1、连续精馏流程与物料运行状况连续精馏流程与物料运行状况 知识点编号：知识点编号：ZYKC20112902040502新课导入新课导入 在在传质与分离传质与分离学习领域课程中，已进行学习领域课程中，已进行“精馏装置和精馏原精馏装置和精馏原理理”的内容学习。的内容学习。回顾回顾1 生产中的精馏装置系统一般都应由精馏塔、塔顶冷凝器、生产中的精馏装置系统一般都应由精馏塔、塔顶冷凝器、塔底再沸器等相关设备组成，有时还要配原料预热器、产品冷却器、塔底再沸器等相关设备组成，有时还要配原料预热器、产品冷却器、回流用泵等辅助设备。如图回流用泵等辅助设备。如图1所示。所示。图1 精馏装置 问题问题1 在图在图1所示
2、的精馏装置中，此操作方式是连续操所示的精馏装置中，此操作方式是连续操作还是间歇操作？作还是间歇操作？回答回答精馏过程可连续操作，也可间歇操作，图精馏过程可连续操作，也可间歇操作，图1所示的精馏所示的精馏操作是连续精馏操作。操作是连续精馏操作。图1 精馏装置一、连续精馏流程一、连续精馏流程新课展开新课展开 图图2所示为典型的连续精馏装置所示为典型的连续精馏装置流程图。流程图。问题问题2 如图如图2所示，连续精馏流所示，连续精馏流程图的主要设备是什么？程图的主要设备是什么？回答回答精馏塔。精馏塔。问题问题3 精馏塔的主要功能是什么？精馏塔的主要功能是什么？回答回答为气、液两相提供充分为气、液两相提
3、供充分接触的机会，使传热和传质过程接触的机会，使传热和传质过程迅速而有效地进行，并且使接触迅速而有效地进行，并且使接触后的气、液两相及时分开，互不后的气、液两相及时分开，互不夹带。夹带。图2 连续精馏装置与流程问题问题4 根据图根据图2，试述连续精馏流程。，试述连续精馏流程。回答回答连续精馏装置流程如图连续精馏装置流程如图2所所示。以板式塔为例，原料液预热至示。以板式塔为例，原料液预热至指定的温度后连续地从进料板加入指定的温度后连续地从进料板加入精馏塔，液相部分与塔上部下降的精馏塔，液相部分与塔上部下降的液体汇合，然后逐板下流，最后流液体汇合，然后逐板下流，最后流入塔底，部分液体作为塔底产品入
4、塔底，部分液体作为塔底产品（釜残液）连续采出，其主要成分（釜残液）连续采出，其主要成分为难挥发组分，另一部分液体在再为难挥发组分，另一部分液体在再沸器中被加热，产生蒸气，蒸气逐沸器中被加热，产生蒸气，蒸气逐板上升，最后进入塔顶冷凝器中，板上升，最后进入塔顶冷凝器中，经冷凝器中被全部冷凝为液体，并经冷凝器中被全部冷凝为液体，并将一部分冷凝液用泵送回塔顶作为将一部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器降温回流液体，其余部分经冷却器降温后被送出作为塔顶产品（馏出液）后被送出作为塔顶产品（馏出液）连续采出，其主要成分为易挥发组连续采出，其主要成分为易挥发组分。分。一、连续精馏流程一、连续精
5、馏流程图2 连续精馏装置与流程一、连续精馏流程一、连续精馏流程例例1 苯苯-甲苯溶液经进料板进入精馏塔甲苯溶液经进料板进入精馏塔中，苯蒸气从塔顶出来经全凝器全部中，苯蒸气从塔顶出来经全凝器全部冷凝下来，一部分回流入塔，另一部冷凝下来，一部分回流入塔，另一部分经冷却后作为塔顶产品不断采出；分经冷却后作为塔顶产品不断采出；甲苯从塔底出来一部分作为塔底产品甲苯从塔底出来一部分作为塔底产品连续采出，另一部分在再沸器中被加连续采出，另一部分在再沸器中被加热，产生甲苯蒸气，逐板上升热，产生甲苯蒸气，逐板上升。问题问题5 如图如图2所示，全凝器的作用是什所示，全凝器的作用是什么？么？回答回答将塔顶上升的蒸气
6、全部冷凝，将塔顶上升的蒸气全部冷凝，以获得液相产品及保证有适量的液相以获得液相产品及保证有适量的液相回流，从而使精馏能连续稳定地进行。回流，从而使精馏能连续稳定地进行。问题问题6 如图如图2所示，再沸器的作用是什所示，再沸器的作用是什么？么？回答回答提供一定量的上升蒸气量，提供一定量的上升蒸气量，并提供精馏塔所需能量。并提供精馏塔所需能量。图2 连续精馏装置与流程问题问题7 如图如图2所示，再沸器中所示，再沸器中的加热介质是什么？的加热介质是什么？回答回答由图由图2可以看出，再可以看出，再沸器中的加热介质是水蒸汽。沸器中的加热介质是水蒸汽。问题问题8 判断判断（1）全凝器就是冷却器。）全凝器就
