填料的比表面大,润湿性好,持液量和流体阻力都小，但是散装填料塔的直径不宜太大，否则传质分离效率会急剧下降，此即填料塔的“放大效应”。规整填料的放大效应较小，因此丝网波纹规整填料的应用越来越广泛。 [1]
中文名 精馏 外文名 rectification 属 性蒸馏方法 用 于 化工、制药、冶金等部门 分 为连续精馏和间歇精馏 学 科 化工
目录
1 精馏原理
2 分类
3 设备与工艺
4 操作评价
5 精馏计算
? 图解法
? 严格计算法
精馏原理
精馏通常在精馏塔中进行，气液两相通过逆流接触，进行相际传热传质。液相中的易挥发组分进入气相，气相中的难挥发组分转入液相，于是在塔顶可得到几乎纯的易挥发组分，塔底可得到几乎纯的难挥发组分。料液从塔的中部加入，进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步增浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分，称为提馏段。从塔顶引出的蒸气经冷凝，一部分凝液作为回流液从塔顶返回精馏塔，其余馏出液即为塔顶产品。塔底引出的液体经再沸器部分气化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比称为回流比，其大小会影响精馏操作的分离效果和能耗。
分类编辑
根据操作方式，精馏可分为连续精馏和间歇精馏；根据混合物的组分数，可分为二元精馏和多元精馏；根据是否在混合物中加入影响气液平衡的添加剂，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）。若伴有化学反应，则称为反应精馏。在有色金属冶金中，精馏成功地用于粗锌的精炼。工业上还常将金属转变为氯化物然后经精馏
设备与工艺
双组分混合液的分离是简单的精馏操作。典型的精馏设备是连续精馏装置（图1），包括精馏塔、再沸器、冷凝器等。精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝,部分凝液作为回流液返回塔顶,其余馏出液是塔顶产品。
图1 连续精馏装置的流程图
图1 连续精馏装置的流程图
1.再沸器 2. 精馏塔 3. 塔板4. 进料预热器 5. 冷凝器6.塔顶产品冷却器 7. 塔底产品冷却器
位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。进料加在塔的中部,进料中的液体和上塔段来的液体一起沿塔下降，进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分，称为提馏段。两段操作的结合，使液体混合物中的两个组分较完全地分离，生产出所需纯度的两种产品。当使n组分混合液较完全地分离而取得n个高纯度单组分产品时，须有n-1个塔。
精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应用。回流包括塔顶高浓度易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。汽液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在塔的两端分别得到相对纯净的单组分产品。塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比，称为回流比，它是精馏操作的一个重要控制参数，它的变化影响精馏操作的分离效果和能耗。
操作评价
