化工原理--精馏-PPT.ppt

概述概述概述概述 1.工作原理:利用液体混合物中各组分挥发性差异，以热能为媒介使其部分汽化从而在汽相富集轻组分液相富集重组分而使混合液分离。闪蒸罐塔顶产品yAxA加热器原料液塔底产品Q减压阀蒸 馏 蒸馏操作实例：石油炼制中使用的250万吨常减压装置许多生产工艺常常涉及到互溶液体混合物的分离问题，如石油炼制品的切割，有机合成产品的提纯，溶剂回收和废液排放前的达标处理等等。分离的方法有多种，工业上最常用的是蒸馏或精馏。2.蒸馏操作的用途间歇精馏：多用于小批量生产或某些有特殊要求的场合。连续精馏：多用于大批量工业生产中。概述概述3.蒸馏的分类常压蒸馏：蒸馏在常压下进行。减压蒸馏：常压下物系沸点较高或热敏性物质不能承受高温的情况加压蒸馏：常压下为气体的物系精馏分离，加压提高混合物的沸点.多组分精馏：例如原油的分离。双组分精馏：如正异构丁醛,苯-甲苯体系等。简单蒸馏或平衡蒸馏：用在分离要求不高的情况下。精馏：分离纯度要求很高时采用。特殊精馏：混合物中各组分挥发性相差很小，难以用普通精馏分离，借助某些特殊手段进行的精馏。1 1 双组分溶液的气液相平衡关系双组分溶液的气液相平衡关系1.1 理想物系的汽液平衡蒸馏分离的物系由加热至沸腾的液相和产生的蒸汽相构成。相平衡关系是蒸馏过程分析的重要理论基础。液相为理想溶液、汽相为理想气体的物系。理想溶液服从拉乌尔（Raoult）定律，理想气体服从道尔顿分压定律。根据拉乌尔定律，两组分物系理想溶液上方的平衡蒸汽压为式中：poA、poB 溶液温度下纯组分饱和蒸汽压。理想物系：溶液沸腾时沸腾时，溶液上方的总压应等于各组分分压之和，即泡点方程（bubblepointequation）A、B、C 为安托因常数，可由相关的手册查到。poA、poB 取决于溶液沸腾温度，上式表达一定总压下液相组成与溶液泡点温度关系。已知溶液的泡点可由上式计算液相组成；反之，已知溶液组成也可算出溶液泡点。纯组分饱和蒸汽压与温度的关系，用安托因（Antoine）方程表示：6.1 6.1 双双组组分溶液的气液相平衡关系分溶液的气液相平衡关系当汽相为理想气体时上式为一定总压下汽相组成与温度的关系式。该温度又称为露点（dewpoint），上式又称为露点方程。严格地说没有完全理想的物系。对那些性质相近、结构相似的组分所组成的溶液，如苯甲苯，甲醇乙醇等，可视为理想溶液；若汽相压力不太高(1，即yi xi。Ki 值越大，组分在汽、液两相中的摩尔分数相差越大，分离也越容易。对多组分物系汽液平衡关系的计算，应用相平衡常数比较方便。=f（物系（物系,T，P）气（汽）液相平衡时，两相的温度和压强相等，每个组分在两相中的逸度（fugacity）相等，即对非理想物系，气（汽）、液相的逸度服从下列方程：式中：pio纯组分i 的饱和蒸汽压；io纯组分i 的逸度系数；ViL 纯液体i 的摩尔体积。式中：i 气（汽）相i 组分的逸度系数；i液相i 组分的活度系数；fiL纯液体i 在系统温度、压力下的逸度，可由下式计算 根据相平衡常数的定义 式中i，i 的计算与气（汽）相组成和液相组成有关，相平衡常数K 不仅与系统温度、压强有关，也与组成有关。当系统压力较低，气相近似为理想气体时，气相逸度系数i 接近于1，有若液相也为理想溶液，液相的活度系数就等于1，则液相为非理想溶液，汽相为理想气体的相平衡常数计算式此式即为拉乌尔定律表达式。对多组分物系汽液平衡关系的计算，应用相平衡常数比较方便。溶液中各组分的挥发性由挥发度来量衡，定义为组分在汽相中的平衡蒸汽压与在液相中的摩尔分数的比值。对双组分物系 对纯组分液体，其挥发度就等于该温度下液体的饱和蒸汽压。