蒸餾技術(shù)-認識精餾裝置（制藥單元操作課件）

模塊五精餾技術(shù)教學培訓課件02任務(wù)二認識精餾裝置

02任務(wù)二認識精餾裝置3能力目標學習要求與目標1.具有識別與選擇的精餾塔的能力。2.具有根據(jù)工藝要求選擇精餾塔板的能力。知識目標1.掌握精餾塔的分類與組成。2.掌握蒸餾塔的塔板類型與特點。素質(zhì)目標1.培養(yǎng)誠實守信、團結(jié)協(xié)作、愛崗敬業(yè)精神；2.培養(yǎng)安全、環(huán)保、健康生產(chǎn)意識；3.培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度及質(zhì)量意識，具備工程管理能力；4.培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力；5.創(chuàng)新能力培養(yǎng)等。子任務(wù)1認識精餾塔02任務(wù)二認識精餾裝置子任務(wù)1認識精餾塔4工業(yè)上常用的精餾設(shè)備通常為塔設(shè)備。包括板式塔和填料塔。板式塔是在圓形殼體內(nèi)裝有若干層按一定間距放置的水平塔板（塔盤）構(gòu)成的傳質(zhì)設(shè)備。各種塔板的結(jié)構(gòu)各異，但板面上的布置大致相同，塔板上開有若干小孔。氣體自下而上通過板上小孔并穿過板上液層，液體從上層塔板的降液管流到下層塔板的一側(cè)，橫向流過塔板后從另一側(cè)降液管流到下層塔盤，氣、液兩相在塔板上呈錯流接觸流動，這種塔板稱為錯流塔板。若塔板上不設(shè)降液管，則氣、液兩相均通過塔板上小孔逆向穿流而過，這種塔板稱為逆流塔板或穿流塔板。02任務(wù)二認識精餾裝置5板式塔通常由一個呈圓柱形的殼體及沿塔高按一定間距水平設(shè)置的若干層塔板所組成。操作時，液體靠重力作用由頂部逐板向塔底排出，并在各層板上形成均勻流動的液層；氣體則在壓力差推動下，由塔底向上經(jīng)過均布在塔板上的開孔依次穿過各層塔板由塔頂排出。塔內(nèi)以塔板作為氣液兩相接觸傳質(zhì)的基本構(gòu)件。工業(yè)生產(chǎn)中的板式塔，根據(jù)板間有無降液管溝通而分為有降液管和無降液管兩大類，前者用量較多，它主要由塔體、溢流裝置和塔板構(gòu)件等組成。02任務(wù)二認識精餾裝置602任務(wù)二認識精餾裝置702任務(wù)二認識精餾裝置802任務(wù)二認識精餾裝置9一、生產(chǎn)中采用的各種類型塔板，常以下述指標評價其性能的優(yōu)劣生產(chǎn)能力即單位塔截面、單位時間處理的氣液負荷量；塔板效率；操作彈性；塔板效率；結(jié)構(gòu)是否簡單，制造成本是否低廉。02任務(wù)二認識精餾裝置10工業(yè)生產(chǎn)中的板式塔，常根據(jù)板間有無降液管溝通而分為有降液管和無降液管兩大類，它主要由塔體、溢流裝置和塔板構(gòu)件等組成。①塔體。通常為圓柱形，常用鋼板焊接而成，有時也將其分成若干塔節(jié)，塔節(jié)間用法蘭連接。02任務(wù)二認識精餾裝置11②溢流裝置。包括出口堰、降液管、進口堰、受液盤等部件。出口堰的作用是使塔板上能形成一定厚度的液層，以便氣液充分接觸。降液管的作用是使經(jīng)氣液充分接觸后的液體順利流到下一層塔盤。