傳質(zhì)與分離工程-精餾課件

匯報(bào)人：AA2024-01-24THEFIRSTLESSONOFTHESCHOOLYEAR傳質(zhì)與分離工程-精餾課件目CONTENTS精餾基本原理精餾操作參數(shù)及影響因素精餾塔設(shè)計(jì)與計(jì)算精餾過程模擬與優(yōu)化特殊精餾技術(shù)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)分析處理錄01精餾基本原理利用液體混合物中各組分揮發(fā)性的差異，通過加熱使部分組分汽化，再經(jīng)冷凝使不同組分得以分離的過程。蒸餾在蒸餾的基礎(chǔ)上，通過回流操作，使上升蒸汽與下降液體充分接觸，進(jìn)行多次部分汽化和冷凝，以達(dá)到更高分離精度的過程。精餾蒸餾與精餾概念平衡冷凝冷凝后的輕、重組分液體在塔板上重新分配，輕組分被提餾至塔頂，重組分被提留至塔底。通過多次平衡汽化和冷凝，實(shí)現(xiàn)輕、重組分的分離。平衡汽化液體混合物加熱后，輕組分首先汽化，隨著溫度升高，重組分也逐漸汽化。汽化后的輕、重組分在塔頂冷凝器中冷凝成液體?；亓鞑僮鳛榱司S持精餾過程的連續(xù)進(jìn)行并提高分離效率，需要將部分塔頂冷凝液作為回流液返回塔內(nèi)，與上升蒸汽充分接觸。精餾過程原理板式塔01由多層塔板組成，塔板上設(shè)置有溢流堰、降液管等結(jié)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)液體的均勻分布和汽液兩相的充分接觸。常見板式塔有泡罩塔、篩板塔等。填料塔02塔內(nèi)裝填有填料，如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)等，用于增加汽液兩相的接觸面積和停留時(shí)間，提高分離效率。填料塔具有結(jié)構(gòu)簡單、壓降低等優(yōu)點(diǎn)。特殊精餾塔03針對(duì)某些特殊分離需求而設(shè)計(jì)的精餾塔，如熱泵精餾塔、熱偶精餾塔等。這些特殊精餾塔通過引入外部能量或采用特殊操作方式，實(shí)現(xiàn)更高的分離精度和能效。精餾塔結(jié)構(gòu)與類型01精餾操作參數(shù)及影響因素精餾塔的操作壓力直接影響塔內(nèi)氣液平衡和組分揮發(fā)度。通常，提高操作壓力有利于分離，但會(huì)增加能耗和設(shè)備投資。操作溫度與操作壓力密切相關(guān)，直接影響組分揮發(fā)度和傳質(zhì)效率。適宜的操作溫度有助于實(shí)現(xiàn)高效分離。操作壓力與溫度操作溫度操作壓力回流比是精餾操作中的重要參數(shù)，影響塔內(nèi)氣液平衡和分離效果。增大回流比可提高分離效果，但會(huì)增加能耗?；亓鞅人鍞?shù)是精餾塔設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一，直接影響分離效果和能耗。增加塔板數(shù)可提高分離效果，但會(huì)增加設(shè)備投資和能耗。塔板數(shù)回流比與塔板數(shù)進(jìn)料狀態(tài)進(jìn)料狀態(tài)包括溫度、壓力和組成等，直接影響精餾塔的分離效果和能耗。合理的進(jìn)料狀態(tài)有助于實(shí)現(xiàn)高效分離。進(jìn)料位置進(jìn)料位置的選擇對(duì)精餾塔的分離效果和能耗也有重要影響。通常，進(jìn)料位置應(yīng)選擇在塔內(nèi)適宜的位置，以實(shí)現(xiàn)最佳分離效果。進(jìn)料狀態(tài)與位置熱負(fù)荷熱負(fù)荷是精餾塔操作中的重要參數(shù)之一，直接影響塔內(nèi)氣液平衡和分離效果。合理的熱負(fù)荷有助于實(shí)現(xiàn)高效分離并降低能耗。冷卻負(fù)荷冷卻負(fù)荷是精餾塔操作中的另一重要參數(shù)，直接影響塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量和能耗。適宜的冷卻負(fù)荷有助于保證產(chǎn)品質(zhì)量并降低能耗。熱負(fù)荷與冷卻負(fù)荷01精餾塔設(shè)計(jì)與計(jì)算滿足工藝要求結(jié)構(gòu)合理操作彈性大節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)原則與方法保證產(chǎn)品質(zhì)量和收率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理的分離。