传质分离技术完整版课件全套ppt教程(最新).ppt

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1、项目一项目一 蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏操作入门知识任务目标：任务目标：认识常见的气液传质设备认识常见的气液传质设备精馏塔；精馏塔；了解精馏塔的作用及主要结构；了解精馏塔的作用及主要结构；掌握板式精馏塔常见的类型及特点；掌握板式精馏塔常见的类型及特点；了解精馏装置工艺流程及主要附属设备。了解精馏装置工艺流程及主要附属设备。技能要求：技能要求：能从外观上认识精馏塔，并能指出其附属设备。能从外观上认识精馏塔，并能指出其附属设备。能认识常见的塔板类型，并能指出精馏塔内部的主要构造；能认识常见的塔板类型，并能指出精馏塔内部的主要构造；能绘制并说明连续精馏的工艺流程简图。能绘制并说

2、明连续精馏的工艺流程简图。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏操作入门知识一、精馏塔的感性认识一、精馏塔的感性认识 塔设备主要用于塔设备主要用于蒸馏、吸收、解析、蒸馏、吸收、解析、萃取等典型的传质单萃取等典型的传质单元操作过程中，也称元操作过程中，也称气液传质设备，广泛气液传质设备，广泛应用于炼油、石油化应用于炼油、石油化工、医药、食品及环工、医药、食品及环境保护等工业领域。境保护等工业领域。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏操作入门知识一、精馏塔的感性认识一、精馏塔的感性认识（1 1）地点的选择）地点的选择（2 2

3、）指导方式）指导方式（3 3）实习主要内容）实习主要内容（4 4）时间安排）时间安排（5 5）成绩评定）成绩评定l感性认识的主要内容：感性认识的主要内容：乙酸乙酯化工综合实训装置乙酸乙酯化工综合实训装置传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏操作入门知识一、精馏塔的感性认识一、精馏塔的感性认识1.1.按操作压力按操作压力-常压塔、加压塔、减压塔常压塔、加压塔、减压塔2.2.按单元操作按单元操作精馏塔、吸收塔、萃取塔精馏塔、吸收塔、萃取塔3.3.按塔内气液接触部件结构型式按塔内气液接触部件结构型式-板式塔板式塔、填料塔、填料塔 l塔设备的分类塔设备的分类传质分离

4、技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏操作入门知识一、精馏塔的感性认识一、精馏塔的感性认识塔塔设设备备的的分分类类传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏操作入门知识一、精馏塔的感性认识一、精馏塔的感性认识塔塔设设备备的的分分类类传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏操作入门知识二、板式精馏塔的主要结构二、板式精馏塔的主要结构 一个完整的板式塔主要由圆一个完整的板式塔主要由圆柱形塔体、塔板、降液管、溢流柱形塔体、塔板、降液管、溢流堰、受液盘及气体和液体进、出堰、受液盘及气体和液体进、出口管等部件组

5、成，同时考虑到安口管等部件组成，同时考虑到安装和检修的需要，塔体上还要设装和检修的需要，塔体上还要设置人孔或手孔、平台、扶梯和吊置人孔或手孔、平台、扶梯和吊柱等，整个塔体由塔裙座支撑。柱等，整个塔体由塔裙座支撑。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏操作入门知识二、板式精馏塔的主要结构二、板式精馏塔的主要结构1.1.塔体塔体-塔设备的外壳，是等直径、等壁厚的钢塔设备的外壳，是等直径、等壁厚的钢 制圆筒和上、下椭圆形封头所组成的。制圆筒和上、下椭圆形封头所组成的。2.2.塔体支座塔体支座-是塔体安放到基础上的连接部件，是塔体安放到基础上的连接部件，必须保证塔体

6、在确定位置能进行正常工作必须保证塔体在确定位置能进行正常工作。3.3.塔内部件塔内部件-塔板塔板、降液管、溢流堰、受液盘、降液管、溢流堰、受液盘、紧固件、支撑件及除沫装置等组成。紧固件、支撑件及除沫装置等组成。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏操作入门知识二、板式精馏塔的主要结构二、板式精馏塔的主要结构4.4.接管接管-用以连接工艺管线，把塔设备与相关设备连成系统。用以连接工艺管线，把塔设备与相关设备连成系统。按接管用途，有进料管、回流管、进气管、出气管等按接管用途，有进料管、回流管、进气管、出气管等。5.5.塔附件塔附件-包括人孔或手孔、吊柱、平台、扶