7、是冷却器。()（2）在每层塔板上，回流液）在每层塔板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行体与上升蒸气互相接触，进行传热和传质。传热和传质。()一、连续精馏流程一、连续精馏流程在化工生产中，虽然以连续精馏在化工生产中，虽然以连续精馏为主，但是对某些场合采用间歇为主，但是对某些场合采用间歇精馏操作为宜，在下一个知识点精馏操作为宜，在下一个知识点中将进一步说明。中将进一步说明。新课展开新课展开图2 连续精馏装置与流程二、精馏塔内物料运行状况精馏塔内物料运行状况新课展开新课展开精馏塔内以塔板作为气、液两相接精馏塔内以塔板作为气、液两相接触传质的基本构件。触传质的基本构件。图图3所示的为筛板塔中任意第所
8、示的为筛板塔中任意第n块板块板上气液两相的操作情况。上气液两相的操作情况。例例2 如图如图3所示，塔板上开有许多所示，塔板上开有许多小孔，由下一层板（即小孔，由下一层板（即n+1层板）层板）上升的蒸气通过板上小孔上升，而上升的蒸气通过板上小孔上升，而上一层板（即上一层板（即n-1层板）上的液体通层板）上的液体通过溢流管下降至第过溢流管下降至第n层板上，在第层板上，在第n层板上气液两相密切接触，进行传层板上气液两相密切接触，进行传热和传质。热和传质。图3 筛板塔的操作情况二、精馏塔内物料运行状况二、精馏塔内物料运行状况新课展开新课展开设进入第设进入第n层板上的气相浓度和温度分别为层板上的气相浓度
9、和温度分别为yn+1和和tn+1，液相的浓度和温度分别为，液相的浓度和温度分别为xn-1和和tn-1，二者互相不平衡，二者互相不平衡，tn+1tn-1，液相中，液相中的浓度的浓度xn-1大于与大于与yn+1成平衡的液相浓度成平衡的液相浓度xn+1*。当组成为当组成为yn+1的气相与组成为的气相与组成为xn-1的液相在的液相在第第n层板上接触时，由于存在温度差和浓度层板上接触时，由于存在温度差和浓度差，气相就要部分冷凝，使其中部分难挥差，气相就要部分冷凝，使其中部分难挥发组分转入液相中；而气相部分冷凝时放发组分转入液相中；而气相部分冷凝时放出之潜热就传给液相，使液相部分气化，出之潜热就传给液相，
10、使液相部分气化，其中部分易挥发组分转入气相中。在第其中部分易挥发组分转入气相中。在第n层层板上同时进行传热和传质过程。板上同时进行传热和传质过程。图3 筛板塔的操作情况二、精馏塔内物料运行状况二、精馏塔内物料运行状况新课展开新课展开问题问题9 上述第上述第n层板上传热和传质的总层板上传热和传质的总结果是什么？结果是什么？回答回答使离开第使离开第n层板的液相中易挥层板的液相中易挥发组分较入该板时降低，而离开第发组分较入该板时降低，而离开第n层层板的气相中易挥发组分浓度又较进入该板的气相中易挥发组分浓度又较进入该板时增高，即板时增高，即ynyn+1；xnxn-1。问题问题10 ynyn+1；xnx
11、n-1说明什么？说明什么？回答回答ynyn+1说明气相中易挥发组说明气相中易挥发组分浓度得到一次增加；分浓度得到一次增加；xnxn-1说明液说明液相中难挥发组分浓度得到一次增加。相中难挥发组分浓度得到一次增加。图3 筛板塔的操作情况二、精馏塔内物料运行状况二、精馏塔内物料运行状况新课展开新课展开问题问题11 图图3中相邻三块塔板的气液相组中相邻三块塔板的气液相组成大小关系怎样？成大小关系怎样？回答回答yn-1ynyn+1；xn+1xnxn-1。问题问题12 图图3中相邻三块塔板的温度大小中相邻三块塔板的温度大小关系怎样？关系怎样？回答回答tn-1tntn+1。精馏塔内多块塔板传热和传质的精馏塔
12、内多块塔板传热和传质的总结果，使得塔顶可得较纯的易总结果，使得塔顶可得较纯的易挥发组分，塔底可得较纯的难挥挥发组分，塔底可得较纯的难挥发组分。发组分。图3 筛板塔的操作情况三、进料板上物料传质过程三、进料板上物料传质过程新课展开新课展开在生产过程中，加入精馏塔的原料液有五种不同的热状况，受不同在生产过程中，加入精馏塔的原料液有五种不同的热状况，受不同进料热状况的影响，使从进料板上上升的蒸气量及下降的流体量发进料热状况的影响，使从进料板上上升的蒸气量及下降的流体量发生变化。生变化。问题问题13 原料液有哪五种进料热状况？原料液有哪五种进料热状况？回答回答原料液有以下五种进料状况：冷液体、饱和液体