能適應(yīng)原料組成、流量和溫度等操作條件的波動(dòng)。塔體結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊，便于制造、安裝和維修。降低能耗，減少污染排放，提高能源利用效率。塔板類型與選擇適用于易發(fā)泡、易結(jié)焦的物料體系，操作彈性大。處理量大，效率高，適用于清潔、不易發(fā)泡的物料體系。兼具泡罩塔板和篩孔塔板的優(yōu)點(diǎn)，適用于較寬的操作范圍。處理能力大，壓降低，適用于真空精餾和高壓精餾。泡罩塔板篩孔塔板浮閥塔板噴射型塔板根據(jù)處理量和允許的空塔氣速確定塔徑。塔徑計(jì)算根據(jù)物料性質(zhì)和操作條件確定合適的塔板間距。塔板間距設(shè)計(jì)確保塔體在各種操作條件下具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。塔體強(qiáng)度和穩(wěn)定性設(shè)計(jì)合理配置進(jìn)料口、回流口、塔板支撐等內(nèi)件，提高傳質(zhì)效率和操作性能。塔內(nèi)件優(yōu)化塔體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化根據(jù)處理量、操作壓力和溫度等條件選擇合適的冷凝器和再沸器類型。冷凝器與再沸器選型泵與風(fēng)機(jī)選型管道與閥門配置安全與環(huán)保設(shè)施根據(jù)流體性質(zhì)、流量和揚(yáng)程等參數(shù)選擇合適的泵與風(fēng)機(jī)。根據(jù)工藝流程和操作要求配置合適的管道、閥門和儀表等。配置必要的安全閥、壓力表、溫度計(jì)等安全設(shè)施，以及廢氣處理、廢水處理等環(huán)保設(shè)施。輔助設(shè)備配置及選型01精餾過程模擬與優(yōu)化

過程模擬技術(shù)簡介基于物理模型的模擬利用數(shù)學(xué)方程描述精餾過程的物理和化學(xué)變化，通過計(jì)算機(jī)求解得到操作參數(shù)和結(jié)果。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模擬基于歷史數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)等方法建立模型，預(yù)測精餾過程行為?；旌夏M方法結(jié)合物理模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型，提高模擬的準(zhǔn)確性和實(shí)用性?；谖锪掀胶狻崃科胶夂拖嗥胶庠?，建立各級(jí)塔板的數(shù)學(xué)模型，適用于理想和非理想物系的模擬。平衡級(jí)模型考慮塔板間的傳質(zhì)和傳熱過程，建立更精確的模型，適用于復(fù)雜精餾過程的模擬。非平衡級(jí)模型描述精餾塔在操作條件變化時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，適用于開工、停工、事故處理等過程的模擬。動(dòng)態(tài)模型精餾過程建模方法03先進(jìn)控制技術(shù)應(yīng)用采用自適應(yīng)控制、預(yù)測控制等先進(jìn)控制策略，提高精餾過程的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。01操作條件優(yōu)化通過調(diào)整回流比、進(jìn)料位置、塔板數(shù)等操作條件，提高產(chǎn)品純度和收率。02設(shè)備結(jié)構(gòu)改進(jìn)優(yōu)化塔板設(shè)計(jì)、改進(jìn)填料類型等，提高傳質(zhì)效率和設(shè)備性能。過程優(yōu)化策略探討某化工廠的精餾系統(tǒng)存在產(chǎn)品純度不達(dá)標(biāo)、能耗高等問題。問題描述優(yōu)化措施優(yōu)化效果通過調(diào)整回流比和進(jìn)料位置，改進(jìn)塔板結(jié)構(gòu)和填料類型，實(shí)施先進(jìn)控制技術(shù)等措施進(jìn)行優(yōu)化。產(chǎn)品純度顯著提高，能耗降低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。030201案例分析：某化工廠精餾系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)踐01特殊精餾技術(shù)及應(yīng)用萃取精餾原理及應(yīng)用領(lǐng)域萃取精餾原理利用萃取劑對(duì)不同組分溶解度的差異，實(shí)現(xiàn)混合物中關(guān)鍵組分的分離。