溶液中两组分挥发度之比称为相对挥发度，用表示当操作压强不高，气相服从道尔顿分压定律时，上式可改写为1 1 双组分溶液的气液相平衡关系双组分溶液的气液相平衡关系1.3.21.3.2 相对挥发度相对挥发度 1.3.21.3.2相对挥发度相对挥发度对双组分物系有yB=1-yA，xB=1-xA，代入并略去下标A可得相平衡方程对理想溶液，组分的挥发度=po，所以 值随温度变化相对较小，在一定的温度范围内，常取 的平均值用于相平衡计算。1，表示组分A较B易挥发；值越大，两个组分在两相中相对含量的差别越大，越容易用蒸馏方法将两组分分离；若=1，yA=xA，此时不能用普通蒸馏方法分离该混合物。若已知两组分的相对挥发度，可由上式确定汽液平衡组成。1 1双组分溶液的气液相平衡关系双组分溶液的气液相平衡关系2024/5/20周一由知，时，组分A较B易挥发，可以用蒸馏方法分离时，挥发度差异愈大，愈有利于蒸馏操作。时，不能用普通蒸馏的方法分离混合液。可作为混合液能否用蒸能否用蒸馏方法分离以及分离方法分离以及分离难易程度的判据。易程度的判据。2 2平衡蒸馏与简单蒸馏平衡蒸馏与简单蒸馏 2.1平衡蒸馏1.定义平衡蒸馏是液体的一次部分汽化或蒸汽的一次部分冷凝的蒸馏操作。生产工艺中溶液的闪蒸分离是平衡蒸馏的典型应用(如醋酸V103)。闪蒸操作流程：一定组成的料液被加热后经节流阀减压进入闪蒸室，液体因沸点下降变为过热而骤然汽化，汽化耗热使得液体温度下降，汽、液两相温度趋于一致，两相组成趋于平衡。由闪蒸室塔顶和塔底引出的汽、液两相即为闪蒸产品。闪蒸罐D,yD,teyD加热器F,xF,tF W,xW,teQ减压阀xWt02 2平衡蒸馏与简单蒸馏平衡蒸馏与简单蒸馏 2.1平衡蒸馏2.2.物料衡算物料衡算 总物料衡算式中：F、D、W 进料流率和出塔汽.液相产物的流率，kmol/s；xF、yD、xW 料液组成以及出塔汽、液相产物的摩尔分数。易挥发组分的物料衡算两式联立可得闪蒸罐D,yD,teyD加热器F,xF,tF W,xW,teQ减压阀xWt0若设液相产物占总加料量的分率为q，即W/F=q，则汽化率为D/F=(1-q)，代入上式整理可得上式表示了汽化率与汽、液相组成的关系。平衡蒸馏过程可认为经部分汽化或部分冷凝后所得的汽液两相呈平衡，即yDxW 符合平衡关系。3.3.平衡关系平衡关系 若已知进料组成xF 和生产任务所要求的汽化率(1-q)，结合物料衡算式可求得汽液相组成yD、xW。6.2 6.2 平衡蒸馏与简单蒸馏平衡蒸馏与简单蒸馏 料液由进料温度tF 升至t0需供给的热量Q 为闪蒸后，料液温度由t0降至平衡温度te，若不计热损失，则料液放出的显热全部用于料液的部分汽化所需的潜热，即4.4.热热量衡算量衡算 通过以上诸式，在q 为已知的条件下，由物料衡算与相平衡关系求得yD、xW 后，由温度组成相图求te，进而求t0。由上式可得6.2 6.2 平衡蒸平衡蒸馏馏与与简单简单蒸蒸馏馏 6.2.26.2.2 简单蒸馏简单蒸馏 简单蒸馏也是一种单级蒸馏，间歇非稳态操作，在蒸馏过程中系统的温度和汽液相组成均随时间改变。分批加入蒸馏釜的原料液持续加热沸腾汽化，产生的蒸汽由釜顶连续引入冷凝器得馏出液产品。釜内任一时刻的汽液两相组成互成平衡。y原料液x蒸气xD1xD2xD3冷凝器6.2 6.2 平衡蒸馏与简单蒸馏平衡蒸馏与简单蒸馏 1.1.定义定义 任一时刻，易挥发组分在蒸汽中的含量y 始终大于剩余在釜内的液相中的含量x，釜内易挥发组分含量x 由原料的初始组成xF沿泡点线不断下降直至终止蒸馏时组成xE，釜内溶液的沸点温度不断升高，蒸汽相组成y 也随之沿露点线不断降低。