13、、气液混原料液有以下五种进料状况：冷液体、饱和液体、气液混合物、饱和蒸气和过热蒸气。合物、饱和蒸气和过热蒸气。三、进料板上物料传质过程三、进料板上物料传质过程新课展开新课展开问题问题14 原料液从进料板加入后在精馏塔内如何流动呢？原料液从进料板加入后在精馏塔内如何流动呢？回答回答原料液从进料板加入后，液相部分与精馏段下降的流原料液从进料板加入后，液相部分与精馏段下降的流体汇合后进入提馏段，逐板下降，最后从塔底排出；蒸气部分体汇合后进入提馏段，逐板下降，最后从塔底排出；蒸气部分则与提馏段上升的蒸气汇合后进入精馏段，逐板上升，最后从则与提馏段上升的蒸气汇合后进入精馏段，逐板上升，最后从塔顶排出。塔
14、顶排出。例例3 气液混合物进料时，其液相部分与精馏段下降的流体一起气液混合物进料时，其液相部分与精馏段下降的流体一起逐板向下流动；其气相部分与提馏段上升的蒸气一起逐板向上逐板向下流动；其气相部分与提馏段上升的蒸气一起逐板向上流动。流动。问题问题15 在进料板上有没有传热和传质过程呢？在进料板上有没有传热和传质过程呢？回答回答与精馏塔内每块塔板相似，进料板上同时进行着传热与精馏塔内每块塔板相似，进料板上同时进行着传热和传质的双重过程。和传质的双重过程。课堂巩固课堂巩固 练习练习1 图图4所示的是一连续精馏流程，图中所标示的所示的是一连续精馏流程，图中所标示的7个设备名称是个设备名称是什么？并简述
15、其流程。什么？并简述其流程。练习练习2 以精馏塔内某块塔板为例，试述精馏塔内物料在塔板上的操以精馏塔内某块塔板为例，试述精馏塔内物料在塔板上的操作情况。作情况。图4 连续精馏流程课堂小结课堂小结 1.连续精馏流程的主要设备是精馏塔，此外塔顶冷凝器和塔底再沸器等；连续精馏流程的主要设备是精馏塔，此外塔顶冷凝器和塔底再沸器等；2.精馏塔的基本功能是为气、液两相提供充分接触的机会，使传热和传质精馏塔的基本功能是为气、液两相提供充分接触的机会，使传热和传质过程迅速而有效地进行，并且使接触后的气、液两相及时分开，互不夹过程迅速而有效地进行，并且使接触后的气、液两相及时分开，互不夹带；带；3.塔顶冷凝器的
16、作用是提供塔顶液相产品并保证有适当的液相回流；塔顶冷凝器的作用是提供塔顶液相产品并保证有适当的液相回流；4.塔底再沸器的作用是提供一定流量的上升蒸气流，并提供精馏塔所需能塔底再沸器的作用是提供一定流量的上升蒸气流，并提供精馏塔所需能量；量；5.连续精馏过程原料液源源不断地从进料板进入，连续地从塔顶和塔底采连续精馏过程原料液源源不断地从进料板进入，连续地从塔顶和塔底采出产品；出产品；6.在精馏塔内以塔板作为气、液两相接触传质的基本构件；在精馏塔内以塔板作为气、液两相接触传质的基本构件；7.在每层板上气液两相密切接触，进行传热和传质，使离开该板的液相中在每层板上气液两相密切接触，进行传热和传质，使
17、离开该板的液相中易挥发组分较入该板时降低，而离开该板的气相中易挥发组分浓度又较易挥发组分较入该板时降低，而离开该板的气相中易挥发组分浓度又较进入该板时增高，气相中易挥发组分浓度得到一次增加，液相中难挥发进入该板时增高，气相中易挥发组分浓度得到一次增加，液相中难挥发组分浓度得到一次增加；组分浓度得到一次增加；8.原料液从进料板加入后，其液相部分与精馏段下降的流体汇合后逐板向原料液从进料板加入后，其液相部分与精馏段下降的流体汇合后逐板向下流动，其气相部分与提馏段上升的蒸气汇合后逐板向上流动；与精馏下流动，其气相部分与提馏段上升的蒸气汇合后逐板向上流动；与精馏塔内任何一块塔板相似，在进料板上同时进行
18、着传热和传质的双重过程。塔内任何一块塔板相似，在进料板上同时进行着传热和传质的双重过程。作业布置作业布置 1.单项选择单项选择(1)冷凝器的作用是提供冷凝器的作用是提供 产品及保证有适宜的液相回流。选择产品及保证有适宜的液相回流。选择()A.塔顶气相塔顶气相 B.塔顶液相塔顶液相 C.塔底气相塔底气相 D.塔底液相塔底液相(2)精馏塔中由塔顶向下的第精馏塔中由塔顶向下的第n1、n、n+1层塔板，其气相组成关层塔板，其气相组成关系为（系为（）。）。A.yn+1ynyn1 B.yn+1=yn=yn1 C.yn+1 yn yn1 D.不确定不确定2.判断判断(1)蒸气部分冷凝过程中易挥发组分首先被冷凝下来。蒸气部分冷凝过程中易挥发组分首先被冷凝下来。()谢谢！谢谢！