7、梯等。包括人孔或手孔、吊柱、平台、扶梯等。6.6.塔顶、塔底空间塔顶、塔底空间传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏操作入门知识三、常见板式精馏塔的类型及特点三、常见板式精馏塔的类型及特点（1）生产能力大；）生产能力大；（2）塔板效率高；）塔板效率高；（3）操作稳定、弹性大；）操作稳定、弹性大；（4）流体流动的阻力小；）流体流动的阻力小；（5）结构、选材合理；）结构、选材合理；（6）能满足物系某些特殊工艺特性。）能满足物系某些特殊工艺特性。l对板式塔塔板结构的要求对板式塔塔板结构的要求传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏

8、操作入门知识三、常见板式精馏塔的类型及特点三、常见板式精馏塔的类型及特点l精馏塔的类型精馏塔的类型错流塔板错流塔板板间设有专供液体流通的降液管，塔板板间设有专供液体流通的降液管，塔板 上气、液两相呈错流接触。上气、液两相呈错流接触。逆流塔板逆流塔板塔板间不设降液管，气液两相同时由塔板间不设降液管，气液两相同时由 板上孔道逆向穿流而过。板上孔道逆向穿流而过。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏操作入门知识三、常见板式精馏塔的类型及特点三、常见板式精馏塔的类型及特点l精馏塔的类型精馏塔的类型传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识

9、精馏操作入门知识三、常见板式精馏塔的类型及特点三、常见板式精馏塔的类型及特点l常见塔板类型常见塔板类型泡罩塔板泡罩塔板筛孔塔板筛孔塔板传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏操作入门知识三、常见板式精馏塔的类型及特点三、常见板式精馏塔的类型及特点l常见塔板类型常见塔板类型浮浮阀阀传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏操作入门知识三、常见板式精馏塔的类型及特点三、常见板式精馏塔的类型及特点l其他类型塔板其他类型塔板浮舌塔板浮舌塔板舌形塔板舌形塔板传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏操作入门

10、知识三、常见板式精馏塔的类型及特点三、常见板式精馏塔的类型及特点l其他类型塔板其他类型塔板网孔塔板网孔塔板斜孔塔板斜孔塔板传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏操作入门知识三、常见板式精馏塔的类型及特点三、常见板式精馏塔的类型及特点l其他类型塔板其他类型塔板垂直塔板垂直塔板导向浮阀型塔板导向浮阀型塔板传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏操作入门知识三、常见板式精馏塔的类型及特点三、常见板式精馏塔的类型及特点l其他类型塔板其他类型塔板穿穿流流塔塔板板传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏

11、操作入门知识四、精馏操作工艺流程的描述四、精馏操作工艺流程的描述 原料液预热至指定的温度后从塔原料液预热至指定的温度后从塔的中段适当位置加入精馏塔，与自塔的中段适当位置加入精馏塔，与自塔上部下流的回流液体汇合，顺着层层上部下流的回流液体汇合，顺着层层塔板向下流动，最后流入塔底再沸器塔板向下流动，最后流入塔底再沸器中，在再沸器内液体被加热至一定温中，在再沸器内液体被加热至一定温度，使之部分气化，将液体排出作为度，使之部分气化，将液体排出作为塔底产品；气化后的蒸气引回塔内作塔底产品；气化后的蒸气引回塔内作为塔底气相回流，蒸气逐板上升，在为塔底气相回流，蒸气逐板上升，在塔板上与液体接触进行充分传质与

12、传塔板上与液体接触进行充分传质与传热，上升到塔顶的蒸气进入塔顶冷凝热，上升到塔顶的蒸气进入塔顶冷凝器中，经冷凝器全部冷凝为液体，将器中，经冷凝器全部冷凝为液体，将部分冷凝液作为塔顶回流液体，其余部分冷凝液作为塔顶回流液体，其余部分经冷却后作为塔顶产品。部分经冷却后作为塔顶产品。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务1 精馏操作入门知识精馏操作入门知识五、精馏装置的附属设备五、精馏装置的附属设备 l塔顶冷凝器塔顶冷凝器l塔底再沸器塔底再沸器l泵泵l贮罐贮罐传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识任务目标：任务目标：掌握双组分理想溶液的

13、气、液相平衡关系；掌握双组分理想溶液的气、液相平衡关系；掌握精馏原理及精馏过程分析；掌握精馏原理及精馏过程分析；了解简单蒸馏及平衡蒸馏的特点。了解简单蒸馏及平衡蒸馏的特点。技能要求：技能要求：能绘制和正确分析双组分理想溶液的气、液相平衡图；能绘制和正确分析双组分理想溶液的气、液相平衡图；能正确分析精馏操作的过程。能正确分析精馏操作的过程。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识一、蒸馏及精馏一、蒸馏及精馏n蒸馏技术蒸馏技术 蒸馏是分离均相液体混合物的典型单元操作。这种操蒸馏是分离均相液体混合物的典型单元操作。这种操作是利用液体混合物中各组分挥发