t/Cx(y)01.0露点线泡点线xAyAxf6.2 6.2 平衡蒸馏与简单蒸馏平衡蒸馏与简单蒸馏 3.3.精馏原理精馏原理精馏原理精馏原理 上述平衡蒸馏和简单蒸馏都是单级分离过程，即对混合液进行一次部分汽化，使混合液达到部分分离。而精馏是一种多级分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，可使混合液得到几乎完全的分离。精馏可视为由多次蒸馏演变而来。此外，混合液中组分间挥发度差异是精馏分离的前提和依据。3.1多次部分气化和部分冷凝3.3.精馏原理精馏原理 3.1多次部分气化的分离示意图过程分析 进行这样多级分离的结果是：y y3 3 y y2 2 y y1 1.因此,同时进行多次部分气化和部分冷凝是使混合物得以完全分离地必要条件.不难看出,上图所示的流程在工业上是不能采用的,因其存在以下两个问题：t/Cx(y)0露点线泡点线泡点y1xfy2y3x3x1x23 3 精馏原理精馏原理（1）分离过程得到许多中间馏分，如图中的组成为x1.x2等液相产品，因此最后纯产品的收率就很低；（2）设备庞杂，能量消耗大。图3.2多次部分气化的 t-x-y图今以右图中的第今以右图中的第1 1级为例级为例xFy2y2y1x1x2x2如如如如果果果果冷冷冷冷凝凝凝凝和和和和气气气气化化化化的的的的温温温温度度度度选选选选择择择择恰恰恰恰当当当当，可可使使x x2 2和和y y2 2 较较为为接接近近。这这样样，将将x x2 2和和y y2 2 相相混混混混合合合合,.,.，其其结结果果不不但但消消除除了了中中间间产产品品，且且提提高高了了最最后后产产品品的的收收率率。传传传传质质质质第2级第1级第0级 同同时时，由由图图还还可可以以看看出出，x x2 2和和y y2 2 直直接接混混合合时时，由由于于液液相相温温度度低低于于气气相相温温度度，因因此此高高温温的的蒸蒸气气y y2 2 将将加加加加热热热热低低温温的的液液体体x x2 2，而而使使液液体体部分气化，蒸气自身则被部分冷凝。部分气化，蒸气自身则被部分冷凝。传热传热传热传热 由由此此可可见见，不不同同温温度度且且互互不不平平衡衡的的气气液液两两相相接接触触时时，必必然然会会同同时时产产生生传传传传热热热热和和传传传传质质质质的的双双重重作作用用，所所以以使使上上一一级级的的液液相相回回流流（如如液液相相x x2 2）与与下下一一级级的的气气相相（如如气气相相y y2 2)直直接接接接触触，就就可可以以将将图图3.13.1所所示示的的流流程程演演变变为为图图3.33.3所所示示的的分分离离流流程程，从从而而省省去去了了逐逐级级使使用用的的中间加热器和冷凝器。中间加热器和冷凝器。图3.3无中间产品的多次部分气化的分离示意图3 3 精馏原理精馏原理 3.3.精馏原理精馏原理 混合液体连续或多次部分汽化，液液相相组成成沿沿 t-x(y)相相图的的泡泡点点线变化化，可得难挥发组分含量很高而易挥发组分含量很低的釜液。混合蒸汽连续或多次部分冷凝，蒸蒸汽汽组成成沿沿 t-x(y)相相图的的露露点点线变化化，可得到易挥发组分含量很高而难挥发组分含量很低的蒸汽。精馏过程正是这二者的有机结合。精精馏馏：据据据据挥挥挥挥发发发发度度度度不不不不同同同同，将将将将混混混混合合合合液液液液，在在在在精精精精馏馏馏馏塔塔塔塔中中中中同同同同时时时时多多多多次次次次进进进进行行行行部部部部分分分分气气气气化化化化和和和和部部部部分分分分冷冷冷冷凝凝凝凝，使使使使其分离成几乎纯态组分的过程。其分离成几乎纯态组分的过程。其分离成几乎纯态组分的过程。