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精馏塔相关知识问答



1、温度的几种表示方法?他们之间怎样互相换算?

精馏塔精馏操作中,温度的数值是一个重要的指标,如进料温度、塔顶温度、塔釜温度、回流温度等等。为了测量温度数值的高低,根据不同的原理,生产了多种型式的温度计。国内目前通用摄氏温标,它的单位记做℃。也有采用华氏温标的,它的单位计数℉。

摄氏度和华氏度之间的换算:

℉=(℃×9/5)+32

℃=(℉-32) ×5/9


除了摄氏温标外,在精馏有关计算时,往往采用绝对温度,即摄氏温度的数值再加上273.16(有时简化273)后所得的数值,它的单位记做K,换算方式如下:

K= ℃+273.16。


显然,摄氏温度改变1°时,等于绝对温度也改变了1°。


2、什么是压强?什么是表压、真空度和绝压?

物体单位表面上受到的力称为压力强度,简称压强。工厂里习惯上把压强叫做压力,从科学的定义来说这种叫法是不严密的。我们在使用这个术语的时候,要特别注意,它不是物体表面受力的总和。而是每一单位表面上受的力。严格地说,对于表面受的力在方向上有规定,是以与表面垂直方向的力为准,如果不是,则要进行换算。


工厂里,开口接通大气的设备,为常压设备,承受的压力为大气压力,压力表的读数为0。受压超过大气压力的设备和物料,压力表的读数只是超过大气压力的那部分的数值,这个数值称为表压;而受压低于大气压力的设备和物料,如减压蒸馏塔,压力表指示的是低于大气压力的差值,此值称为真空度。


为此,把设备和物料实际所受的压力规定为绝对压力简称绝压。


对于受压超过大气压力的系统,其绝对压力为:  P绝=P大气+P表


对于受压低于大气压力的系统,则:P绝=P大气-P真空度


3、什么是相和相平衡?

相就是指在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分,不同相之间,往往有一个相界面,把不同的相分别开。如,水和冰混合在一起,水为液相,冰为固相;空气为多种气体的混合物,只具有一相;糖溶解在水里形成糖水,形成均匀一相,若糖有不溶解的,就形成为两相。


在一定的温度和压力下,如果物料系统中存在两个和两个以上的相,物料在各相的相对量以及物料中各组分在各相中的浓度不随时间变化,我们称系统处于平衡状态。平衡时,物质还是在不停的运动,但是,各相的量和各组分在各相的浓度不随时间变化,当条件改变时,将建立起新的相平衡,因此相平衡是运动的、相对的,而不是静止的、绝对的。


例如,在精馏塔板上温度较高的气体和温度较低的液体相互接触时,要进行传质、传热,其结果是气体部分冷凝,形成的液相中高沸点组分的浓度不断增加。塔板上液体部分气化,形成的气相中低沸点组分的浓度不断增加。但是这个传质、传热过程并不是无止境的,当汽液两相达到平衡时,其各组分的两相的组成就不再随时间变化了。


精馏过程中汽、液两相能否达到平衡状态呢?一般是达不到的。因为在实际塔板上汽液两相的接触时间和接触面积是有限的。


如,汽液相中低沸点组分的浓度总是要比处于相平衡时汽相中低沸点组分的浓度低一些。而相平衡是塔板上汽、液两相传热、传质的理想状况。当实际情况与理想状况愈接近时,该板的分离效果愈好。


4、什么是精馏?精馏的原理是什么?

把液体混合物进行多次部分气化,同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝,使混合物分离成为所要求组分的操作过程称为精馏。


为什么把液体混合物进行多次部分气化同时又多次部分冷凝,就能分离为纯或比较纯的组分呢?