萃取劑的選擇是關(guān)鍵，需根據(jù)混合物組成和分離要求確定。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于石油化工、精細(xì)化工、制藥等領(lǐng)域，如芳烴分離、醇類分離、酯類分離等。共沸精餾原理通過加入共沸劑，與混合物中的某一組分形成共沸物，利用共沸物與混合物中其他組分的沸點(diǎn)差異實(shí)現(xiàn)分離。共沸劑的選擇需考慮與混合物各組分的相互作用及沸點(diǎn)等因素。應(yīng)用領(lǐng)域適用于分離沸點(diǎn)相近、難以用普通精餾分離的混合物，如醇水共沸物的分離、有機(jī)酸與水的分離等。共沸精餾原理及應(yīng)用領(lǐng)域VS在混合物中加入鹽類化合物，利用鹽類對(duì)混合物中不同組分的鹽析效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)組分的分離。鹽類的選擇需考慮與混合物各組分的相互作用及鹽析效應(yīng)等因素。應(yīng)用領(lǐng)域適用于分離具有相似揮發(fā)性但不同極性的混合物，如醇類、酮類、酯類等有機(jī)物的分離。鹽析精餾原理鹽析精餾原理及應(yīng)用領(lǐng)域案例背景某石化企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含有多種組分的混合物，傳統(tǒng)精餾方法難以實(shí)現(xiàn)有效分離。特殊精餾技術(shù)應(yīng)用針對(duì)該混合物特點(diǎn)，采用萃取精餾技術(shù)，選擇合適的萃取劑，成功實(shí)現(xiàn)了混合物中關(guān)鍵組分的分離。同時(shí)，針對(duì)另一組分沸點(diǎn)相近的混合物，采用共沸精餾技術(shù)，通過加入共沸劑實(shí)現(xiàn)了有效分離。效果評(píng)估通過應(yīng)用特殊精餾技術(shù)，該企業(yè)成功解決了混合物分離難題，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和收率，降低了生產(chǎn)成本和能耗，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。案例分析01實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)分析處理實(shí)驗(yàn)裝置組成包括精餾塔、再沸器、冷凝器、回流罐、原料罐、泵等。操作流程原料加入原料罐，通過泵打入精餾塔，塔底加熱，塔頂冷凝回流，收集產(chǎn)品并分析。注意事項(xiàng)確保裝置密封性，控制加熱速度和塔內(nèi)壓力，防止液泛和漏液現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)裝置介紹及操作流程記錄塔頂、塔底溫度，回流比，進(jìn)料量，加熱功率等操作參數(shù)。數(shù)據(jù)采集根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算理論板數(shù)、分離效率、產(chǎn)品純度等關(guān)鍵指標(biāo)。數(shù)據(jù)處理通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算值，分析誤差來源，優(yōu)化操作條件。數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)采集、處理和分析方法結(jié)果討論根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析精餾過程的分離效果，評(píng)估實(shí)驗(yàn)操作水平。誤差分析探討實(shí)驗(yàn)誤差來源，如儀器精度、操作穩(wěn)定性、環(huán)境因素等。改進(jìn)措施提出改進(jìn)實(shí)驗(yàn)操作、提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的建議和措施。實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與誤差分析報(bào)告格式遵循學(xué)?；蛘n程要求的實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式，包括