筛板精馏塔的工艺设计

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1、***大学化学化工学院2012届本科毕业论文1概述1.1蒸馏装置在化工生产中的应用在化工、石油、轻工等生产过程中，经常需要将液体混合物分离已达到提纯或回收有用组分的目的。分离均相混合液的方法有多种，其中蒸馏（distillation）是最常用的一种分离方法。在工业中，蒸馏分离液体混合物的应用非常广泛，如从发酵的醪液中提纯酒精；在石油的炼制中，从原油分离出汽油、煤油、柴油、润滑油等一系列产品；若溶质为某些气体的溶液，如氨水，也可用蒸馏分离；对于某些固体混合物，如脂肪酸类，可在加热融化后（必要时减压操作）用蒸馏方法分离[1]。1.2精馏原理图1-1t-x-y图简单蒸馏是单级分离过程，即对溶液

2、只进行一次部分汽化，故只能使混合液获得部分分离；而精馏则是对混合液同时进行多次部分汽化和部分冷凝相结合的操作，它可使溶液中的组分得到几乎完全的分离。精馏原理可用t-x-y图来说明，如图1-1所示，若将组成为xf、温度低于t1的混合液加热至温度t1（t1大于泡点），使混合液部分汽化，则所得气相组成为y1，液相组成为x1,由相图可知y1>xf>x1；若继续将组成为y1的气相部分冷凝到温度t2，则可得到组成为y2的气相和组成为x2的液相，y2>y1;若继续将组成为y2的气相部分冷凝到温度t3，则y3>y2。由此可见，气相混合物经多次部分冷凝后，在气相中即可得到较高浓度的易挥发组分。部分冷凝次数

3、越多，气相中易挥发组分的含量越高，若将组成为x1的液相加热到温度t′2,使其部分汽化，可得到组成为x＇２的液相，再将组成为x＇２的液相加热，升温至t＇３部分气化，又可得到组成为x＇３的液相，气相分离后得到的液相组成为x＇３

4、**大学化学化工学院2012届本科毕业论文图1-2筛板塔的操作情况常见的精馏塔分板式塔和填料塔两种形式。在板式塔中安装了若干层的塔板，每层塔板上保持有一定的液层高度，气、液两相通过塔板进行部分汽化和部分冷凝，在填料塔内则充填一定高度的填料层，气、液两相在被润湿的填料表面上进行部分汽化和部分冷凝。如图1-2所示为一层塔板上的操作情况，踏板上均匀分布这许多小孔，气体由下而上通过小孔，液体则通过上一层溢流管由上而下，在该层塔板上横向流过，再由本层溢流管进入下一层塔板，气液两相在塔板上进行充分接触完成液体的部分汽化和气体的部分冷凝操作。假设由n+1层塔板进入第n层塔板的气相组成和温度分别为yn+

5、1和tn+1，而由上一层塔板（n-1）进入第n层塔板的液相组成和温度分别为xn-1和tn-1,显然tn+1>tn-1，xn-1>xn+1。当组成为yn+1的气相和组成为xn-1的液相在第n层塔板上充分接触，使气液两相逐渐趋于平衡时，必然产生气相部分冷凝，其中部分难挥发组分冷凝进入液相，与此同时液相部分气化，其中部分易挥发组分汽化进入气相。结果使离开第n层塔板的气体中易挥发组分的含量高于进入该层塔板的气体的含量，即yn>yn+1；而离开第n层塔板的液相中易挥发组分的含量则低于进入该层塔板的液相含量，即xn

6、热，使塔板上的温度保持不变。如果气液两相在塔板上充分接触后使得离开该板的气液两相达到了平衡，则其气液相组成应符合汽液相平衡关系。这种塔板称为理论塔板。由此可见，气液两相相向通过精馏塔的每一层塔板时，就会在该塔板上完成一次部分汽化和部分冷凝操作，实现对物料的一次提纯。只要塔内有足够多的塔板数，使气液两相经过多次部分汽化和多次部分冷凝，就可在塔顶气相中得到较纯的易挥发组分，在塔底液相中获得较纯的难挥发组分，从而达到分离均相混合物的目的。从以上分析可知，上一层塔板下降的液体和下一层塔板上升的蒸气的充分接触是保证气液两相进行部分汽化和部分冷凝的必要条件。在精馏塔顶部装有冷凝器，使最后达到塔顶的气

7、体全部冷凝，冷凝后的液体部分作为产品，部分返回塔内，称为回流。在精馏塔底部装有再沸器，使到达塔底的液体部分作为产物，另一部分则被加热汽化，上升进入塔中。这样就为精馏过程创造了进行多次部分汽化和部分冷凝操作的条件。1.3常用的蒸馏装置在工业生产中，用于吸收和蒸馏的各种类型的板式塔。在吸收和蒸馏过程中，为了使蒸汽和液相有效接触，常常采用以下类型的板式塔[3]。1.3.1筛板31***大学化学化工学院2012届本科毕业论文在精馏和气体吸收