進口堰的作用是使由上一層來的液體平穩(wěn)地在塔盤上流過，同時避免發(fā)生串氣。受液盤的作用是承接上一層由降液管下來的液體。02任務(wù)二認識精餾裝置12③塔板及其構(gòu)件。塔板是板式塔內(nèi)氣液接觸的場所，操作時氣液在塔板上接觸的好壞，對傳熱、傳質(zhì)效率影響很大。在長期的生產(chǎn)實踐中，人們不斷地研究和開發(fā)新型塔板，以改善塔板上的氣液接觸狀況，提高板式塔的效率。02任務(wù)二認識精餾裝置1302任務(wù)二認識精餾裝置14二、塔板類型02任務(wù)二認識精餾裝置151.泡罩塔板泡罩塔板的氣體通道是升氣管和泡罩。由于升氣管高出塔板，即使在氣體負荷很低時也不會發(fā)生嚴重漏液。因而泡罩塔板具有很大的操作彈性。升氣管是泡罩塔區(qū)別于其他塔板的主要結(jié)構(gòu)特征。氣體從升氣管上升通過齒縫被分散為細小的氣泡和流股經(jīng)液層上升，液層中充滿氣泡而形成泡沫層，為氣液兩相提供了大量的傳質(zhì)界面。但泡罩塔板結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，制造成本高，安裝檢修不便。氣體通道曲折，塔板壓降大，液泛氣速低，生產(chǎn)能力小。02任務(wù)二認識精餾裝置16篩孔——氣體通道降液管——液體通道溢流堰：維持塔板上一定高度的液層，以保證在塔板上氣液兩相有足夠的接觸面積。02任務(wù)二認識精餾裝置1702任務(wù)二認識精餾裝置182.浮閥塔板浮閥塔板與泡罩塔板相比其主要改進是取消了升氣管，在塔板開孔的上方安裝可浮動的閥片。浮閥可隨氣體流量變化自動調(diào)節(jié)開度，氣量小時閥的開度較小，氣體仍能以足夠氣速通過環(huán)隙，避免過多的漏液；氣量大時閥片浮起，由閥腳鉤住塔板以維持最大開度。因開度增大而使氣速不致過高，從而降低了壓降，也使液泛氣速提高，故在高液氣比下浮閥塔板的生產(chǎn)能力大于泡罩塔。氣體以水平方向吹入液層，氣液接觸時間較長而液沫夾帶較小，故塔板效率較高。02任務(wù)二認識精餾裝置1902任務(wù)二認識精餾裝置20閥型：F1型、V型、T型、A型02任務(wù)二認識精餾裝置2102任務(wù)二認識精餾裝置223.篩孔塔板篩孔塔板簡稱篩板，它的出現(xiàn)略遲于泡罩塔，其結(jié)構(gòu)如圖所示。與泡罩塔的相同點是都有降液管，不同點是取消了泡罩與升氣管，直接在板上鉆有若干小圓孔，篩板一般用不銹鋼制成，孔的直徑為3～8mm。操作時，液體橫過塔板，氣體從板上小孔（篩孔）鼓泡進入板上液層。篩板塔在工業(yè)應(yīng)用的初期被認為操作困難，操作彈性小，但隨著人們對篩板塔性能研究的逐步深入，其設(shè)計更趨合理。生產(chǎn)實踐證明，篩板塔結(jié)構(gòu)簡單、造價低、生產(chǎn)能力大、板效率高、壓降低，已成為應(yīng)用最廣泛的一種。02任務(wù)二認識精餾裝置234.噴射型塔板噴射型塔板的主要特點是塔板上氣體通道中的氣流方向和塔板傾斜有一個較小的角度(有些甚至接近于水平)，氣體從氣流通道中以較高的速度（可達20～30m/s)噴出，將液體分散為細小的液滴，以獲得較大的傳質(zhì)面積，且液滴在塔板上反復(fù)多次落下和拋起，傳質(zhì)表面不斷更新，促進了兩相之間的傳質(zhì)。