化学工程与工艺课件精馏单元操作技术01

精馏单元操作技术王保玉MP-mail:wangbaoyu2006@精馏单元操作技术王保玉1项目整体概述某公司乙醇回收车间，要从20%的乙醇水溶液中回收乙醇，原料最大处理量为20L/h，要求回收乙醇的浓度达90%（质量%）以上。任务1：酒精回收提纯初步方案的制定；任务2：酒精蒸馏回收工艺条件的确定；任务3：酒精回收的仿真操作；任务4：酒精回收操作规程的编制；任务5：酒精回收的操作；任务6：酒精回收操作中异常现象的判别及处理。项目整体概述某公司乙醇回收车间，要从22项目目标设计

总体目标

能力目标知识目标素质目标项目目标设计总体目标能力目标知识目3考核方案设计考核体系过程性考核终结性考核笔试操作考核方案设计考核体系过程性考核终结性考核笔试操作4酒精回收提纯初步方案的制定蒸馏概述蒸馏是分离液体均相混合物最早实现工业化的典型单元操作。它是通过加热造成汽液两相体系，利用混合物中各组分挥发性不同而达到分离的目的。混合物中挥发能力高的组分称为易挥发组分或轻组分，把挥发能力低的组分称为难挥发组分或重组分。酒精回收提纯初步方案的制定蒸馏概述5蒸馏操作的分类

分类特点及应用按蒸馏方式分类平衡蒸馏平衡蒸馏和简单蒸馏，只能达到有限程度的提浓而不可能满足高纯度的分离要求。常用于混合物中各组分的挥发度相差较大，对分离要求又不高的场合。简单蒸馏精馏精馏是借助回流技术来实现高纯度和高回收率的分离操作。特殊精馏特殊精馏适用于普通精馏难以分离或无法分离的物系。按操作压力分类加压精馏常压精馏真空精馏常压下为气态（如空气）或常压下沸点为室温的混合物，常采用加压蒸馏；对于常压下沸点较高（一般高于150℃）或高温下易发生分解，聚合等变质现象的热敏性物料宜采用真空蒸馏，以降低操作温度。按被分离混合物中组分的数目分类两组分精馏多组分精馏工业生产中，绝大多数为多组分精馏，多组分精馏过程更复杂按操作流程分类间歇精馏连续精馏间歇操作是不稳定操作，主要应用于小规模、多品种或某些有特殊要求的场合，工业中以连续精馏为主。蒸馏操作的分类分类特点及应用按蒸馏方式分类平衡蒸馏平衡蒸馏6精馏过程示意图精馏过程示意图7板式塔板式塔塔内沿塔高装有若干层塔板，相邻两板有一定的间隔距离。塔内气、液两相在塔板上互相接触，进行传热和传质，属于逐级接触式塔设备。板式塔的结构1-塔体；2-塔板；3-溢流堰；4-受液盘；5-降液管板式塔板式塔8板式塔的工作原理操作时，塔内液体依靠重力作用，自上而下流经各层塔板，并在每层塔板上保持一定的液层，最后由塔底排出。气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板上的液层，在液层中气液两相密切而充分的接触，进行传质传热，最后由塔顶排出。在塔中，使两相呈逆流流动，以提供最大的传质推动力。板式塔的工作原理操作时，塔内液体依靠重9板式塔的类型板式塔的类型10板式塔的特点分类结构特点应用错流塔板塔板间设有降液管。液体横向流过塔板，气体经过塔板上的孔道上升，在塔板上气、液两相呈错流接触,如图3-2（a）所示。适当安排降液管位置和溢流堰高度，可以控制板上液层厚度，从而获得较高的传质效率。但是降液管约占塔板面积的20％，影响了塔的生产能力，而且，液体横过塔板时要克服各种阻力，引起液面落差，液面落差大时，能引起板上气体分布不均匀，降低分离效率。应用广泛。逆流塔板塔板间无降液管，气、液同时由板上孔道逆向穿流而过，如图3-2（b）所示结构简单、板面利用充分，无液面落差，气体分布均匀，但需要较高的气速才能维持板上液层，操作弹性小，效率低，应用不及错流塔板广泛。板式塔的特点分类结构特点应用错流塔板间设有降液管。液体横向流11典型的溢流塔板泡罩塔每层塔板上开有圆形孔，孔上焊有若干短管作为升气管。升气管高出液面，故板上液体不会从中漏下。升气管上盖有泡罩，其下部周边开有许多齿缝。典型的溢流塔板泡罩塔12典型的溢流塔板筛板塔在塔板上开有许多均匀分布的筛孔，其结构如图所示，筛孔在塔板上作正三角形排列，孔径一般为3～8mm，孔心距与孔径之比常在2.5～4.0范围内。板上设置溢流堰，以使板上维持一定深度的液层。典型的溢流塔板筛板塔13典型的溢流塔板浮阀塔