14、能力的差异或沸点的作是利用液体混合物中各组分挥发能力的差异或沸点的不同而使各组分得到分离的。不同而使各组分得到分离的。易挥发组分（易挥发组分（轻组分轻组分）：）：混合物中挥发能力高的组分混合物中挥发能力高的组分（即沸点低的组分）；（即沸点低的组分）；难挥发组分（难挥发组分（重组分重组分）：）：混合物中挥发能力低的组分混合物中挥发能力低的组分（即沸点高的组分）（即沸点高的组分）。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识一、蒸馏及精馏一、蒸馏及精馏n蒸馏操作的分类蒸馏操作的分类按蒸馏方法分按蒸馏方法分 平衡蒸馏（闪蒸）、简单蒸馏、平衡蒸馏（闪蒸）、

15、简单蒸馏、精馏和特殊精馏精馏和特殊精馏按操作流程分按操作流程分间歇蒸馏和连续蒸馏间歇蒸馏和连续蒸馏按操作压力分按操作压力分 加压、常压和真空蒸馏加压、常压和真空蒸馏按原料中组分按原料中组分数目分数目分 两组分精馏和多组分精馏两组分精馏和多组分精馏传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识一、蒸馏及精馏一、蒸馏及精馏n简单蒸馏与平衡蒸馏简单蒸馏与平衡蒸馏 简单蒸馏属于间歇、单级蒸馏操作，是历史上使简单蒸馏属于间歇、单级蒸馏操作，是历史上使用比较早的蒸馏方法之一。用比较早的蒸馏方法之一。平衡蒸馏也称闪蒸，属于连续、单级蒸馏操作。平衡蒸馏也称闪蒸，属于

16、连续、单级蒸馏操作。只能使混合液进行初步分离，只能使混合液进行初步分离，通常在混合液各组分挥通常在混合液各组分挥发度相差较大、分离要求不太高的场合时采用。发度相差较大、分离要求不太高的场合时采用。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识一、蒸馏及精馏一、蒸馏及精馏n精馏精馏 精精馏馏是是利利用用均均相相液液体体混混合合物物中中各各组组分分挥挥发发能能力力的的差差异异，借借助助回回流流技技术术实实现现混混合合液液高高纯纯度度分分离离的的多多级级分分离离操作。操作。是工业上广泛采用的一种液体混合物的分离方法。是工业上广泛采用的一种液体混合物的分离方

17、法。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u双组分理想溶液的气液相平衡双组分理想溶液的气液相平衡1.1.相组成的表示方法相组成的表示方法质量分数和摩尔分数质量分数和摩尔分数传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u双组分理想溶液的气液相平衡双组分理想溶液的气液相平衡1.1.相组成的表示方法相组成的表示方法质量分数和摩尔分数质量分数和摩尔分数混合物的平均摩尔质量混合物的平均摩尔质量传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论

18、知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u双组分理想溶液的气液相平衡双组分理想溶液的气液相平衡1.1.相组成的表示方法相组成的表示方法压力分数和体积分数压力分数和体积分数 对于理想气体混合物，某组分的压力分数、体积分数均等于其摩尔分数。对于理想气体混合物，某组分的压力分数、体积分数均等于其摩尔分数。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u双组分理想溶液的气液相平衡双组分理想溶液的气液相平衡1.1.相组成的表示方法相组成的表示方法 【案例【案例1 1】已知由】已知由25Kg25Kg乙醇和乙醇和15Kg15Kg水组成

19、的混合溶液。试求乙醇和水组成的混合溶液。试求乙醇和水的质量分数、摩尔分数及混合液的平均摩尔质量。水的质量分数、摩尔分数及混合液的平均摩尔质量。【案例【案例2 2】已知空气中氮和氧的质量分数分别为】已知空气中氮和氧的质量分数分别为76.7%76.7%和和23.3%23.3%，且，且总压为总压为101.3KPa101.3KPa，试求它们的摩尔分数、体积分数及分压。，试求它们的摩尔分数、体积分数及分压。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u双组分理想溶液的气液相平衡双组分理想溶液的气液相平衡2.2.双组分理想溶液的气液相平