其分离成几乎纯态组分的过程。3.3.精馏原理精馏原理 3.2 3.2 定义定义 图图3.43.4所所示示的的为为工工业业化化精精馏馏塔塔的的模模型型。塔塔中中各各级级的的易易挥挥发发组组分分浓浓度度由由上上至至下下逐逐级级降降低低，而而温温度度逐逐步步增增高高。当当某某级级的的浓浓度度与与原原料料液液的的浓浓度度相同或相近时，原料液就由此级进入。相同或相近时，原料液就由此级进入。图图 3.43.4精馏塔模型精馏塔模型 图图3.53.5是是以以筛筛板板塔塔为为例例，由由精精馏馏塔塔模模型型转转变变为为实实际际精精馏馏塔塔的一段。的一段。图图3.53.5 精馏塔的一段精馏塔的一段3.3精馏塔的操作情况精馏操作在直立圆形的精馏塔内进行.塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料,g-l 两相在塔板上接触同时进行传质和传热过程.3 3 精馏原理精馏原理 图3.6所示的为泡罩塔中任意第n层板上的操作情况.进入第n板的气相浓度和温度分别为yn+1和tn+1，液相的浓度和温度分别为xn1和tn1。二者互不平衡,tn+1tn1xn1大于与yn+1成平衡的液相组成xn+1*存在温度差和浓度差传质和和传热.其其结果果:图3.6泡罩塔的操作情况1)气相部分冷凝,使其中难挥发组分转入到液相中；2)气相冷凝放出潜热传给液相,使其部分气化,其中的部分易挥发组分转入到气相,结果:xnyn+1。实际操作的精馏塔，从塔底引入上升蒸汽，从塔顶引入回流液体。造成汽液两相状态，以保证精馏过程稳态操作。3 3 精馏原理精馏原理 6.2.4精馏流程图图 3.73.7连续精馏流程连续精馏流程 典典型型的的连连续续精精馏馏流流程程如如图图3.73.7所所示示.预预热热到到一一定定温温度度的的原原料料液液送送入入精精馏馏塔塔的的进进料料板板,在在每每层层塔塔板板上上,回回流流液液体体与与上升蒸气互相接触上升蒸气互相接触,进行热和质的传递进行热和质的传递.塔塔顶顶冷冷凝凝器器的的作作用用:获获得得塔塔顶顶产产品品及及保保证证有有适适宜宜的的液液相相回回流流.再再沸沸器器的的作作用用:提供一定量的上升蒸气流提供一定量的上升蒸气流.2024/5/20周一提提馏段段精精馏段段进料板4.4.双组份连续双组份连续精馏的计算精馏的计算 4.1.2恒摩尔流假设所谓理论板，是指在其上气液两相都充分混合，且传热及传热过程阻力为零的理想化塔板。宏观表现为：两相温度相同；离开塔板的汽液两相成平衡。.恒摩尔流假定:对整个精馏塔,每层板上升蒸汽摩尔流率相等，每层板下降液体摩尔流率相等。由于精馏过程是涉及传热和传质的过程,相互影响的因素较多,引入恒摩尔流假定,使得连续精馏过程计算大大简化。4.1.1理论板假设4 4 双组份连续双组份连续精馏的计算精馏的计算 4.24.2物料衡算和操作线方程物料衡算和操作线方程4.2.14.2.1全塔物料衡算全塔物料衡算图610所示,对稳定操作的连续精馏塔,料液加入量必等于塔顶和塔釜产品量之和.总物料衡算 易挥发组分物料衡算 4 4 双组份连续双组份连续精馏的计算精馏的计算 4.2.2 4.2.2 操作线方程操作线方程对图611虚线范围（包括精馏段第n+1板和冷凝器在内）作物料衡算,以单位时间为基准：1)精馏段操作线方程塔顶全凝：V=L+D=(R+1)D回流比：R=L/D4 4 双组份连续双组份连续精馏的计算精馏的计算 精馏段操作线方程的物理意义:在一定的操作条件下，精馏段内自任意第n层塔板下降的液相组成xn与其相邻的下一层塔板上升的蒸汽组成yn+1之间的关系。