阀片可随气速变化而升降。阀片上装有限位的三条腿，插入阀孔后将阀腿底脚旋转90°，限制操作时阀片在板上升起的最大高度，使阀片不被气体吹走。阀片周边冲出几个略向下弯的定距片。浮阀的类型很多，常用的有F1型、V-4型及T型等。F1型V-4型T型典型的溢流塔板浮阀塔F1型V-4型T型14典型的溢流塔板舌形塔板在塔板上开出许多舌型孔，向塔板液流出口处张开，张角20°左右。舌片与板面成一定的角度，按一定规律排布，塔板出口不设溢流堰，降液管面积也比一般塔板大些。浮舌塔板将固定舌片用可上下浮动的舌片替代。舌形塔板浮舌塔板典型的溢流塔板舌形塔板舌形塔板浮舌塔板15典型的溢流塔板斜孔塔板在塔板上冲有一定形状的斜孔，斜孔开口方向与液流方向垂直，相邻两排斜孔的开口方向相反。典型的溢流塔板斜孔塔板16典型的溢流塔板网孔塔板

在塔板上冲压出许多网状定向切口，网孔的开口方向与塔板水平夹角约为30°，有效张口高度为2～5mm，如图所示。典型的溢流塔板网孔塔板17常见塔板的性能比较塔板类型相对生产能力相对塔板效率操作弹性压力降结构成本泡罩塔板筛板浮阀塔板舌形塔板斜孔塔板1.01.2～1.41.2～1.31.3～1.51.5～1.81.01.11.1～1.21.11.1中低大小中高低中低低复杂简单一般简单简单1.00.4～0.50.7～0.80.5～0.60.5～0.6常见塔板的性能比较塔板类型相对生产能力相对塔板效率操作弹18除沫装置

除沫器安装在塔顶，其作用是分离塔顶气体中夹带的液滴，保证塔顶馏出产品的质量。常用的除沫器有折板形、丝网形和旋流形。其中丝网除沫器应用最广泛。除沫装置除沫器安装在塔顶，其作用是分离19防涡器

塔底液体流出时，若带有漩涡则会将油气带入与塔底相连的泵内，使泵发生抽空现象。为此塔底大多设有防涡器。防涡器塔底液体流出时，若带有漩涡则会将20容器接管

化工容器的接管是连接容器与工艺管线的附件，还可以安装测量仪表，设置分析取样口。容器接管化工容器的接管是连接容器与工艺21作业理论作业课后作业实践作业认真观察化工单元操作实训室中的精馏塔，用本次课学习的专业术语描述我们的精馏塔，并绘制出精馏塔的结构示意图。作业理论作业22精馏单元操作技术王保玉MP-mail:wangbaoyu2006@精馏单元操作技术王保玉23项目整体概述某公司乙醇回收车间，要从20%的乙醇水溶液中回收乙醇，原料最大处理量为20L/h，要求回收乙醇的浓度达90%（质量%）以上。任务1：酒精回收提纯初步方案的制定；任务2：酒精蒸馏回收工艺条件的确定；任务3：酒精回收的仿真操作；任务4：酒精回收操作规程的编制；任务5：酒精回收的操作；任务6：酒精回收操作中异常现象的判别及处理。项目整体概述某公司乙醇回收车间，要从224项目目标设计

总体目标

能力目标知识目标素质目标项目目标设计总体目标能力目标知识目25考核方案设计考核体系过程性考核终结性考核笔试操作考核方案设计考核体系过程性考核终结性考核笔试操作26酒精回收提纯初步方案的制定蒸馏概述蒸馏是分离液体均相混合物最早实现工业化的典型单元操作。它是通过加热造成汽液两相体系，利用混合物中各组分挥发性不同而达到分离的目的。混合物中挥发能力高的组分称为易挥发组分或轻组分，把挥发能力低的组分称为难挥发组分或重组分。酒精回收提纯初步方案的制定蒸馏概述27蒸馏操作的分类