即使氣體流速較高，但因氣成傾斜方向噴出，氣流帶出液層的液滴向上分速度較小，液沫夾帶量亦不致過大；另外這類塔板的氣流與液流的流動方向一致，由于氣流起到了推動液體流動的作用，液面落差較小，塔板上液層較薄，塔板阻力不太大。02任務(wù)二認識精餾裝置24因此噴射型塔板具有塔板效率高、塔板的生產(chǎn)能力較大、塔板阻力較小等優(yōu)點。其缺點是液體受氣流的噴射作用，在進入降液管時氣泡夾帶現(xiàn)象較為嚴重，這是噴射型塔板設(shè)計、制造和操作時—個必須注意的問題。如圖所示的是兩種典型的噴射型塔板。其中舌形塔板的操作彈性較小，而浮舌塔板則是結(jié)合舌形塔板和浮閥塔板的優(yōu)點，兼有浮閥和噴射的特點，具有較大操作彈性，且在壓降、塔板效率等方面優(yōu)于舌形塔板和浮閥塔板。02任務(wù)二認識精餾裝置2502任務(wù)二認識精餾裝置2602任務(wù)二認識精餾裝置2702任務(wù)二認識精餾裝置285.淋降篩孔塔板淋降篩孔塔板即為沒有降液管的篩孔塔板，又稱為無溢流型篩孔塔板。塔板上氣液兩相為逆流流動，氣液均穿過篩孔，故又稱為穿流式篩孔塔板。這種塔板較篩孔塔板的結(jié)構(gòu)更為簡單，造價更低。因其節(jié)省了降液管所占據(jù)的塔截面積，使塔板的有效鼓泡區(qū)域面積增加了15％～30%，從而使生產(chǎn)能力提高。根據(jù)生產(chǎn)資料表明，淋降篩板塔的生產(chǎn)能力比泡罩塔大20％～100%，壓降比泡罩塔小40％～80％，特別適用于真空操作。02任務(wù)二認識精餾裝置29三、塔板結(jié)構(gòu)工業(yè)生產(chǎn)中多數(shù)使用的是有溢流管的篩板塔和浮閥塔，以有溢流管的塔板為例介紹塔板結(jié)構(gòu)。02任務(wù)二認識精餾裝置3002任務(wù)二認識精餾裝置31①鼓泡區(qū)即圖中虛線以內(nèi)的區(qū)域，為氣液傳質(zhì)的有效區(qū)域。②溢流區(qū)即溢流管及受液盤所占的區(qū)域。02任務(wù)二認識精餾裝置32③安定區(qū)在鼓泡區(qū)和溢流區(qū)之間的面積。目的是為在液體進入溢流管前，有一段不鼓泡的安定區(qū)域，以免液體夾帶大量泡沫進入溢流管。其寬度一般可按下述范圍選?。和庋咔暗陌捕▍^(qū)可取70～100mm；內(nèi)堰前的安定區(qū)可取50～100mm。在小塔中，安定區(qū)可適當減小。02任務(wù)二認識精餾裝置33④邊緣區(qū)在靠近塔壁的部分，需留出一圈用于支持塔板邊粱使用的邊緣區(qū)域。對于2.5以下的塔徑，可取為50mm，大于2.5的塔徑則取60mm，或更大些。02任務(wù)二認識精餾裝置3402任務(wù)二認識精餾裝置35歸納與總結(jié)：1.精餾塔的分類與組成。2.蒸餾塔的塔板類型與特點。模塊五精餾技術(shù)教學培訓課件02任務(wù)二認識精餾裝置