2)提馏段操作线方程对图612虚线范围（包括提馏段第m板以下塔段和塔釜在内）作物料衡算：提馏段操作线方程的物理意义:在一定的操作条件下,提馏段内自任意第n板下降的液相组成xn与其相邻的下一层塔板上升的蒸汽组成yn+1之间的关系.提馏操作线：c点：（xW，xW）截距：WxW/V3)操作线方程在xy图上的画法 精馏操作线：a点：(xD，xD）截距：xD/(R+1)x y 0 1.0 1.0 xD abxW cde精馏段操作线方程提馏段操作线方程4 4 双组份连续双组份连续精馏的计算精馏的计算 4 4 双组份连续双组份连续精馏的计算精馏的计算 4.3进料热状况和进料线方程1)5种进料热状况低于泡点的冷液体；泡点下的饱和液体；气液混合物；饱和蒸气；过热蒸气。进料热状况不同,将直接影响其上.下两段上升蒸气和下降液体的流量.2)2)进料热状况参数进料热状况参数 设第m块板为加料板，对对图图661414所所示示的的虚虚线线范范围围,进.出该板各股的摩尔流率、组成与热焓可由物料衡算与热量衡算,得:4.3.1 进料热状况的影响4 4 双组份连续双组份连续精馏的计算精馏的计算 总物料衡算：轻组分物料衡算：热量衡算：定义 加料热状态参数q的意义:以1kmol/h进料为基准时,提馏段中的液体流量较精馏段增大的kmol/h数.4 4 双组份连续双组份连续精馏的计算精馏的计算 4.3.2.q(进料)线方程 在在进进料料板板上上,同同时时满满足足精精馏馏段段和和提提馏馏段段的的物物料料衡衡算算,故故两两操操作作线线的交点落在进料板上。的交点落在进料板上。因因q q为一常数为一常数,故一定状态进料时故一定状态进料时q q线为直线线为直线.不同的加料热状态对应着不同的q 值,也就对应着不同的q 线.4 4 双组份连续双组份连续精馏的计算精馏的计算 4.3.3.q 线的图形表示线的图形表示(1)在对角线上作e点(y=x=xF)；(2)过e点作斜率为q/(q1)的直线。随着进料焓值的增加，q线与精馏操作线的交交点点沿着精馏操作线朝x.y减小的方向移动.这意味着加料板位置下移(塔从上往下,温度逐步升高).进进料料热热状状况况不不同同,q q值值就就不不同同,因因此此直直接接影影响响精精馏馏塔塔内内两两段段上上升升蒸蒸汽汽和和下下降降液体量之间的关系液体量之间的关系,如图如图615615所示所示.冷液体进料冷液体进料,q1;,q1;饱和液体进料饱和液体进料,q=1;,q=1;气液混合物进料气液混合物进料,q=01;,q=01;饱和蒸汽进料饱和蒸汽进料,q=0;,q=0;过热蒸汽进料过热蒸汽进料,q0.,q0.eacbdq0q=00q101.0 xWxy1.0 xDzF不同加料热状态下的 q 线4 4 双组份连续双组份连续精馏的计算精馏的计算 4.4 理论板层数的求法4.4.1 逐板计算法理论板数由操作线方程和相平衡关系确定。提馏段操作线方程：相平衡方程式：第一板：第二板：第三板：精馏段操作线方程：条件：塔顶全凝，泡点回流4 4 双组份连续双组份连续精馏的计算精馏的计算 第m+1板：第N板：在计算过程中,每使用一次平衡关系,表示需要一层理论板.由于一般再沸器相当于一层理论板.结果:塔内共有理论板N块,第N板为再沸器,其中精馏段m1块,提馏段Nm+1块(包括再沸器),第m板为进料板。第m板：第m板为进料板 逐逐板板计计算算法法计计算算结结果果较较准准确确,且且可可求求得得每每层层板板上上的的气气液液相相组组成成.但但该该法法比比较较繁繁琐琐,尤尤其其当当理理论论板板层层数数较较多多时时更更甚甚.现现由由计计算算程程序序处处理理,比较好比较好.4.4.2.4.4.2.