连续精馏流程

连续精馏流程与物料运行状况知识点编号：ZYKC20112902040502〖新课导入〗在《传质与分离》学习领域课程中，已进行“精馏装置和精馏原理”的内容学习。回顾1生产中的精馏装置系统一般都应由精馏塔、塔顶冷凝器、塔底再沸器等相关设备组成，有时还要配原料预热器、产品冷却器、回流用泵等辅助设备。如图1所示。图1精馏装置问题1在图1所示的精馏装置中，此操作方式是连续操作还是间歇操作？回答——精馏过程可连续操作，也可间歇操作，图1所示的精馏操作是连续精馏操作。图1精馏装置一、连续精馏流程〖新课展开〗图2所示为典型的连续精馏装置流程图。问题2如图2所示，连续精馏流程图的主要设备是什么？回答——精馏塔。问题3精馏塔的主要功能是什么？回答——为气、液两相提供充分接触的机会，使传热和传质过程迅速而有效地进行，并且使接触后的气、液两相及时分开，互不夹带。图2连续精馏装置与流程问题4根据图2，试述连续精馏流程。回答——连续精馏装置流程如图2所示。以板式塔为例，原料液预热至指定的温度后连续地从进料板加入精馏塔，液相部分与塔上部下降的液体汇合，然后逐板下流，最后流入塔底，部分液体作为塔底产品（釜残液）连续采出，其主要成分为难挥发组分，另一部分液体在再沸器中被加热，产生蒸气，蒸气逐板上升，最后进入塔顶冷凝器中，经冷凝器中被全部冷凝为液体，并将一部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器降温后被送出作为塔顶产品（馏出液）连续采出，其主要成分为易挥发组分。一、连续精馏流程图2连续精馏装置与流程一、连续精馏流程例1苯-甲苯溶液经进料板进入精馏塔中，苯蒸气从塔顶出来经全凝器全部冷凝下来，一部分回流入塔，另一部分经冷却后作为塔顶产品不断采出；甲苯从塔底出来一部分作为塔底产品连续采出，另一部分在再沸器中被加热，产生甲苯蒸气，逐板上升。问题5如图2所示，全凝器的作用是什么？回答——将塔顶上升的蒸气全部冷凝，以获得液相产品及保证有适量的液相回流，从而使精馏能连续稳定地进行。问题6如图2所示，再沸器的作用是什么？回答——提供一定量的上升蒸气量，并提供精馏塔所需能量。图2连续精馏装置与流程问题7如图2所示，再沸器中的加热介质是什么？回答——由图2可以看出，再沸器中的加热介质是水蒸汽。问题8判断（1）全凝器就是冷却器。()（2）在每层塔板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行传热和传质。()一、连续精馏流程在化工生产中，虽然以连续精馏为主，但是对某些场合采用间歇精馏操作为宜，在下一个知识点中将进一步说明。〖新课展开〗图2连续精馏装置与流程二、精馏塔内物料运行状况〖新课展开〗精馏塔内以塔板作为气、液两相接触传质的基本构件。图3所示的为筛板塔中任意第n块板上气液两相的操作情况。例2如图3所示，塔板上开有许多小孔，由下一层板（即n+1层板）上升的蒸气通过板上小孔上升，而上一层板（即n-1层板）上的液体通过溢流管下降至第n层板上，在第n层板上气液两相密切接触，进行传热和传质。图3筛板塔的操作情况二、精馏塔内物料运行状况〖新课展开〗设进入第n层板上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xn-1和tn-1，二者互相不平衡，tn+1＞tn-1，液相中的浓度xn-1大于与yn+1成平衡的液相浓度xn+1*。当组成为yn+1的气相与组成为xn-1的液相在第n层板上接触时，由于存在温度差和浓度差，气相就要部分冷凝，使其中部分难挥发组分转入液相中；而气相部分冷凝时放出之潜热就传给液相，使液相部分气化，其中部分易挥发组分转入气相中。