02任務(wù)二認識精餾裝置38能力目標學習要求與目標1.具有識別與選擇的精餾過程的能力。2.具有根據(jù)工藝要求選擇特殊精餾技術(shù)的能力。知識目標1.掌握精餾塔的工業(yè)應(yīng)用。2.掌握特殊蒸餾與應(yīng)用。素質(zhì)目標1.培養(yǎng)誠實守信、團結(jié)協(xié)作、愛崗敬業(yè)精神；2.培養(yǎng)安全、環(huán)保、健康生產(chǎn)意識；3.培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度及質(zhì)量意識，具備工程管理能力；4.培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力；5.創(chuàng)新能力培養(yǎng)等。子任務(wù)2認識精餾的工業(yè)應(yīng)用子任務(wù)3認識特殊精餾技術(shù)

02任務(wù)二認識精餾裝置39子任務(wù)2認識精餾的工業(yè)應(yīng)用精餾是依據(jù)混合液體中各組分的沸點不同而將混合物分開的操作。工業(yè)上除了分離液體混合物之外，還可以用來分離氣體混合物，此時只需將氣體混合物全部冷凝為液體，再利用精餾方法將其分離，所以精餾操作在工業(yè)上有很多應(yīng)用。精餾操作在石油煉制、石油化工及煤化工等工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，它既可分離二元物系，也可分離多元物系。02任務(wù)二認識精餾裝置40以焦爐煤氣為原料采用ICI低中壓法合成甲醇的工藝，其流程的后半部分就是粗甲醇的精制工藝，即采用精餾的方法將粗甲醇精制為精甲醇。02任務(wù)二認識精餾裝置41石油的常減壓蒸餾過程的工藝流程。原油脫鹽、脫水后經(jīng)換熱進初餾塔，塔頂出輕汽油餾分或重整原料，塔底為拔頭原油，經(jīng)常壓爐加熱后進入常壓分餾塔，塔頂出汽油。側(cè)線自上而下分別出煤油、柴油及其他油料產(chǎn)品。02任務(wù)二認識精餾裝置42塔底用水蒸氣氣提，塔底重油即常壓渣油用泵抽送至減壓部分。常壓渣油經(jīng)減壓爐加熱后送至減壓塔，為了減少管路壓降和提高減壓塔頂真空度，減壓塔頂一般不出產(chǎn)品而直接與抽空設(shè)備連接。減壓塔大都開有3～4個側(cè)線，根據(jù)煉油廠的加工類型不同可生產(chǎn)催化裂化原料或潤滑油料。減壓塔底渣油用泵抽出經(jīng)換熱冷卻送出裝置。02任務(wù)二認識精餾裝置4302任務(wù)二認識精餾裝置子任務(wù)3認識特殊精餾技術(shù)44認識恒沸精餾、萃取精餾以及反應(yīng)精餾等幾種特殊精餾技術(shù)。02任務(wù)二認識精餾裝置451.恒沸精餾生產(chǎn)中若待分離的物系具有恒沸點，則不能用普通精餾方法實現(xiàn)完全的分離，這時可采用恒沸蒸餾的方法加以分離。在待分離的混合液中加入第三組分（稱為挾帶劑），該組分與原混合液中的一個或兩個組分形成新的恒沸液，且其沸點較原組分構(gòu)成的恒沸液的沸點更低，使組分間相對揮發(fā)度增大，從而使原料液能用普通精餾方法予以分離，這種精餾方法稱為恒沸精餾。02任務(wù)二認識精餾裝置46恒沸精餾流程示意圖在原料液中加入苯后，可形成苯、乙醇及水的三元最低恒沸液，常壓下其恒沸點為64.6℃,恒沸物組成為含苯0.544、乙醇0.230、水0.226（均為摩爾分率）。制取無水乙醇的工藝流程如圖所示。原料液與苯進入恒沸精餾塔1中，塔底得到無水乙醇產(chǎn)品，塔頂蒸出苯-乙醇-水三元恒沸物，在冷凝器4中冷凝后，部分液相回流至塔內(nèi)，其余的進入分層器5中，上層為富苯層，返回塔1作為補充回流，下層為富水層（含少量苯）。