图解法图解法-McCabeThiele,MT法图图解解法法求求理理论论板板层层数数的的基基本本原原理理与与逐逐板板计计算算法法的的完完全全相相同同,只只不不过过是是用用平平衡衡曲曲线线和和操操作作线线分分别别代代替替平平衡衡方方程程和和操操作作线线方方程程,用用简简便便的的图图解解法法代代替替繁繁杂杂的的计计算算而而已已,图图解解法法中中以以直直角角梯梯级级图图解解法法最最为为常常用用.虽虽然然图图解解的的准准确确性性较较差差,但但因因其其简简便便,目前在两组分精馏中仍被广泛采用。目前在两组分精馏中仍被广泛采用。4 4 双组份连续双组份连续精馏的计算精馏的计算 1)操作线的作法首先根据相平衡数据,在直角坐标上绘出待分离混合物的x-y 平衡曲线,并作出对角线.如图616所示.在x=xD 处作铅垂线,与对角线交于点a,再由精馏段操作线的截距xD/(R+1)值,在y轴上定出点b,联ab.ab为精馏段操作线.在x=xF 处作铅垂线,与对角线交于点e,从点e作斜率为q/(q1)的q线ef,该线与ab交于点d.在x=xW 处作铅垂线,与对角线交于点c,联cd.cd为提留段操作线.4 4 双组份连续双组份连续精馏的计算精馏的计算 2)求N 的步骤自对角线上a点始,在平衡线与精馏段操作线间绘出水平线及铅垂线组成的梯级.如图617所示.当梯级跨过两操作线交点d时,则改在平衡线与提馏操作线间作梯级,直至某梯级的垂直线达到或小于xW为止.每一个梯级代表一层理论板.梯级总数即为所需理论板数.梯级含义：梯级含义：如第一梯级由a点作水平线与平衡线交于点1(y1,x1),相当于用平衡关系由y1求得x1；再自点1作垂线与精馏段操作线相交,交点坐标为(y2,x1),即相当于用操作线关系由x1求得y2。作图法与逐板计算法等价。5 5 精馏的几种操作方式精馏的几种操作方式5.1 直接蒸汽加热一般精馏是间接加热，主要是为避免对物料污染。如果物料含有水，精馏过程中允许水存在，于是，可将加热蒸气直接通入塔釜内，直接加热。这样加热蒸气将热量、质量均带入塔内，同时参与塔的热量、质量的传递。该过程提高了传热效率，可使用温度相对低的加热蒸气，同时，又省一台再沸器。5 5 精馏的几种操作方式精馏的几种操作方式5.2 具有侧线采出的精馏过程当需要获取浓度不同的两种或多种产品，或某组分在塔某几板上存在富集现象。为获得该组分产品或消出该组分对塔两端产品的影响，应采取侧线出料的方法，在适宜塔板上将其及时采出，如图所示。侧线抽出的产品可为塔板上泡点液体或板上的饱和蒸气。5 5 精馏的几种操作方式精馏的几种操作方式5.2 具有侧线采出的精馏过程如果在精馏段设一侧线采出，则塔被分为三段。塔两端分别同精馏段和提馏段操 作 线 方 程，而 塔 下 段（III）操作线同提馏段操作线方程。而中段则由物料衡算获得其操作线方程。5 5 精馏的几种操作方式精馏的几种操作方式5.3 具有多股进料的精馏过程当两股成分相同，组成各异的原料在同一塔中分离，为避免混合，增加分离的能耗，则分别在适宜位置加入。如图所示。两进料将塔分为三段，各段有相应操作线方程，各进料也有相应的q线方程。5 5 精馏的几种操作方式精馏的几种操作方式5.4 塔顶进料蒸馏塔原料从塔顶加入，则塔只有提馏段没有精馏段，该塔称之为回收塔或蒸出塔、气体塔，如图所示。原料应在泡点或接近泡点温度进入塔顶，无回流。而热量则以间接或直接蒸气加热塔底。该塔多用于轻、重组分的初步分离，或主要考虑提浓重组分，或回收稀溶液中易挥发组分。6 6 精馏塔的操作和调节精馏塔的操作和调节 1）物料平衡的影响和制约通常，对特定的精馏塔和物系，保持精馏稳定操作的条件：塔压稳定；进出塔的物料量平衡和稳定；进料组成和热状况稳定；回流比恒定；再沸器和冷凝器的传热条件稳定；塔系统与环境间散热稳定等。