精餾塔工作原理、分類及構(gòu)造
利用混合物中各組分具有不同的揮發(fā)度，即在同一溫度下各組分的蒸氣壓不同這一性質(zhì)，使液相中的輕組分(低沸物)轉(zhuǎn)移到氣相中，而氣相中的重組分(高沸物)轉(zhuǎn)移到液相中，從而實(shí)現(xiàn)分離的目的。
1.精餾塔分類
無論是平衡蒸餾還是簡單蒸餾，雖然可以起到一定的分離作用，但是并不能將一混合物分離為具有一定量的高純度產(chǎn)品。在石油化工生產(chǎn)中常常要求獲得純度很高的產(chǎn)品，通過精餾過程可以獲得這種高純度的產(chǎn)品。
精餾塔一般分為兩大類：填料塔和板式塔。板式塔又有篩板塔，浮閥塔，泡罩塔等多種型式。但實(shí)驗(yàn)室的精餾塔多用玻璃或金屬制成。其中最常用的是玻璃精餾塔。其中最常用的是玻璃精餾塔。玻璃精餾塔主要由塔釜、玻璃精餾柱、玻璃精餾頭和冷凝器所組成。
2. 精餾柱
精餾塔的塔身稱為精餾柱。若采用填料塔，柱內(nèi)堆著不規(guī)則的填料，使氣液兩相達(dá)到良好傳質(zhì)。填料層的高度即為精餾柱的有效分離長度。為了消除避流和溝通現(xiàn)象，可能將填料層分作多段，而將每一柱段的回流液加以收集，再重新分布到柱的中心。
需要絕熱精餾的過程，可將填料柱制成真空夾套以便保溫。根據(jù)處理的物料量及所要求的分離效率來確定精餾柱的尺寸。實(shí)驗(yàn)常用精餾柱有直徑為700MM、1000MM和1300MM。柱的高度限制在500MM和1500MM之間。
影響分離能力的因素很多，其中以柱內(nèi)裝填的填料影響尤其重要。在一定的填料層高度內(nèi)，填料的總表面積與填料的型式，規(guī)格，材質(zhì)以及填料的裝填方法均有關(guān)，其影響到液膜的厚度，壓降和分離效率。一般規(guī)定填料尺寸應(yīng)小于柱徑的1／10，并以柱徑與填料尺寸之比保持在10：1到12：1為宜。現(xiàn)已有很多高效填料品種，如不銹鋼θ環(huán)填料和不銹鋼三角螺旋填料，所選填料應(yīng)能保持適當(dāng)?shù)某忠毫�，使液體能完全潤濕填料，以保證汽液充分接觸進(jìn)行質(zhì)的交換，這與填料的比表面及填料可潤濕性有關(guān)。填料的分離效率常用等板高度表示。
3. 塔釜和餾分收集器
實(shí)驗(yàn)室的精餾塔塔釜可以采用平底燒瓶或圓底燒瓶，通常使用標(biāo)準(zhǔn)化的帶有磨口接頭的圓底燒瓶，且以短頸的三頸燒瓶為最好。它的兩根支頸與瓶中心的頸的軸線在瓶底相交，這兩根帶有磨口的支頸是裝溫度計(jì)，加料或出料，氣體或蒸氣引入管以及取樣管使用的，頸上最好帶有能供夾持彈簧拉拉的小鉤，以免壓力過大而松脫。瓶中放置待分離的物質(zhì)，其裝料量最多為容積的三分之二，而真空精餾時，則不超過二分之一。
塔釜液可以直接使用電加熱，也可以間接地用熱載體加熱，用電加熱有容易調(diào)節(jié)和控制的優(yōu)點(diǎn)。
4. 精餾頭/分餾頭
分餾頭是精餾柱和冷凝器之間的連接件，帶有調(diào)節(jié)和測量回流比的裝置。根據(jù)塔頂回流的方式不同，精餾頭有部分冷凝和全冷凝精餾頭之分。當(dāng)內(nèi)回流控制時，即是塔頂產(chǎn)物以氣態(tài)取出時，通常采用分凝形式。工業(yè)上常加入一個分凝器來產(chǎn)生回流，而把取出的餾出物在一個產(chǎn)物冷凝器中加以冷凝。但是采用分凝器時，要控制一定的回流比是蒸氣組分和量發(fā)生很大變化。所以實(shí)驗(yàn)室中最常用的和最可靠的方法還是全冷凝，即是將塔頂?shù)恼魵獠捎萌问�，以液態(tài)出料，凝液再通過精餾頭以自流的形式流入塔內(nèi)，這樣就能比較方便地根據(jù)回流比來分配凝液。尤其是在要保持高回流比的情況下更是如此。回流方面，為了準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)和測量回流，回流比控制器應(yīng)易于調(diào)節(jié)和測量，精餾頭的滯料量少，結(jié)構(gòu)簡單和結(jié)實(shí)，能準(zhǔn)確地測量蒸氣溫度，回流要在沸點(diǎn)溫度或略低下的溫度下流回柱內(nèi)。
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