由于液体混合物中所含组分的沸点不同,当其在一定温度下部分气化时,因低沸点物易于气化,故它在气相中的浓度较液相高,而液相中高沸点物的浓度较气相高。这就改变了汽液两相的组成。当对部分气化所得的蒸汽进行部分冷凝时,因高沸点物易于冷凝,使冷凝液中高沸点物


的浓度较气相高,而未冷凝气中低沸点物的浓度比冷凝液中要高。这样多次地进行部分气化和部分冷凝,将最终在液相中留下基本上是高沸点,在气相中留下基本是低沸点组分。由此可见,部分气化和部分冷凝,都使汽液相的组成发生了变化,多次部分气化和多次部分冷凝同时进行,就可以将混合物分离为纯的或比较纯的组分。

塔内所发生的传质、传热过程如下:


(1)汽液两相进行热的交换--利用部分气化所得气体混合物中的热来加热部分冷凝所得的液体混合物;


(2)气、液两相在热交换过程中同时进行质的交换。温度较低的液体混合物被温度较高的气体混合物加热而部分汽化。此时,因挥发能力的差异,低沸点组分比高沸点组分挥发的多,结果表现为低沸点组分从液相转入气相,气相中易挥发。


5、什么是回流比?

在精馏过程中,混合液加热后所产生的蒸汽由塔顶蒸出,进入塔顶冷凝器。蒸汽在此冷凝成液体,将其中一部分冷凝液返回塔顶沿塔板下流,这部分液体就叫回流液;将另一部分冷凝液从塔顶采出,作为产品。回流比就是回流液体量与采出量的重量比,通常以R来表示,即


R=L/D


式中:

R-回流比;

L-单位时间内塔顶回流液体量,公斤/小时

D-单位时间内塔顶采出量,公斤/小时


6、什么是最小回流比?

在规定的分离要求下,即塔顶、塔釜采出的组成为一定时,逐渐减少回流比,此时所需理论板数将逐渐增加。当回流比减小到某一数值时,所需理论板数增加至无穷多,这个回流比的数值,称为完成该预定分离任务的最小回流比。它是精馏塔的设计计算中的重要数据之一,通常操作时的实际回流比取为最小回流比的1.3-2倍。

7、什么是全回流?

在精馏操作中,把停止塔进料、塔釜出料,将塔顶冷凝液全部作为回流液的操作,称为全回流。全回流操作,多半用在精馏塔的开车初期,或用在生产不正常的自身循环操作中。

8、最适宜回流比是怎样确定的?

对于固定分离要求的过程来说,当减小回流比时,运转费用(主要表现在塔釜加热量和塔顶冷量)将减少,但所需塔板数增多,塔的投资费用增大;反之,当增加回流比时,可减少塔板数,却增加了运转费用。因此,要选择一个最适宜的回流比,以使投资费用和经常运转的操作费用之总和在特定的条件下为最少。一般情况下,最适宜的回流比取为最小回流比的1.3-2倍。

9、什么是精馏塔的压力降?

所谓精馏塔的压力降,就是平时所说的塔釜和塔顶的压力差。对板式塔来说,塔板压降主要是由三部分组成的,即干板压力降、液层压力降和克服液体表面张力的压力降。塔釜与塔顶的压力差是全塔每块塔板压力降的总和。


所谓干板压力降,就把精馏塔内上升的气体(或蒸气)通过没有液体存在的塔板时,所产生的压力降;当气体穿过每层塔板上的液体层时产生的压力降,叫做液层压力降;气体克服液体表面张力所产生的压力降,叫做液体表面张力压力降。对于固定的塔来说,在正常操作中,塔压力降主要随上升气体的流速大小而变化,塔压力降与气体流速的平方成正比。


10、什么是空塔速度?

空塔速度是指单位时间内精馏塔上升蒸汽的体积与塔截面积的比,即是塔内上升蒸汽在单位时间内流动的距离。


空塔速度是影响精馏操作的重要因素之一。对于已经确定的塔来说,如果在允许范围内提高空塔速度,则能提高塔的生产能力。当空塔速度提高到一定限度时,汽液两相在塔板上因接触时间短,而且产生严重的雾沫夹带,破坏塔的正常操作。一般是以雾沫夹带量不大于10%来确定空塔速度,称为最大允许速度。


当空塔速度过低时,不利于气体穿过孔道,甚至托不住上层塔板的液体,塔板上的液体可以通过升气孔倒流至下层塔板,这种现象通常称为液体漏液。漏液严重时,会降低精馏塔的分离效率。


END
上一信息:精馏塔操作分析  

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