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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 化學化工區(qū) » 石油化工 » 石油資料 » 精餾操作基本知識
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精餾操作基本知識
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精餾操作基本知識 1、 何為相和相平衡： 答：相就是指在系統(tǒng)中具有相同物理性質和化學性質的均勻部分，不同相之間往往有一個相界面，把不同的相分別開。系統(tǒng)中相數(shù)的多少與物質的數(shù)量無關。如水和冰混合在一起，水為液相，冰為固相。一般情況下，物料在精餾塔內是氣、液兩相。 在一定的溫度和壓力下，如果物料系統(tǒng)中存在兩個或兩個以上的相，物料在各相的相對量以及物料中各組分在各個相中的濃度不隨時間變化，我們稱系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。平衡時，物質還是在不停地運動，但是，各個相的量和各組分在各項的濃度不隨時間變化，當條件改變時，將建立起新的相平衡，因此相平衡是運動的、相對的，而不是靜止的、絕對的。比如：在精餾系統(tǒng)中，精餾塔板上溫度較高的氣體和溫度較低的液體相互接觸時，要進行傳熱、傳質，其結果是氣體部分冷凝，形成的液相中高沸點組分的濃度不斷增加。塔板上的液體部分氣化，形成的氣相中低沸點組分的濃度不斷增加。但是這個傳熱、傳質過程并不是無止境的，當氣液兩相達到平衡時，其各組分的兩相的組成就不再隨時間變化了。 2、何為飽和蒸汽壓？ 答：在一定的溫度下，與同種物質的液態(tài)（或固態(tài)）處于平衡狀態(tài)的蒸汽所產生的壓強叫飽和蒸汽壓，它隨溫度的升高而增加。眾所周知，放在杯子里的水，會因不斷蒸發(fā)變得愈來愈少。如果把純水放在一個密閉容器里，并抽走上方的空氣，當水不斷蒸發(fā)時，水面上方氣相的壓力，即水的蒸汽所具有的壓力就不斷增加。但是，當溫度一定時，氣相壓力最中將穩(wěn)定在一個固定的數(shù)值上，這時的壓力稱為水在該溫度下的飽和蒸汽壓。 應當注意的是，當氣相壓力的數(shù)值達到飽和蒸汽壓力的數(shù)值是，液相的水分子仍然不斷地氣化，氣相中的水分子也不斷地冷凝成液體，只是由于水的氣化速度等于水蒸汽的冷凝速度，液體量才沒有減少，氣體量也沒有增加，氣體和液體達到平衡狀態(tài)。所以，液態(tài)純物質蒸汽所具有的壓力為其飽和蒸汽壓時，氣液兩相即達到了相平衡。 3、何為精餾，精餾的原理是什么？ 答：把液體混合物進行多次部分汽化，同時又把產生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分離為所要求組分的操作過程稱為精餾。 為什么把液體混合物進行多次部分汽化同時又多次部分冷凝，就能分離為純或比較純的組分呢？對于一次汽化，冷凝來說，由于液體混合物中所含的組分的沸點不同，當其在一定溫度下部分汽化時，因低沸點物易于氣化，故它在氣相中的濃度較液相高，而液相中高沸點物的濃度較氣相高。這就改變了氣液兩相的組成。當對部分汽化所得蒸汽進行部分冷凝時，因高沸點物易于冷凝，使冷凝液中高沸點物的濃度較氣相高，而為冷凝氣中低沸點物的濃度比冷凝液中要高。這樣經過一次部分汽化和部分冷凝，使混合液通過各組分濃度的改變得到了初步分離。如果多次的這樣進行下去，將最終在液相中留下的基本上是高沸點的組分，在氣相中留下的基本上是低沸點的組分。由此可見，多次部分汽化和多次部分冷凝同時進行，就可以將混合物分離為純或比較純的組分。 液體氣化要吸收熱量，氣體冷凝要放出熱量。為了合理的利用熱量，我們可以把氣體冷凝時放出的熱量供給液體氣化時使用，也就是使氣液兩相直接接觸，在傳熱同時進行傳質。為了滿足這一要求，在實踐中，這種多次部分汽化伴隨多次部分冷凝的過程是逆流作用的板式設備中進行的。所謂逆流，就是因液體受熱而產生的溫度較高的氣體，自下而上地同塔頂因冷凝而產生的溫度較低的回流液體（富含低沸點組分）作逆向流動。