5.1 影响精馏操作的主要因素简析对于一定的原料量F，只要分离程度确定xD,xW,则D,W,R一定，不能任意增减。2）回流比的影响当回流比增大时，精馏段操作斜率变大，该段内的传质推动力增大，xD增大；提馏段操作线斜率变小，该段内的传质推动力增大，xW增大。增加回流比，可提高分离效果。但是分离效果的提高时有限制的，当采出率D/F一定时，xDFxF/D。6 6 精馏塔的操作和调节精馏塔的操作和调节 5.1 影响精馏操作的主要因素简析3）进料组成的影响当进料组成发生变化时，应适当改变进料位置。一般精馏塔常设几个进料位置，以适应生产中进料状况的变化，保证精馏塔在适宜位置下进料。当进料中重组分的浓度增加时，精馏段的负荷增加。对于固定了精馏段板数的塔来说，将造成重组分带到塔顶，使塔顶产品质量不合格。进料板下移，加大回流比。若进料中的轻组分的浓度增加时，提馏段的负荷增加。对于固定了提馏段塔板数的塔来说，将造成提馏段的轻组分蒸出不完全，釜液中轻组分的损失加大。进料板上移，减小回流比。4）进料热状况q的影响5）塔压差6 6 精馏塔的操作和调节精馏塔的操作和调节 塔压差是衡量塔内气体负荷大小的主要因素，也是判断精馏操作的进料、出料是否平衡的重要标志之一。在进出料保持平衡，回流比不变的情况下，塔压差基本上是不变的。6）灵敏板在总压一定的条件下，精馏塔内各塔板上的物料组成与温度一一对应。当板上的物料组成发生变化，其温度也就随之变化。而取温度变化最大的那块板称为灵敏板。当生产中由于物料不平衡或塔的分离效果差造成产品不合格时，可及时通过灵敏板温度的变化情况得到预测，从而可最大限度克服控制的延时性，防止生产产生大的波动。7 7 塔内气液两相的流动1）严重漏液少量的漏液是不可避免的。当上升的气体速度很低时，气体通过塔板升气孔的动压不足以阻止塔板上液层的重力，液体将从塔板的开孔处大量往下漏而出现漏液现象。2）雾沫夹带当上升的气体穿过塔板液层时，将板上的液滴挟裹到上一层塔板引起浓度返混的现象称为雾沫夹带。雾沫夹带造成返混，降低塔板效率。少量夹带不可避免，只有过量的夹带才能引起严重后果。3）液泛当塔板上液体量很大或上升气体速度很高，塔板压降很大时，液体不能顺利地从降液管流下，于是液体在塔板上不断积累，液层不断上升，使塔内整个塔板间都充满积液的现象称为液泛。7.1 塔板上不正常的流动现象 7 7 塔内气液两相的流动塔板上气、液流动状态从生产实践发现，从严重漏液到液泛整个范围内存在有五种接触状态，即：鼓泡状态、蜂窝状态、泡沫状态、喷射状态及乳化状态。由于低气速下产生的不连续鼓泡群传质面积小，比较平静，而靠近塔壁稳定的蜂窝状，其泡沫层湍动较差，不利于传质。而高速液流剪切作用下使气相形成小气泡均匀分布在液体中，形成均匀两相流体，即乳化态流体，不利于两相的分离。故这三种不是传质的适宜状态，工业生产中一般希望呈现泡沫态和喷射态两种状态。7.2 气液两相在塔板上接触状态A泡沫态由于孔口处鼓泡剧烈，各种尺寸的气泡连串迅速上升，将液相拉成液膜展开在气相内，因泡沫剧烈运动，使泡沫不断破裂和生成，以及产生液滴群，泡沫为传质创造了良好条件。是工业上重要的接触状态之一。7 7 塔内气液两相的流动7.2 气液两相在塔板上接触状态B喷射状当液相流量较小而进一步提高气速时，则泡沫状将逐渐转变为喷射状。从筛孔或阀孔中吹出的高速气流将液相分散成高度湍动的液滴群，液相由连续相转变为分散相，两相间传质面为液滴群表面。由于液体横向流经塔板时将多次分散和凝聚，表面不断更新，为传质创造了良好的条件，是工业塔板上另一重要的气、液接触状态。