在第n层板上同时进行传热和传质过程。图3筛板塔的操作情况二、精馏塔内物料运行状况〖新课展开〗问题9上述第n层板上传热和传质的总结果是什么？回答——使离开第n层板的液相中易挥发组分较入该板时降低，而离开第n层板的气相中易挥发组分浓度又较进入该板时增高，即yn＞yn+1；xn＜xn-1。问题10yn＞yn+1；xn＜xn-1说明什么？回答——yn＞yn+1说明气相中易挥发组分浓度得到一次增加；xn＜xn-1说明液相中难挥发组分浓度得到一次增加。图3筛板塔的操作情况二、精馏塔内物料运行状况〖新课展开〗问题11图3中相邻三块塔板的气液相组成大小关系怎样？回答——yn-1＞yn＞yn+1；xn+1＜xn＜xn-1。问题12图3中相邻三块塔板的温度大小关系怎样？回答——tn-1＜tn＜tn+1。精馏塔内多块塔板传热和传质的总结果，使得塔顶可得较纯的易挥发组分，塔底可得较纯的难挥发组分。图3筛板塔的操作情况三、进料板上物料传质过程〖新课展开〗在生产过程中，加入精馏塔的原料液有五种不同的热状况，受不同进料热状况的影响，使从进料板上上升的蒸气量及下降的流体量发生变化。问题13原料液有哪五种进料热状况？回答——原料液有以下五种进料状况：冷液体、饱和液体、气液混合物、饱和蒸气和过热蒸气。三、进料板上物料传质过程〖新课展开〗问题14原料液从进料板加入后在精馏塔内如何流动呢？回答——原料液从进料板加入后，液相部分与精馏段下降的流体汇合后进入提馏段，逐板下降，最后从塔底排出；蒸气部分则与提馏段上升的蒸气汇合后进入精馏段，逐板上升，最后从塔顶排出。例3气液混合物进料时，其液相部分与精馏段下降的流体一起逐板向下流动；其气相部分与提馏段上升的蒸气一起逐板向上流动。问题15在进料板上有没有传热和传质过程呢？回答——与精馏塔内每块塔板相似，进料板上同时进行着传热和传质的双重过程。〖课堂巩固〗练习1图4所示的是一连续精馏流程，图中所标示的7个设备名称是什么？并简述其流程。练习2以精馏塔内某块塔板为例，试述精馏塔内物料在塔板上的操作情况。图4连续精馏流程〖课堂小结〗1.连续精馏流程的主要设备是精馏塔，此外塔顶冷凝器和塔底再沸器等；2.精馏塔的基本功能是为气、液两相提供充分接触的机会，使传热和传质过程迅速而有效地进行，并且使接触后的气、液两相及时分开，互不夹带；3.塔顶冷凝器的作用是提供塔顶液相产品并保证有适当的液相回流；4.塔底再沸器的作用是提供一定流量的上升蒸气流，并提供精馏塔所需能量；5.连续精馏过程原料液源源不断地从进料板进入，连续地从塔顶和塔底采出产品；6.在精馏塔内以塔板作为气、液两相接触传质的基本构件；7.在每层板上气液两相密切接触，进行传热和传质，使离开该板的液相中易挥发组分较入该板时降低，而离开该板的气相中易挥发组分浓度又较进入该板时增高，气相中易挥发组分浓度得到一次增加，液相中难挥发组分浓度得到一次增加；8.原料液从进料板加入后，其液相部分与精馏段下降的流体汇合后逐板向下流动，其气相部分与提馏段上升的蒸气汇合后逐板向上流动；与精馏塔内任何一块塔板相似，在进料板上同时进行着传热和传质的双重过程。〖作业布置〗1.单项选择(1)冷凝器的作用是提供产品及保证有适宜的液相回流。选择()A.塔顶气相B.塔顶液相C.塔底气相D.塔底液相(2)精馏塔中由塔顶向下的第n—1、n、n+1层塔板，其气相组成关系为（）。A.yn+1ynyn—1B.yn+1=yn=yn—1C.yn+1ynyn—1D.不确定2.判断(1)蒸气部分冷凝过程中易挥发组分首先被冷凝下来。()谢谢！