20、衡方程双组分理想溶液的气液相平衡方程相平衡方程相平衡方程根据拉乌尔定律根据拉乌尔定律 根据道尔顿分压定律根据道尔顿分压定律 相平衡方程相平衡方程 该方程反映了理想溶液气、液相达平衡时，温度、压力及各该方程反映了理想溶液气、液相达平衡时，温度、压力及各组分在气、液两相中组成间的关系。组分在气、液两相中组成间的关系。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u双组分理想溶液的气液相平衡双组分理想溶液的气液相平衡2.2.双组分理想溶液的气液相平衡方程双组分理想溶液的气液相平衡方程泡点方程泡点方程泡点：泡点：在一定压力下，将液体混

21、合液加热至溶液刚刚开始沸腾，在一定压力下，将液体混合液加热至溶液刚刚开始沸腾，出现第一个小气泡时所对应的温度。出现第一个小气泡时所对应的温度。该方程反映了理想溶液气、液相达平衡时，温度、压力与各该方程反映了理想溶液气、液相达平衡时，温度、压力与各组分在液相中组成间的关系。组分在液相中组成间的关系。泡点方程泡点方程 传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u双组分理想溶液的气液相平衡双组分理想溶液的气液相平衡2.2.双组分理想溶液的气液相平衡方程双组分理想溶液的气液相平衡方程露点方程露点方程露点：露点：在一定压力下，将气体

22、混合液进行冷凝，产生第一个小液在一定压力下，将气体混合液进行冷凝，产生第一个小液 滴时所对相应的温度滴时所对相应的温度。该方程反映了理想溶液气、液相达平衡时，温度、压力与各该方程反映了理想溶液气、液相达平衡时，温度、压力与各组分在气相中组成间的关系。组分在气相中组成间的关系。露点方程露点方程 传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u双组分理想溶液的气液相平衡双组分理想溶液的气液相平衡3.3.双组分理想溶液的气液相平衡图双组分理想溶液的气液相平衡图沸点组成图（沸点组成图（t tx xy y图）图）条件：条件：压力压力P

23、P一定一定坐标：坐标：横坐标横坐标组成（组成（x x或或y y）纵坐标纵坐标温度温度T T两条曲线两条曲线 ：上曲线上曲线t t y y线，气相线线，气相线 下曲线下曲线t t x x线，液相线线，液相线三个区域三个区域 ：液相线以下液相线以下 液相区液相区 气相线以上气相线以上 气相区气相区 两线之间两线之间气液共存区气液共存区 传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u双组分理想溶液的气液相平衡双组分理想溶液的气液相平衡3.3.双组分理想溶液的气液相平衡图双组分理想溶液的气液相平衡图沸点组成图（沸点组成图（t tx

24、xy y图）图）t t x x y y图在精馏过程中意义：图在精馏过程中意义：可简便地求得任一温度下气液相的平衡组成；可简便地求得任一温度下气液相的平衡组成；气、液两相的量可由杠杆规则来确定；气、液两相的量可由杠杆规则来确定；可说明精馏操作的原理及其操作的基本方法可说明精馏操作的原理及其操作的基本方法;某混合液在加热中可出现五种热状况某混合液在加热中可出现五种热状况。杠杆规则杠杆规则传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u双组分理想溶液的气液相平衡双组分理想溶液的气液相平衡3.3.双组分理想溶液的气液相平衡图双组分理想

25、溶液的气液相平衡图气液相组成图（气液相组成图（y y x x图）图）条件：条件：压力压力P P一定一定坐标：坐标：横坐标横坐标组成组成x x 纵坐标纵坐标组成组成y y两条线两条线 ：曲线曲线y y x x线，线，相平衡曲线相平衡曲线 对角线对角线参考线参考线传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u双组分理想溶液的气液相平衡双组分理想溶液的气液相平衡3.3.双组分理想溶液的气液相平衡图双组分理想溶液的气液相平衡图气液相组成图（气液相组成图（y y x x图）图）双组分理想溶液，当气液两相达到双组分理想溶液，当气液两相达

26、到平衡时，平衡时，y y x x，平衡线位于对角线的，平衡线位于对角线的上方；上方；平衡线离对角线越远，说明互成平衡线离对角线越远，说明互成平衡的气液两相浓度差别越大，该溶液平衡的气液两相浓度差别越大，该溶液就越容易分离。就越容易分离。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u双组分理想溶液的气液相平衡双组分理想溶液的气液相平衡4.4.挥发度与相对挥发度挥发度与相对挥发度挥发度挥发度挥发度表示某种液体挥发的难易程度。挥发度表示某种液体挥发的难易程度。纯液体纯液体 溶液中溶液中 理想溶液理想溶液 传质分离技术传质分离技术-