分类特点及应用按蒸馏方式分类平衡蒸馏平衡蒸馏和简单蒸馏，只能达到有限程度的提浓而不可能满足高纯度的分离要求。常用于混合物中各组分的挥发度相差较大，对分离要求又不高的场合。简单蒸馏精馏精馏是借助回流技术来实现高纯度和高回收率的分离操作。特殊精馏特殊精馏适用于普通精馏难以分离或无法分离的物系。按操作压力分类加压精馏常压精馏真空精馏常压下为气态（如空气）或常压下沸点为室温的混合物，常采用加压蒸馏；对于常压下沸点较高（一般高于150℃）或高温下易发生分解，聚合等变质现象的热敏性物料宜采用真空蒸馏，以降低操作温度。按被分离混合物中组分的数目分类两组分精馏多组分精馏工业生产中，绝大多数为多组分精馏，多组分精馏过程更复杂按操作流程分类间歇精馏连续精馏间歇操作是不稳定操作，主要应用于小规模、多品种或某些有特殊要求的场合，工业中以连续精馏为主。蒸馏操作的分类分类特点及应用按蒸馏方式分类平衡蒸馏平衡蒸馏28精馏过程示意图精馏过程示意图29板式塔板式塔塔内沿塔高装有若干层塔板，相邻两板有一定的间隔距离。塔内气、液两相在塔板上互相接触，进行传热和传质，属于逐级接触式塔设备。板式塔的结构1-塔体；2-塔板；3-溢流堰；4-受液盘；5-降液管板式塔板式塔30板式塔的工作原理操作时，塔内液体依靠重力作用，自上而下流经各层塔板，并在每层塔板上保持一定的液层，最后由塔底排出。气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板上的液层，在液层中气液两相密切而充分的接触，进行传质传热，最后由塔顶排出。在塔中，使两相呈逆流流动，以提供最大的传质推动力。板式塔的工作原理操作时，塔内液体依靠重31板式塔的类型板式塔的类型32板式塔的特点分类结构特点应用错流塔板塔板间设有降液管。液体横向流过塔板，气体经过塔板上的孔道上升，在塔板上气、液两相呈错流接触,如图3-2（a）所示。适当安排降液管位置和溢流堰高度，可以控制板上液层厚度，从而获得较高的传质效率。但是降液管约占塔板面积的20％，影响了塔的生产能力，而且，液体横过塔板时要克服各种阻力，引起液面落差，液面落差大时，能引起板上气体分布不均匀，降低分离效率。应用广泛。逆流塔板塔板间无降液管，气、液同时由板上孔道逆向穿流而过，如图3-2（b）所示结构简单、板面利用充分，无液面落差，气体分布均匀，但需要较高的气速才能维持板上液层，操作弹性小，效率低，应用不及错流塔板广泛。板式塔的特点分类结构特点应用错流塔板间设有降液管。液体横向流33典型的溢流塔板泡罩塔每层塔板上开有圆形孔，孔上焊有若干短管作为升气管。升气管高出液面，故板上液体不会从中漏下。升气管上盖有泡罩，其下部周边开有许多齿缝。典型的溢流塔板泡罩塔34典型的溢流塔板筛板塔在塔板上开有许多均匀分布的筛孔，其结构如图所示，筛孔在塔板上作正三角形排列，孔径一般为3～8mm，孔心距与孔径之比常在2.5～4.0范围内。板上设置溢流堰，以使板上维持一定深度的液层。典型的溢流塔板筛板塔35典型的溢流塔板浮阀塔

阀片可随气速变化而升降。阀片上装有限位的三条腿，插入阀孔后将阀腿底脚旋转90°，限制操作时阀片在板上升起的最大高度，使阀片不被气体吹走。阀片周边冲出几个略向下弯的定距片。浮阀的类型很多，常用的有F1型、V-4型及T型等。F1型V-4型T型典型的溢流塔板浮阀塔F1型V-4型T型36典型的溢流塔板舌形塔板在塔板上开出许多舌型孔，向塔板液流出口处张开，张角20°左右。舌片与板面成一定的角度，按一定规律排布，塔板出口不设溢流堰，降液管面积也比一般塔板大些。浮舌塔板将固定舌片用可上下浮动的舌片替代。舌形塔板浮舌塔板典型的溢流塔板舌形塔板舌形塔板浮舌塔板37典型的溢流塔板斜孔塔板在塔板上冲有一定形状的斜孔，斜孔开口方向与液流方向垂直，相邻两排斜孔的开口方向相反。典型的溢流塔板斜孔塔板38典型的溢流塔板网孔塔板

在塔板上冲压出许多网状定向切口，网孔的开口方向与塔板水平夹角约为30°，有效张口高度为2～5mm，如图所示。典型的溢流塔板网孔塔板39常见塔板的性能比较塔板类型相对生