评价精馏操作的主要指标是：①产品的纯度。板式塔中的塔板数或填充塔中填料层高度，以及料液加入的位置和回流比等，对产品纯度均有一定影响。调节回流比是精馏塔操作中用来控制产品纯度的主要手段。②组分回收率。这是产品中组分含量与料液中组分含量之比。③操作总费用。主要包括再沸器的加热费用、冷凝器的冷却费用和精馏设备的折旧费，操作时变动回流比，直接影响前两项费用。此外，即使同样的加热量和冷却量，加热费用和冷却费用还随着沸腾温度和冷凝温度而变化，特别当不使用水蒸气作为加热剂或者不能用空气或冷却水作为冷却剂时，这两项费用将大大增加。选择适当的操作压力，有时可避免使用高温加热剂或低温冷却剂（或冷冻剂），但却增添加压或抽真空的操作费用。
精馏计算
主要是精馏塔的计算。不论是板式塔或是填充塔，通常都按分级接触传质的概念来计算理论板数。对于双组分精馏塔的设计计算，通常给定的设计条件有:液体混合物（料液）的量F和浓度xf（以易挥发组分的摩尔分率表示），以及塔顶和塔底产品的浓度xd和xw。计算所需的理论板数NT和实际板数NP 。计算前必须先确定合理的回流比。理论塔板数的计算方法有：
图解法
常用的是麦凯勃－蒂利图解法（美国W.L.麦凯勃和E.W.蒂利在1925年合作设计的双组分精馏理论板计算的图解方法）用于双组分精馏计算。此法假定流经精馏段的汽相摩尔流量V和液相摩尔流量L以及提馏段中的汽液两相流量V′和L′都保持恒定。此假定通常称为恒摩尔流假定，它适用于料液中两组分的摩尔汽化潜热大致相等、混合时热效应不大、而且两组分沸点相近的系统。图解法的基础是组分的物料衡算和汽液平衡关系。
严格计算法
随着精馏技术日趋成熟和生产规模的扩大，具有多股加料和侧线抽出等特殊功能以及具有侧塔和中间再沸器等的各种复杂的精馏塔相继出现。现今越来越需要对精馏作出严格计算，以了解塔内温度、流量和浓度的变化，达到更合理的设计和操作。电子计算机的应用，为严格计算法提供了条件。各种严格计算法均基于四类基本方程：即组分物料衡算式、汽液相平衡关系、归一方程（汽相及液相中各组分摩尔分率之和为 1）和热量衡算方程。对每块理论板都可以建立这些方程，组成一个高维的方程组，然后依靠电子计算机求解。根据不同的指定条件，原则上此方程组可用于新塔设计或对现有塔的操作性能核算。

塔设备
具有一定形状（截面大多是圆形）、一定容积、内外装置一定附件的容器。
塔设备是石油、化工、医药、轻工等生产中的重要设备之一，在塔设备内可进行气液或液液两相间的充分接触，实施相间传质，因此在生产过程中常用塔设备进行精馏、吸收、解吸、气体的增湿及冷却等单元操作过程。
中文名 塔设备 外文名 tower；column 又 称塔器 类 别化工设备
一类塔形的化工设备。
用以使气体与液体、气体与固体、液体与液体或液体与固体密切接触，并促进其相互作用，以完成化学工业中热量传递和质量传递过程。
所采用材料必须对被处理的物料具有耐腐蚀性能。并按其所能承受的压力进行设计。
根据其结构可分为板式塔和填料塔二类。
常用的有泡罩塔、填料塔、筛板塔、淋降板塔、浮阀塔、凯特尔塔（Kittel tower）、槽形塔（S型塔）、舌型塔、穿流栅板塔、转盘塔以及导向筛板塔等。
应用于蒸馏、吸收、萃取、吸附等操作。

分馏塔
分馏塔是进行蒸馏的一种塔式汽液装置，又称为蒸馏塔(distillating column)。分馏塔有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作类型又可分为连续分馏塔与间歇分馏塔两种。 [1]
中文名 分馏塔 外文名 fractionating tower 类 型 冶金设备 工作原理 增大液相混合物的热交换面积 布置原则 大部分为室外布置 应用学科 冶金术语
目录
1 布置注意事项
2 分馏塔的布置
? 本体布置
? 其他设备布置
3 工作原理
4 操作指南
布置注意事项
分馏塔系统包括分馏塔本体(一般称保冷箱)，氨水预冷器组，加温解冻系统及液氧系统等。该系统的设备大部分是室外布置。
分馏塔系统的布置一般注意事项如下所示：