27、蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u双组分理想溶液的气液相平衡双组分理想溶液的气液相平衡4.4.挥发度与相对挥发度挥发度与相对挥发度相对挥发度相对挥发度 溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比，用用 表示表示。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u双组分理想溶液的气液相平衡双组分理想溶液的气液相平衡4.4.挥发度与相对挥发度挥发度与相对挥发度用相对挥发度表示的相平衡方程用相对挥发度表示的相平衡方程求取：求取

28、：传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u精馏原理精馏原理1.1.多次部分汽化和多次部分冷凝多次部分汽化和多次部分冷凝 对液体混合物进行多次部分对液体混合物进行多次部分气化，会使液相中易挥发组分的气化，会使液相中易挥发组分的含量逐渐降低，最终在液相中便含量逐渐降低，最终在液相中便可得到较纯的难挥发组分。同理，可得到较纯的难挥发组分。同理，对气体混合物进行多次部分冷凝，对气体混合物进行多次部分冷凝，会使气相中易挥发组分的含量逐会使气相中易挥发组分的含量逐渐升高，最终在气相中便可得到渐升高，最终在气相中便可得到较纯的易挥发

29、组分。较纯的易挥发组分。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u精馏原理精馏原理1.1.多次部分汽化和多次部分冷凝多次部分汽化和多次部分冷凝 存在的问题：存在的问题：在整个分离过程中将会使用很多的加热器和冷凝器，在整个分离过程中将会使用很多的加热器和冷凝器，同时也会产生很多中间产物，致使最终得到的产品量收率同时也会产生很多中间产物，致使最终得到的产品量收率很低。同时会造成设备庞杂、操作繁琐、能量消耗大，很很低。同时会造成设备庞杂、操作繁琐、能量消耗大，很不经济，因此这种多釜蒸馏在工业生产中是不能采用的。不经济，因此这种

30、多釜蒸馏在工业生产中是不能采用的。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u精馏原理精馏原理2.2.塔板的功能塔板的功能提供了气液两相进行传质和传热的场所。提供了气液两相进行传质和传热的场所。塔内要有足够多的塔板，可使混合塔内要有足够多的塔板，可使混合液得到较为完全的分离。液得到较为完全的分离。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u精馏原理精馏原理3.3.精馏操作的必要条件精馏操作的必要条件塔顶液相回流塔顶液相回流作用：作用：提供精馏操作所必须

31、的液体，提供精馏操作所必须的液体，使塔板上液体组成保持稳定，取走塔内使塔板上液体组成保持稳定，取走塔内剩余热量，维持全塔热平衡。剩余热量，维持全塔热平衡。方法：方法：泡点回流泡点回流 冷液回流冷液回流 塔顶采用分凝器产生液相回流塔顶采用分凝器产生液相回流 传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务2 精馏操作的理论知识精馏操作的理论知识二、精馏原理二、精馏原理u精馏原理精馏原理3.3.精馏操作的必要条件精馏操作的必要条件塔底气相回流塔底气相回流作用：作用：提供精馏操作所必须的气相，提供精馏操作所必须的气相，使塔板上气体组成保持稳定，使塔板上气体组成保持稳定，向塔内提供热量，维持全塔热平

32、衡。向塔内提供热量，维持全塔热平衡。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务3 精馏塔的实验操作训练精馏塔的实验操作训练任务目标：任务目标：了解板式精馏塔的构造及工艺流程；了解板式精馏塔的构造及工艺流程；熟悉全回流的特点及在实际生产中的应用；熟悉全回流的特点及在实际生产中的应用；观察精馏塔的流体力学状态；观察精馏塔的流体力学状态；掌握精馏塔的基本操作方法，学会精馏塔的操作与调节。掌握精馏塔的基本操作方法，学会精馏塔的操作与调节。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务3 精馏塔的实验操作训练精馏塔的实验操作训练技能要求：技能要求：操作技能操作技能1.1.能独立地进行精馏系统

33、的开、停车（包括开车前的准备、能独立地进行精馏系统的开、停车（包括开车前的准备、电源的接通、进流量、回流量的控制、温度的控制等）；电源的接通、进流量、回流量的控制、温度的控制等）；2.2.能进行实际操作，并达到规定的工艺要求和质量指标；能进行实际操作，并达到规定的工艺要求和质量指标；3.3.能及时地发现、报告并处理系统的异常现象与事故，能能及时地发现、报告并处理系统的异常现象与事故，能进行紧急停车。进行紧急停车。设备的使用与维护设备的使用与维护1.1.能正确使用仪器、仪表；能正确使用仪器、仪表；2.2.能掌握设备的运行情况、能判别工艺故障及进行适当的能掌握设备的运行情况、能判别工艺故障及进行适

