精馏塔设备工作原理:蒸气由塔底进入,与下降液进行逆流接触,两相接触中,下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移,蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移,蒸气愈接近塔顶,其易挥发组分浓度愈高,而下降液愈接近塔底,其难挥发组分则愈富集,达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器,冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中,其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体,其中的一部分送入再沸器,热蒸发后,蒸气返回塔中,另一部分液体作为釜残液取出。
精馏塔设备在生产过程中维持一定的压力、温度和规定的气、液流量等工艺条件,为单元操作提供了外部条件。其性能对产品质量、产量、生产能力和原材料消耗、以及三废处理、环境保护等,都有重要的影响。
精馏塔性能参数解析:
1、饱和蒸汽压:在一定的温度下,与同种物质的液态(或固态)处于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫饱和蒸汽压,它随温度的升高而增加。当温度一定时,气相压力最终将稳定在一个固定的数值上,这时的压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压。
2、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。在一定的温度和压力下,如果物料系统中存在两个或两个以上的相,物料在各相的相对量以及物料中各组分在各个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,物质还是在不停地运动,但是,各个相的量和各组分在各项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。
3、露点:把气体混合物在压力不变的条件下降温冷却,当冷却到某一温度时,产生的第一个微小的液滴,此温度叫做该混合物在指定压力下的露点温度,简称露点。从精馏塔顶蒸出的气体温度,就是处在露点温度下。
4、潜热:单位重量的纯物质在相变过程吸收或放出的热叫潜热。如1公斤水由液态受热变成水蒸气的过程中所吸收的热叫水的汽化潜热,常用单位为千卡/公斤。
5、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(或部分冷凝)成液体,将其一部分冷凝液返回塔顶沿塔板下流,这部分液体叫做回流液;将另一部分冷凝液(或未凝蒸汽)从塔顶采出,作为产品。回流比就是回流液量与采出量的重量比。
6、精馏塔的压力降: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。
化工生产对精馏塔设备的基本要求:
1、生产能力大,在较大的气、液负荷或波动时,仍能维持较高的传质速率。
2、流体阻力小,运转费用低。
3、能提供足够大的相间接触面积,使气、液两相在充分接触的情况下进行传质,达到高分离效率。
4、结构合理,安全可靠,金属消耗量少,制造费用低。
5、不易堵塞,容易操作,便于安装、调节、检修。