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蒸馏分离的操作方式,看你知道的全不全

发布时间:2017-10-23 22:14:00 点击:    

无锡瑞升酒精回收塔:蒸馏分离操作就是利用液体混合物中各组分挥发性的差异,以热能为媒介使其部分汽化,从而在汽相富集轻组分,液相富集重组分,使液体混合物得以分离的方法。 


然而针对不同物性的混合物,蒸馏分离的操作方式也是不同的。想了解都有哪些方式吗?快随小七一起去看看蒸馏分离的详细操作方式和应用实例吧。


许多生产工艺常常涉及到互溶液体混合物的分离问题,如石油炼制品的切割,有机合成产品的提纯,溶剂回收和废液排放前的达标处理等等。分离的方法有多种,工业上最常用的就是蒸馏或精馏。 


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蒸馏

        在混合物各组分挥发性相差较大,对组分分离程度要求又不高的情况下(如混合液的初步分离),可采用单级蒸馏过程,其中包括平衡蒸馏和简单蒸馏。

蒸馏按操作压力的不同也分为不同的类型:

       常压蒸馏:蒸馏在常压下进行。

       减压蒸馏:用于常压下物系沸点较高,使用高温加热介质不经济或热敏性物质不能承受的情况。减压可降低操作温度。

        加压蒸馏:对常压沸点很低的物系,蒸汽相的冷凝不能采用常温水和空气等廉价冷却剂,或对常温常压下为气体的物系(如空气)进行精馏分离,可采用加压以提高混合物的沸点。

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平衡蒸馏 
        平衡蒸馏又称为闪蒸,是一连续稳定过程,原料连续进入加热器中,加热至一定温度经节流阀骤然减压到规定压力,部分料液迅速汽化,汽液两相在分离器中分开,得到易挥发组分浓度较高的顶部产品与易挥发组分浓度甚低的底部产品。

特点:

既可以以间歇又可以连续方式进行;

适用于粗略分离的物料、轻组分含量不高的情况、相对挥发度很大的情况;

在石油炼制及石油裂解分离的过程中常使用多组分溶液的平衡蒸馏。

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简单蒸馏 
        简单蒸馏又称微分蒸馏,是一种间歇、单级蒸馏操作。原料液在蒸馏釜中通过间接加热使之部分汽化,产生的蒸汽进入冷凝器中冷凝,冷凝液作为馏出液产品排入接受器中。在一批操作中,馏出液可分段收集,以得到不同组成的馏出液。简单蒸馏多用于液体混合物的初步分离。

特点:

        简单蒸馏较平衡蒸馏可获得更好的分离效果,而平衡蒸馏的特点是连续操作。
        适用于沸点差较大的混合液,分离要求不高的粗加工过程。

精馏——多级蒸馏过程

        精馏就是利用混合液中组分挥发度的差异,实现组分高纯度分离的多级蒸馏操作,即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。


        精馏段:进料口以上的塔段,把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓,完成上升蒸气的精制,称为精馏段;
        提馏段:进料口以下的塔段,从下降液体中提取易挥发组分,称为提馏段。两段操作的结合,使液体混合物中的两个组分较完全地分离,生产出所需纯度的两种产品。

        精馏与简单蒸馏的区别:汽相和液相的部分回流。回流也是精馏操作的基本条件。

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连续精馏 
 



        精馏塔供汽液两相接触进行相际传质,位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝,部分凝液作为回流液返回塔顶,其余馏出液是塔顶产品。位于塔底的再沸器使液体部分汽化,蒸气沿塔上升,余下的液体作为塔底产品。
        进料加在塔的中部,进料中的液体和上塔段来的液体一起沿塔下降,进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。

         对不形成恒沸物的物系,只要设计和操作得当,馏出液将是高纯度的易挥发组分,塔底产物将是高纯度的难挥发组分。


        连续精馏多用于大批量工业生产中。

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间歇精馏 


        间歇精馏与连续精馏的主要区别是:原料液一次性加入塔釜,因而间歇精馏塔只有精馏段没有提馏段。
        同时,随着操作的进行,釜液组成不断变化,在塔底上升气量和塔顶回流液量恒定的条件下,溜出液的组成必随之下降。当釜液组成达到规定值之后,即停止精馏操作,并排出釜残液。

特点:

       