34、当的处理。处理。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务3 精馏塔的实验操作训练精馏塔的实验操作训练一、实验任务一、实验任务 对对15%15%20%20%（体积分数）的乙醇和水混合液进（体积分数）的乙醇和水混合液进行精馏分离，以达到塔顶馏出液含量大于行精馏分离，以达到塔顶馏出液含量大于90%90%（体（体积分数），塔釜残液乙醇含量小于积分数），塔釜残液乙醇含量小于3%3%（体积分数）。（体积分数）。完成精馏塔的正常开车、停车及调节稳定。完成精馏塔的正常开车、停车及调节稳定。二、仪器、仪表及使用方法二、仪器、仪表及使用方法 1.1.压力测量压力测量液柱式测压法，将被测压力转变为液柱高度

35、差；液柱式测压法，将被测压力转变为液柱高度差；弹性式测压法，将被测压力转变为弹性元件形变的位移；弹性式测压法，将被测压力转变为弹性元件形变的位移；电气式测压法，将被测压力转变为某种电信号的变化。电气式测压法，将被测压力转变为某种电信号的变化。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务3 精馏塔的实验操作训练精馏塔的实验操作训练1.1.压力测量压力测量（1 1）液柱式压强计：）液柱式压强计：U U管压差计管压差计 、倒、倒U U形管压差计形管压差计 、微差压差计、微差压差计、单管式压强计单管式压强计 、倾斜式压强计、倾斜式压强计 （2 2）弹性式压力计）弹性式压力计（3 3）流体压强测量

36、要点）流体压强测量要点 压强计的选用压强计的选用 测压点的选择测压点的选择 取压孔的大小与位置取压孔的大小与位置 引压导管的安装与使用引压导管的安装与使用 压力表的安装压力表的安装 其它注意事项其它注意事项传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务3 精馏塔的实验操作训练精馏塔的实验操作训练2.2.流量测量流量测量（1 1）差压式流量计）差压式流量计 孔板流量计孔板流量计 文丘管流量计文丘管流量计 （2 2）转子流量计）转子流量计 （3 3）涡轮流量计）涡轮流量计3.3.温度测量温度测量（1 1）玻璃温度计）玻璃温度计（2 2）电阻温度计）电阻温度计（3 3）热电偶温度计）热电偶温度计

37、传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务3 精馏塔的实验操作训练精馏塔的实验操作训练三、实验流程说明三、实验流程说明 本实验装置的主体设备是筛板精馏塔，本实验装置的主体设备是筛板精馏塔，料液为乙醇料液为乙醇-水溶液水溶液。筛板塔主要结构参数为塔内径筛板塔主要结构参数为塔内径D D68mm68mm，厚度，厚度 2mm2mm，塔节，塔节 7676 4 4，塔板数，塔板数N N1010块，板间距块，板间距HTHT100mm100mm。加料位置由下向上起。加料位置由下向上起数第数第3 3块和第块和第5 5块。降液管采用弓形，齿形堰，堰长块。降液管采用弓形，齿形堰，堰长56mm56mm，堰高，

38、堰高7.3mm7.3mm，齿深，齿深4.6mm4.6mm，齿数，齿数9 9个。降液管底隙个。降液管底隙4.5mm4.5mm。筛孔直径。筛孔直径d0d01.5mm1.5mm，正三角形排列，孔间距，正三角形排列，孔间距t t5mm5mm，开孔数为，开孔数为7474个。塔釜为内个。塔釜为内电加热式，加热功率电加热式，加热功率2.5kW2.5kW，有效容积为，有效容积为10L10L。塔顶冷凝器、塔釜换。塔顶冷凝器、塔釜换热器均为盘管式。单板取样为自下而上第热器均为盘管式。单板取样为自下而上第1 1块和第块和第1010块，斜向上为块，斜向上为液相取样口，水平管为气相取样口。液相取样口，水平管为气相取样口