塔內所發(fā)生的傳熱傳質過程如下1）氣液兩相進行熱的交換，利用部分汽化所得氣體混合物中的熱來加熱部分冷凝所得的液體混合物；2）氣液兩相在熱交換的同時進行質的交換。溫度較低的液體混合物被溫度較高的氣體混合物加熱二部分汽化。此時，因揮發(fā)能力的差異（低沸點物揮發(fā)能力強，高沸點物揮發(fā)能力差），低沸點物比高沸點物揮發(fā)多，結果表現(xiàn)為低沸點組分從液相轉為氣相，氣相中易揮發(fā)組分增濃；同理，溫度較高的氣相混合物，因加熱了溫度較低的液體混合物，而使自己部分冷凝，同樣因為揮發(fā)能力的差異，使高沸點組分從氣相轉為液相，液相中難揮發(fā)組分增濃。 精餾塔是由若干塔板組成的，塔的最上部稱為塔頂，塔的最下部稱為塔釜。塔內的一塊塔盤只進行一次部分汽化和部分冷凝，塔盤數(shù)愈多，部分汽化和部分冷凝的次數(shù)愈多，分離效果愈好。 通過整個精餾過程，最終由塔頂?shù)玫礁呒兌鹊囊讚]發(fā)組分，塔釜得到的基本上是難揮發(fā)的組分。 4、什么是露點？ 答：把氣體混合物在壓力不變的條件下降溫冷卻，當冷卻到某一溫度時，產生的第一個微小的液滴，此溫度叫做該混合物在指定壓力下的露點溫度，簡稱露點。處于露點溫度下的氣體稱為飽和氣體。從精餾塔頂蒸出的氣體溫度，就是處在露點溫度下。值得注意的是：第一個野地不是純組分，塔時露點溫度下與氣相平衡的液相，其組成有相平衡關系決定。由此可見，不同組成的氣體混合物，塔的露點是不同的。 5、什么是泡點？ 答：液體混合物在一定壓力下加熱到某一溫度時，液體中出現(xiàn)的第一個很小的氣泡，即剛開始沸騰時的溫度叫該液體在指定壓力下的泡點溫度，簡稱泡點。處于泡點溫度下的液體稱為飽和液體，即精餾塔的釜溫溫度。應該說明，這第一個很小的氣泡，也不是純組分，它的組成也是有相平衡關系決定的。 6、什么是沸點？ 答：當純液體物質的飽和蒸汽壓等于外壓時，液體就會沸騰，此時的溫度叫做該液體在指定壓力下的沸點。純物質的沸點是隨外界壓力的變化而改變的。當外界壓力增大時，沸點升高，外界壓力降低時，沸點降低。對于純物質來說，在一定壓力下，泡點、露點、沸點均為一個數(shù)值。 7什么是潛熱？ 答：單位重量的純物質在相變（在沒有化學反應的條件下，物質發(fā)生了相態(tài)的改變，稱相變。如水結成冰或水汽化成水蒸氣等成為相變過程。）過程吸收或放出的熱叫潛熱。如1公斤水由液態(tài)受熱變成水蒸氣的過程中所吸收的熱叫水的汽化潛熱，常用單位為千卡/公斤。值得注意的是，在相變時溫度和壓力都是不變的，否則不能稱之為潛熱。因此，在說潛熱數(shù)值時，要說明在什么溫度什么壓力下，進行何種相變過程。如1公斤水在760毫米汞柱壓力，100攝氏度下汽化，汽化潛熱為539.6千卡。相反，在此條件下，水蒸汽冷凝釋放出來的熱，稱為冷凝潛熱，數(shù)值與上相等�；旌衔锏臐摕峥梢詫崪y或計算，其數(shù)值的大小除了和組分的性質有關外，還和組分的含量有關，不是一個固定的數(shù)值。 8、什么是顯熱？ 答：純物質在不發(fā)生相變和化學反應的條件下，因溫度的改變而吸收或放出的熱量叫顯熱。 9什么是回流比 答：在精餾過程中，混合液加熱后所產生的蒸汽由塔頂蒸出，進入塔頂冷凝器。蒸汽在此冷凝（或部分冷凝）成液體，將其一部分冷凝液返回塔頂沿塔板下流，這部分液體叫做回流液；將另一部分冷凝液（或未凝蒸汽）從塔頂采出，作為產品。回流比就是回流液量與采出量的重量比，通常以通常以R來表示，即 R=L/D 式中R-回流比 L-單位時間內塔頂回流液體量，公斤/小時。 D-單位時間內塔頂采儲量，公斤/小時。 10、什么是最小回流比？ 答：在規(guī)定的分離精度要求下，即塔頂、塔釜采出的組成一定時，逐漸減少回流比，此時所謂的理論板數(shù)逐漸增加。當回流比減少到某一數(shù)值時，所需的理論板數(shù)增加至無數(shù)多，這個回流比的數(shù)值，成為完成該項預定分離任務的最小回流比。通常操作時的實際回流比取為最小回流比的1.3～2倍。 http://www.fs2you.com/files/02fc174a-97f2-11dc-8ce5-0014221f3995/ |
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