（1）要考虑安全防火距离与安装检修场地。
（2）一些经常操作的室外设备须有安全可靠的梯子平台，例如加温解冻系统的设备及阀门，空气冷却塔、水冷却塔的窥视镜，中压储气器的进出口阀门处等部位。
（3）对一些室外设备的某些部位，如一次仪表元件，电机及其传动部分，空气冷却塔、水冷却塔的液面控制装置，分馏塔主操作面及其主要阀门等处要有防止雨雪风沙侵袭的措施或行之有效的保温防冻措施。
分馏塔的布置
本体布置
（1）根据操作实践证明，小型空分设备的分馏塔不宜采取室外布置。因这些小型分馏塔的操作阀门、控制仪表等制造厂原设计都是就地工作的，冷箱结构也按室内安装设计；若布置到室外时，反而要增加一系列措施而操作维护又不方便。
（2）室外安装的分馏塔，其保冷箱与主控室之间的过道宽度可根据具体情况而定，一般不小于两米。宽度太小时，将影响分馏塔基础周围排液管地沟及架空的氧、氮和空气管道的布置，同时也影响分馏塔平台上一次仪表柜的布置与人行畅通。两套分馏塔之间的距离与车间内部设备布置方式有关，当为同类型设备集中布置时，分馏塔之间距离不宜过大。此外在分馏塔周围布置设备时，仍应遵守在分馏塔四周至少在一侧留有较大的空地的原则。
（3）分馏塔的立面布置，实际上决定于分馏塔基础的作法。为了防止分馏塔正常或事故状态下的冷损量通过基础传至下部土壤，使土壤冻结造成基础的破坏事故。目前一般采用三种基础形式，即地上带通风孔式，地下集中通风孔式和地下实体式。
地上带通风孔基础的优点是操作灵活，正常情况下可借环境空气在通风管内自然对流散冷而使基础处于正温或近似正温中，如有需要时也可借强制循环的气体输入热量。其缺点是由于基础抬高造成机器间平台与主控室地坪之间的高差。一般要求基础高出地面的高度不大于一米。
地下集中通风孔式基础是利用或制动风机的空气在通风孔内强制循环达到输入热量的目的。该型基础的适应性强，强制循环的传热效果较好，但它也有不易检查及冷损较大的缺点。
地下实体式基础全部依靠隔冷层隔绝保冷箱内冷量的下传。由于绝热材料的导热系数及隔冷层的施工情况等都不易达到理论上的要求，故某些厂的隔冷层虽厚达1.5米但仍不能使基础下部土壤处于正温；除了非冻胀性土壤外，一般不采用此种型式。
其他设备布置
（1）氮水预冷器组布置时应注意水冷却塔排出的污氮已被水蒸气所饱和，故排气时水滴常随污氮排出滴下或随凤飘扬，使分馏塔周围经常处于淋雨和潮湿状态，造成设备和管道锈蚀。为避免此现象，应使水冷却塔的污氮排出口处于下风方向。
（2）加温系统配管复杂，风机运转噪声较大。一般情况下，风机宜与该系统的其他设备(如干燥器、加热器等)就地布置或布置在靠近该系统设备的付跨中，但不希望将风机置于主控室的楼下，以免运转噪声传入主控室。当加温系统采用罗茨风机时，应在风机吸入侧及排出侧装设消音器，减少噪声，此种消音器，国内已有系列产品可供选用。当两套分馏塔合用一套加温解冻系统时，宜把该系统布置在两套分馏塔的中间。
（3）液氧系统应布置在靠近分馏塔的附近，以使管道的冷损小。液氧管道应有良好的补偿能力及隔冷层，隔冷材料不应采用可燃材料如沥青矿渣棉之类。
液氧、液空排放坑宜设在分馏塔附近不影响空分基础的一侧，排放坑上应有密闭的盖，并有一定高度的排放液氧蒸气的引出管。 [2]
工作原理编辑
（1）空气分离的基本原理
低温精馏是气体分离的主要方法。它是先将气体混合物冷凝为液体，然后再按各组分沸点的不同将它们分离。
（2）空气的蒸发和冷凝过程
液化空气的蒸发可以得到比液体原含氮量高的气体，也可以得到比液体原含氧量高的富氧液体。
液化空气的蒸发右有两种情况：①蒸发的蒸气在整个过程中小从容器中取出(简单蒸发)，而是同原液体同时存在及相接触；②蒸发的蒸气从容器中部分地放出(分部蒸发)，放出的量可以是无限小。而空气在街闭容器中等压下的简单冷凝过程，是上述蒸发过程的逆过程。