39、。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务3 精馏塔的实验操作训练精馏塔的实验操作训练四、板式精馏塔内的气、液两相存在状态四、板式精馏塔内的气、液两相存在状态1.1.塔板上气、液两相的接触状态塔板上气、液两相的接触状态p鼓泡接触状态鼓泡接触状态 p泡沫状接触状态泡沫状接触状态 p喷射接触的状态喷射接触的状态 泡沫接触状态与喷射状态均为能提供良好的气液接触条件，但喷泡沫接触状态与喷射状态均为能提供良好的气液接触条件，但喷射状态是塔板操作的极限，易引起较多的液沫夹带，所以多数塔操射状态是塔板操作的极限，易引起较多的液沫夹带，所以多数塔操作均控制在泡沫接触状态。作均控制在泡沫接触状态。传质

40、分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务3 精馏塔的实验操作训练精馏塔的实验操作训练四、板式精馏塔内的气、液两相存在状态四、板式精馏塔内的气、液两相存在状态2.2.气体通过塔板的压降气体通过塔板的压降 塔板压降是影响板式塔操作特性的重要因素。塔板压降增塔板压降是影响板式塔操作特性的重要因素。塔板压降增大，塔板上气液两相的接触时间增大，塔板效率增大，完成大，塔板上气液两相的接触时间增大，塔板效率增大，完成同样的分离任务所需实际塔板数减少，设备费用降低；但塔同样的分离任务所需实际塔板数减少，设备费用降低；但塔板压降增大，塔釜压力必须增大，釜温就会升高，能耗增加，板压降增大，塔釜压力必须增大，

41、釜温就会升高，能耗增加，操作费用增大。通常，在保证较高效率的前提下，力求减少操作费用增大。通常，在保证较高效率的前提下，力求减少塔板压降，以降低能耗。塔板压降，以降低能耗。3.3.塔板上的液面落差塔板上的液面落差 液体在塔板的进口处液层薄，出口处液层厚，其高度差液体在塔板的进口处液层薄，出口处液层厚，其高度差称为液面落差。液面落差将导致气流分布不均，从而易造成称为液面落差。液面落差将导致气流分布不均，从而易造成漏液现象，使塔板效率下降。漏液现象，使塔板效率下降。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务3 精馏塔的实验操作训练精馏塔的实验操作训练五、板式塔的异常操作现象五、板式塔的异常

42、操作现象1.1.漏液漏液 漏液现象：漏液现象：当气速较低时，液体不经正常的降液管而是从塔当气速较低时，液体不经正常的降液管而是从塔板上的开孔处流到下一层塔板。板上的开孔处流到下一层塔板。产生原因：产生原因：上升气流流速太小致使气体通过筛孔的动压不足上升气流流速太小致使气体通过筛孔的动压不足以阻止板上液体经筛孔下流。以阻止板上液体经筛孔下流。危害：危害：使板效率严重下降。使板效率严重下降。工程上：工程上：漏液量不应大于液体量的漏液量不应大于液体量的10%10%，是操作气速的下限。，是操作气速的下限。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务3 精馏塔的实验操作训练精馏塔的实验操作训练五、

43、板式塔的异常操作现象五、板式塔的异常操作现象2.2.液沫夹带液沫夹带 液沫夹带现象：液沫夹带现象：当气速增当气速增大时，塔板上的液体一部分被上大时，塔板上的液体一部分被上升气流带至上层塔板的现象升气流带至上层塔板的现象 。产生原因：产生原因：一是板间距太一是板间距太小，二是气体速度太高。小，二是气体速度太高。危害：危害：使板效率严重下降。使板效率严重下降。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务3 精馏塔的实验操作训练精馏塔的实验操作训练五、板式塔的异常操作现象五、板式塔的异常操作现象3.3.液泛（淹塔）液泛（淹塔）液泛现象：液泛现象：液体在塔内液体在塔内不能顺畅流下的现象不能顺畅流

44、下的现象。产生原因：产生原因：塔板上液体塔板上液体流量过大；上升气体的速度很流量过大；上升气体的速度很高；降液管局部地区堵塞高；降液管局部地区堵塞。危害：危害：压力降急剧加大，压力降急剧加大，效率急剧下降，全塔操作遭到效率急剧下降，全塔操作遭到破坏。破坏。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务3 精馏塔的实验操作训练精馏塔的实验操作训练六、精馏操作过程工艺指标的控制与调节六、精馏操作过程工艺指标的控制与调节 1.1.塔压的调节塔压的调节三种方法：三种方法：进料量不变的情况下，用塔顶的液相采出量来调节塔压。产进料量不变的情况下，用塔顶的液相采出量来调节塔压。产品采出多，则塔内上升蒸汽