富水層進入苯回收塔2的頂部，塔2頂部引出的蒸汽也進入冷凝器4中，底部的稀乙醇溶液進入乙醇回收塔3中。塔3中的塔頂產(chǎn)品為乙醇-水恒沸液，送回塔1作為原料。02任務(wù)二認識精餾裝置470102形成新的恒沸液沸點低，與被分離組分的沸點差大，一般兩者沸點差不小于10℃；新恒沸液宜為非均相混合物，可用分層法分離挾帶劑；新恒沸液所含挾帶劑少，這樣挾帶劑用量與氣化量均少，熱量消耗低；04使用安全、性能穩(wěn)定、價格便宜等。對挾帶劑的主要要求0302任務(wù)二認識精餾裝置482.萃取精餾萃取精餾也是在待分離的混合液中加入第三組分（稱為萃取劑或溶劑），以改變原組分間的相對揮發(fā)度而得到分離。但不同的是萃取劑的沸點較原料液中各組分的沸點高，且不與組分形成恒沸液。萃取精餾常用于分離相對揮發(fā)度接近1的物系（組分沸點十分接近）。例如苯與環(huán)己烷的沸點（分別為80.1℃和80.73℃）十分接近，它們難于用普通精餾方法予以分離。若在苯-環(huán)己烷溶液中加入萃取劑糠醛（沸點為161.7℃），由于糠醛分子與苯分子間的作用力較強，從而使環(huán)己烷和苯間的相對揮發(fā)度增大。02任務(wù)二認識精餾裝置49原料液從萃取精餾塔1的中部進入，萃取劑糠醛從塔頂加入，使它在塔中每層塔板上與苯接觸，塔頂蒸出的是環(huán)己烷。為避免糠醛蒸汽從頂部帶出，在精餾塔頂部設(shè)萃取劑回收段2，用回流液回收?？啡┡c苯一起從塔釜排出，送入溶劑回收塔3中，因苯與糠醛的沸點相差很大，故兩者容易分離。塔3底部排出的糠醛，可循環(huán)使用。02任務(wù)二認識精餾裝置50選擇性好，即加入少量的萃取劑，使原組分間的相對揮發(fā)度有較大的提高。性能穩(wěn)定，使用安全，價格便宜等。沸點較高，與被分離組分的沸點差較大，使萃取劑易于回收。與原料液的互溶性好，不產(chǎn)生分層現(xiàn)象。萃取劑的選擇02任務(wù)二認識精餾裝置513.反應(yīng)精餾工業(yè)中多數(shù)情況下反應(yīng)過程和分離過程在不同的設(shè)備中各自進行。隨著科技的發(fā)展，反應(yīng)和分離結(jié)合在一個設(shè)備中進行，并伴有化學反應(yīng)的分離過程已日益引起人們的重視。這些過程由于反應(yīng)和分離的耦合作用，使反應(yīng)和分離效果得以加強，從而使產(chǎn)品的質(zhì)量和收率得到提高，同時降低了設(shè)備投資。我們將反應(yīng)與精餾耦合的操作過程稱為反應(yīng)精餾。02任務(wù)二認識精餾裝置52反應(yīng)精餾過程是在一個反應(yīng)精餾塔中完成，通過精餾的作用不斷分離出反應(yīng)產(chǎn)物，使反應(yīng)朝有利于反應(yīng)產(chǎn)物生成的方向進行，因此反應(yīng)精餾能使某些化學反應(yīng)（主要是可逆反應(yīng)）的速率加快，轉(zhuǎn)化率提高，并抑制副產(chǎn)物生成，從而提高產(chǎn)品的收率和純度。隨著固體催化劑的不斷開發(fā)，將固體催化劑制成固定形狀裝填于精餾塔內(nèi)，可以同時起化學反應(yīng)的催化劑和精餾填料的雙重作用，這種將非均相催化反應(yīng)和精餾分離耦合在一起的反應(yīng)精餾過程，稱為催化精餾。