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液体精馏的综述



液体精馏塔精馏概述

本章讨论分离均相液体混合物最常用最重要的方法—液体蒸馏及精馏塔精馏。同学们以后要注意蒸馏及精馏的区别。

1)蒸馏及精馏塔精馏的分离依据

液体均具有挥发成蒸汽的能力,但各种液体的挥发性各不相同。习惯上,将液体混合物中的易挥发组分A称为轻组分,难挥发组分B则称为重组分。将液体混合物加热至泡点以上沸腾使之部分汽化必有 ;反之将混合蒸汽冷却到露点以下使之部分冷凝必有 。上述两种情况所得到的气液组成均满足

部分汽化及部分冷凝均可使混合物得到一定程度的分离,它们均是籍混合物中各组分挥发性的差异而达到分离的目的,这就是蒸馏及精馏塔精馏分离的依据。

2)工业蒸馏过程

平衡蒸馏(闪蒸)

平衡蒸馏又称闪蒸,系连续定态过程,其流程如图9-1。原料经泵加压后连续地进入加热炉,在加热炉内被加热升温至高于分离器压力下的沸点,然后经节流阀减压至预定压强。由于压强的突然降低,液体成为过热液体,其高于沸点的显热随即转变为潜热发生自蒸发,液体部分汽化。气、液两相在分离器中分开,气相为顶部产物,其中难挥发组分获得了增浓。

简单蒸馏

简单蒸馏为间歇操作过程,如图9-2。将一批料液加入蒸馏釜中,在恒压下加热至沸腾,使液体不断汽化。陆续产生的蒸汽经冷凝后作为顶部产品,其中易挥发组分相对地富集。在蒸馏过程中,釜内液体的易挥发组分含量不断下降,蒸汽中易挥发组分的含量也相应地随之降低。因此,通常是分罐收集顶部产物,最终将釜液一次排出。

3)讨论几个问题

平衡蒸馏及简单蒸馏产生的汽液相其组成服从什么关系?对了,是气液相平衡关系,故后面要讨论蒸馏的气液相平衡关系,这是蒸馏计算的基础。此外,蒸馏时各股物料和各组分还应满足另一种关系,是什么关系?对了,是物料衡算关系,故蒸馏计算最基本的两个关系就是汽液相平衡关系和物料衡算,请同学们要认真学习掌握。

平衡蒸馏和简单蒸馏能否实现高纯度的分离,为什么?不能,因为平衡蒸馏只经过一次部分汽化,但其为间歇过程,顶部蒸汽组成随釜液组成的降低而降低,得不到高纯度的顶部产品,虽然可得到高纯度的底部产品,但其量很小。

如何蒸馏可得到高纯度的产品?利用多次部分汽化与多次部分冷凝可分离得到高纯度的产品。

能否利用多次平衡蒸馏或多次简单蒸馏实现高纯度分离?为什么?不能,因为:a、设备流程太复杂,不经济且操作不便;b、中间产品量多,最后得到的高纯度产品量很少。

工业上如何利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理实现连续的高纯度分离,而流程又不太复杂呢?利用精馏(在塔设备内完成,可以是板式塔、也可以是填料塔)本章在简单介绍平衡蒸馏与简单蒸馏后,将重点讨论混合液的精馏塔精馏问题,也就是说精馏塔精馏是本章的重点。

4)精馏操作的费用和操作压强

蒸馏和精馏都是通过气化、冷凝达到分离提浓的目的的。液体加热气化需要耗热,气相冷凝则需要提供冷却量,因此,蒸馏和精馏都是能耗很高的单元操作,采用何种措施达到节能降耗是精馏过程研究的重要任务。此外,蒸馏过程中的液体沸腾温度和蒸汽冷凝温度均与操作压强有关,故工业蒸馏的操作压强应进行适当的选择。加压精馏塔精馏可使冷凝温度提高以避免使用费用很高的冷凝器或者在常压下为气态混合物(如烷、烃类混合物),沸点很低,需加压使其成液态后才能精馏分离;减压精馏可使沸点降低以避免使用高温载热体,沸点高且又是热敏性混合物精馏宜用减压精馏;除上述情况外以外一般用常压精馏。


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