       间歇精馏具有设备简单、一塔多用、操作灵活的优点,同时还能根据分离任务以满足高沸点、高纯度、高凝固点和热敏物料等特殊过程的要求的特点。

        随着近年来精细化学品、药物等高附加值产业的迅猛发展,间歇精馏在精细化工和制药工业得到了更加广泛的应用。
特殊精馏

        对于某些液体混合物,组分间的相对挥发度很接近,或者能形成共沸物,以至于不宜或不能用一般的精馏方法进行分离,此时就需要采用特殊精馏方法。

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共沸精馏 
        在两组共沸物中加入第三组分(夹带剂),该组分与原料液中的一个或者两个组分形成新的共沸物,从而使原料液能用普通精馏方法进行分离。这种精馏操作被称为共沸精馏。

应用实例


        工业酒精恒沸精馏(用苯作恒沸剂)制取无水酒精。



         在分离乙醇—水混合物的共沸物中加入夹带剂苯,苯与原料液形成新的三元非均相共沸液,从而使得原料液中的水全部转到三元共沸液中,使得乙醇—水混合物得以分离。

特点:


(1)共沸精馏所用的共沸剂必须与待分离组分的一个或两个形成共沸物,因此可供选择的共沸剂有限。 
(2)共沸精馏的共沸剂大都从塔顶蒸出,消耗热能较大,只有当共沸物中共沸剂的含量甚少,与共沸剂形成共沸物的组分在原料中含量也少时,共沸精馏的操作才比较经济。 
(3) 共沸精馏即可用于连续操作也可用于间歇操作。 
(4)在同样压力下操作,共沸精馏的操作温度较低,比其它精馏更适于分离热敏性物料。

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萃取精馏
        萃取精馏和共沸精馏相似,但不同的是要求萃取剂的沸点较原料液中各组分的沸点高得多,且不与组分形成共沸液,容易回收。
        常用于分离各组分挥发度差别很小的溶液。

应用实例


苯-环己烷溶液的萃取分离

        常压下苯的沸点为 80.1℃,环己烷的沸点为 80.73℃,相对挥发度为 0.98,难于用普通精馏方法分离。若在该溶液中加入沸点较高的糠醛(沸点161.7℃),则溶液的相对挥发度发生显著的变化。 


特点:


(1) 萃取精馏的操作条件与恒沸精馏相比,可以在较大的范围内变动。萃取剂的选用范围也比较大。
(2)萃取精馏因萃取剂不从塔顶蒸出,因此,蒸气的消耗比恒沸精馏为少。
(3)萃取精馏适用于从塔顶蒸出较多的产品和从塔釜排出较少的产品的情况;而恒沸精馏适用于从塔顶蒸出较少的产品和从塔釜排出较多的产品的情况。因为在上述情况下萃取组分或共沸组分的加入量相对的较少,能量消耗也随之较少。

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盐效应精馏 

        

       加盐精馏是一种新型分离技术。利用盐效应(在弱电解质、难溶电解质和非电解质的水溶液中,加入非同离子的无机盐,能改变溶液的活度系数,从而改变离解度或溶解度)的原理,溶盐精馏中盐分离效果好,提高了萃取精馏中溶剂的分离效果,减少了溶剂比。


应用实例


        生产中,丙酮—水体系虽不形成恒沸物,但当丙酮的体积分数超过0.98以上时,其相对挥发度已近于1。 此时,仍用常规精馏法已很难再进一步分离。
        若是利用盐效应,则可在相对降低生产成本和节约能耗的前提下,进一步提高丙酮对水的相对挥发度,使其气液平衡性质得到改善。这样,可提高溶媒回收中丙酮的质量及其回收率。

多组分精馏

        工业生产中所遇到的精馏操作大部分是分离多组分溶液。例如原油的分离。
        多组分精馏与双组分精馏无本质差异。但组分数目增多,故影响因素也增多,计算过程也就更加复杂。
        当物料的处理量较大,而产品的纯度要求不高时,可采用带有侧线出料的复杂塔流程代替多塔流程。

小结:
        蒸馏作为分离混合物最常用,最早实现工业化的典型单元操作,如今已不单单只在化工行业使用,精馏单元操作更是在生物,医药,精细化工,食品,环保等领域广泛应用。
        因此熟悉蒸馏、精馏的操作方式和特点,会让七友们在实际工作应用中更好的进步。

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