45、的流速减小，塔压下降；采出量减少，品采出多，则塔内上升蒸汽的流速减小，塔压下降；采出量减少，塔内上升蒸汽的流速增大，塔压上升。塔内上升蒸汽的流速增大，塔压上升。在采出量不变的情况下，用进料量调节塔压。进料量加大、在采出量不变的情况下，用进料量调节塔压。进料量加大、塔压上升；进料量减小、塔压下降。塔压上升；进料量减小、塔压下降。在工艺指标允许的范围内，可以通过釜温的变化来调节塔压。在工艺指标允许的范围内，可以通过釜温的变化来调节塔压。提高釜温，塔压上升；降级釜温，塔压下降。提高釜温，塔压上升；降级釜温，塔压下降。传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务3 精馏塔的实验操作训练精馏塔的实

46、验操作训练六、精馏操作过程工艺指标的控制与调节六、精馏操作过程工艺指标的控制与调节 2.2.塔釜温度的调节塔釜温度的调节调节再沸器加热量调节再沸器加热量3.3.回流比的调节回流比的调节4.4.塔顶温度的调节塔顶温度的调节主要是调节回流量主要是调节回流量 5.5.塔釜液位的调节塔釜液位的调节多采用釜液的排除量来控制多采用釜液的排除量来控制 传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务3 精馏塔的实验操作训练精馏塔的实验操作训练七、产品不合格时的调节方法七、产品不合格时的调节方法u精馏过程中由于物料不平衡而引起的不正常现象精馏过程中由于物料不平衡而引起的不正常现象 及调节方法及调节方法u分离

47、能力不够引起产品不合格的现象及调节方法分离能力不够引起产品不合格的现象及调节方法 u生产条件变化对操作的影响及调节生产条件变化对操作的影响及调节u进料温度的变化对操作的影响进料温度的变化对操作的影响 u进料组成的变化对操作的影响进料组成的变化对操作的影响 传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务3 精馏塔的实验操作训练精馏塔的实验操作训练八、精馏塔的实验操作实习八、精馏塔的实验操作实习1.1.操作步骤操作步骤（1 1）全回流）全回流（2 2）部分回流）部分回流（3 3）取样与分析）取样与分析 （4 4）注意事项）注意事项（5 5）数据记录及处理）数据记录及处理2.2.精馏塔的开、停车

48、操作精馏塔的开、停车操作 3.3.精馏塔的操作与调节训练精馏塔的操作与调节训练 4.4.精馏系统常见故障及处理方法精馏系统常见故障及处理方法5.5.精馏单元操作考核精馏单元操作考核传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务4 精馏塔的仿真操作训练精馏塔的仿真操作训练任务目标：任务目标：了解精馏塔单元带控制点的工艺流程；了解精馏塔单元带控制点的工艺流程；掌握精馏塔单元的开、停车及正常操作技术；掌握精馏塔单元的开、停车及正常操作技术；掌握串级回路调节和分程控制调节；掌握串级回路调节和分程控制调节；掌握精馏过程中常见事故的处理方法。掌握精馏过程中常见事故的处理方法。技能要求：技能要求：能够独

49、立进行精馏塔的冷态开车、正常停车、正常操作；能够独立进行精馏塔的冷态开车、正常停车、正常操作；了解精馏过程的控制系统，能熟练使用调节器，能将工艺参数了解精馏过程的控制系统，能熟练使用调节器，能将工艺参数 调整到正常指标范围内；调整到正常指标范围内；能够判断工艺、设备、仪表等的状态是否正常，熟练调节；能够判断工艺、设备、仪表等的状态是否正常，熟练调节；对单元中出现的故障能尽快分析原因，掌握故障处理操作；对单元中出现的故障能尽快分析原因，掌握故障处理操作；传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务4 精馏塔的仿真操作训练精馏塔的仿真操作训练一、实训任务及目的一、实训任务及目的二、仿真工艺流

50、程说明二、仿真工艺流程说明 三、调节器、显示仪表及现场阀说明三、调节器、显示仪表及现场阀说明 四、仿真操作规程四、仿真操作规程传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务4 精馏塔的仿真操作训练精馏塔的仿真操作训练传质分离技术传质分离技术-蒸馏技术蒸馏技术任务任务4 精馏塔的仿真操作训练精馏塔的仿真操作训练四、仿真操作规程四、仿真操作规程1.1.冷态开车冷态开车（1 1）进料过程）进料过程（2 2）启动再沸器）启动再沸器（3 3）建立回流）建立回流（4 4）调整至正常）调整至正常2.2.正常运行正常运行 （1 1）正常工况下的工艺参数）正常工况下的工艺参数（2 2）主要工艺生产指标的调整