分析这种方式可知：采用简单蒸发(冷凝)的方法是不能实现氧、氮分离的。
（3）空气的分部蒸发(冷凝)过程
所谓分部蒸发是指液化空气在蒸发过程中不断地将蒸发的蒸气引出，后可获得含氧量较高的液氧，实现空气分离。而分部冷凝是分部蒸发的逆过程。采用这种方法可获得数量极少浓度较高的液氧(气氮)产品。
（4）分凝过程
如上如述，分部蒸发(冷凝)过程可以获得数量很少浓度较高的液氧(气氮)产品。分部蒸发是一个吸热过程。而分部冷凝是一个放热过程。如果把这两个过程结合起来在同一个设备中进行，就可获得高纯度的氧和氮产品，这就是分凝过程。从理论上讲，使用这种方法，产品的纯度接近100%。但在实际过程中，仅用这种方法生产，其产品质量是不高的，这是因为，由于设备和时间、速度的影响，导致容器内液体空气与气体的质交换不能无限充分。
（5）空气的精馏
①空气的精馏过程
为了克服分凝过程的缺点，提高产品的纯度，就必须增加气液间进行质量和热量交换的时间，这就提出了精馏的方法。所谓精馏就是把液体混合物同时并多次地部分汽化和部分冷凝的过程。使低沸点组分(氮)不断地从液相蒸发到气相中去，同时使高沸点组分(氧)不断地从气相冷凝到液相中，后实
现两种组分的分离。这一过程可按如右图所示的精馏过程简图来说明。
②精馏塔的作用
右图所示过程仅仅说明了精馏过程的基本概念，实际过程还要复杂些。为了使气、液接触后能接**衡状态，就必须要增大气液接触面积和增长接触时间。为此，精馏过程一般是通过专门的设备即精馏塔来实现的。精馏塔为圆柱形简体，其中设置许多层相互平行的塔板。目前在制氧机中所用的精馏塔主要是筛板塔。筛板塔的主要作用是使不平衡的蒸气与液体在板卜进行热质交换，并趋向平衡；使趋向平衡的蒸气继续L升，液体继续下流，即把趋向平衡的两相流分开，然后在相邻的塔板上再进行新的接触。
操作指南
如果将蒸气凝成的液体重新蒸馏，即又进行一次气液平衡，再度产生的蒸气中，所含的易挥发物质组分又有增高，同样，将此蒸气再经冷凝而得到的液体中，易挥发物质的组成当然更高，这样我们可以利用一连串的有系统的重复蒸馏，后能得到接近纯组分的两种液体。 应用这样反复多次的简单蒸馏，虽然可以得到接近纯组分的两种液体，但是这样做既浪费时间，且在重复多次蒸馏操作中的损失又很大，设备复杂，所以，通常是利用分馏柱进行多次气化和冷凝，这就是分馏。而分馏塔就是对混合挥发液体（例如石油）进行分馏的一种化工设备。

深低温精馏塔
深低温精馏塔是深低温设备中利用液化原料气各组分沸点不同，通过多次部分冷凝和部分蒸发分离气体组分的设备。
中文名 深低温精馏塔 利 用 液化原料气各组分沸点不同 按结构形式 筛板塔、泡罩塔、浮阀塔等 工作原理 精馏操作
目录
1 定义
2 工作原理
3 浮阀塔
定义
深低温设备中利用液化原料气各组分沸点不同，通过多次部分冷凝和部分蒸发分离气体组分的设备。深低温精馏塔按结构形式有筛板塔、泡罩塔、浮阀塔和填料塔等型式。
工作原理
精馏操作时，塔顶必须具有下流液体，底部塔釜必须有连续上升的蒸气，并使各层塔板气液接触，进行质量和热量交换，不断地进行部分蒸发和部分冷凝，从而使上升蒸气中低沸点组分越来越浓，从而得到所需要的纯气体;同时下流液体中高沸点组分越来越浓,从而得到所需要的纯液体。液态空气精馏塔中设置有多层塔板（如筛板塔）。塔板上气液接触时，上升蒸气从上一块塔板下流的温度较低的液体中获得冷量，蒸气中高沸点组分（氧）就部分冷凝而进入液体中，液体中的氧组分就增多，而液体则从蒸气中得到热量，其中低沸点组分(氮)就被部分蒸发，而使气体中氮组分增多。精馏塔的每层塔板是气、液两相进行质量和热量交换的场所。精馏过程就是通过精馏塔内多块塔板的热量和质量交换作用而实现的。终在塔的底部获得液氧，在塔的顶部得到高纯度气氮。

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