深冷空分基本知识
深冷空分基本知识

深冷空分基本知识————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:ﻩ深冷空分基础知识1、露点(Dew point),又称露点温度(Dewpoint temperature),在气象学中是指在固定气压之下,空气中所含的气态水达到饱和而凝结成液态水所需要降至的温度。
在这温度时,凝结的水飘浮在空中称为雾、而沾在固体表面上时则称为露,因而得名露点。
2、饱和温度和饱和压力如果在一密闭的容器中未充满液体,则部分液体分子将进入上部空间,称为“蒸发”。
随着空间内蒸气分子数目增加,它所产生的蒸气压力也提高,到一定的时候,空间内的蒸气分子数目不再增加,此时,离开液体的分子数与从空间返回液体的分子数达到了动态平衡,也叫达到了“饱和状态”。
这时蒸气所产生的压力叫“饱和压力”。
对同一种物质,饱和压力的高低与温度有关。
温度越高,分子具有的能量越大,越容易脱离液体而气化,相应的饱和压力也越高。
一定的温度,对应一定的饱和压力,二者不是独立的。
因此,在饱和状态下,饱和压力所对应的温度也叫“饱和温度”。
3、临界温度和临界压力临界温度就是某种气体能压缩成液体地最高温度,高于这个温度,无论多大压力都不能使它液化。
这个温度对应地压力就是临界压力。
1869年Andrews首先发现临界现象.任何一种物质都存在三种相态----气相、液相、固相。
三相呈平衡态共存的点叫三相点。
液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。
在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力。
不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。
定义或解释①物质处于临界状态时的温度。
②物质以液态形式出现的最高温度。
③温度不超过某一数值,对气体进行加压,可以使气体液化,而在该温度以上,无论加多大压力都不能使气体液化,这个温度叫该气体的临界温度。
在临界温度下,使气体液化所必须的最小压力叫临界压力。
简单定义使物质由气相变为液相的最高温度叫临界温度。
深冷空分技术培训教材

深冷空分技术培训教材2012-08-09 14:05:14| 分类:默认分类|字号订阅一、工艺流程:原料空气由吸入箱吸入,经自洁式空气过滤器AF去除灰尘和机械杂质,在离心式空压机中被压缩至0.52Mpa、100℃左右,压缩空气经空气冷却塔洗涤冷却至6~10℃,然后进入自动切换使用的分子筛吸附器,以清除H20、C02、C2H2和CmHn,出分子筛的空气为≤24℃分为三路:一路进入分馏塔中,空气经过主换热器与返流气体换热,被冷却至液化温度(-173℃),并有少量气体液化,这些气液混合物一起进入下塔。
另一路空气(5000m3/h)作为膨胀气体,去增压膨胀机增压后再进入主换热器与返流气体换热。
这部分空气被冷却至-120℃左右,从主换热器中抽出,部份与未抽出的在主换热冷端引出的-173℃,气体汇合后去膨胀机,膨胀后的空气进入上塔中部。
第三路少量空气去仪表空气系统,作为仪表气。
在下塔,空气被初步分离成氮和富氧液空,在塔顶获得99.99%的气氮,除少量被引出塔外作为压力氮外,大部份进入主冷与液氧换热冷凝成液氮,部分液氮回下塔作为下塔的回流液。
另一部分液氮,经过冷器过冷节流后进入上塔顶部,作为上塔回流液,下塔釜液36%02的液空,经过冷器过冷节流后进入上塔中部参加精馏。
不同状态的三股流体进入上塔经再分离后,在上塔顶部得到纯度为99.99%的氮气,经过冷器、主换热器复热后出分馏塔。
上塔底部的液氧在主冷被下塔的氮气加热而蒸发,其中12000m3/h、纯度99.6%的氧气,经主换热器复热后出分馏塔,其余部分作为上升蒸气参加精馏;在上塔上部把污氮抽出,经主换热器复热引出分馏塔。
从主冷引出(折合气200m3/h)液氧作为产品液氧送用户。
从分馏塔出来的污氮,一部分去纯化系统,再生分子筛,其余去水冷塔升温、增湿后放空。
合格的氮气出分馏塔后,送入用户氮气压缩机,压缩送出,其余部份去预冷系统的水冷却塔,升温、增湿后放空。
合格的氧气出分馏塔后,氧压机压缩送出。
深冷空分制氮

深冷空分制氮
深冷空分制氮是一项化学工艺,用于将氮从大气中分离出来,以满足工业和生活中的需要,它是最重要的原料之一。
由氮分离的主要原理是深冷空气自身的低温效应,可以将大气中的氮分解成氮分子,氮分子进入被称为氮容器的机器中,氮容器就成为分离出来的氮分子的容器,可以收集分离出来的氮分子,使其得以利用。
深冷空分制氮的工艺和技术操作要求比较高,分解氮的温度要求比较低,以-196℃为最低温度,低温的空气从压缩机中进入经过热力学冷却后的氮容器中,再在上述过程中进行慢性分解,将氮分子萃取出来以供利用。
深冷空分制氮的优点是低能耗,高效率,氮容积可达到98%以上,氮分子在水中有很好的溶解度,易于运输。
缺点是成本较高,器材复杂,操作复杂,温度要求较高。
深冷空分制氮在工业生产中的应用比较广泛,如冶金工业、化工工业、食品工业、农业和绿植养殖等。
以冶金工业为例,深冷空分制氮的氮分子具有轻温化的半岩质效应,可以使金属受热变得更加均匀,更加细腻,从而产生优良的铸件;化工工业中,深冷空分制氮可以增加反应温度,缩短反应时间,提高产品质量;食品工业中,深冷空分制氮可以将食品放入真空焊箱中,保证食品在生产、包装、储存等过程中不被污染;农业中,深冷空分制氮可以快速将肥料中的氮离子萃取出来,更有利于土壤肥力的恢复和农作物的生长发育;绿植养殖中,
深冷空分制氮可以作为一种新型的灌溉技术,有助于改善植物的生长环境,从而提高植物的产量和品质。
总之,深冷空分制氮的发展前景十分光明,它可以为许多行业和领域带来好处和便利,将节约更多的能源和精力,保护我们环境和资源,特别是在工业生产中深冷空分制氮的必要性和应用前景都非常广阔。
空分培训深冷法制氧

气体的基本状态参数
温度(T) 压力(P) 比容(v)
直接测量
第16页
内能(U)
熵(S)
焓(H)
不能测量
气体基本定律
气体几个状态参数间的关系 例子:气球被挤爆,热水 瓶软木塞弹出
气体的分子间距较大, 气体分子在它们所占的容 积内以很快的速度运动着, 并且每次碰撞之间都做直 线运动。在压力不高与温 度不太低的的情况下,气
对于理想气体有: •在一定温度下,气体在 各状态下的压力p与比容 υ成反比,即pυ=常 数。
• 实验表明,不同气体遵守上述三个公式的范围是不同的,可以假设一种在任何情况下
• •
• pυ=RT
完全符合上述三个公式的气体存在,这种气体称为理想气体。根据分子运动论分析, 所谓理想气体,就是指这样一种假想的气体,其分子不具有体积,可以完全看作弹性 质点,分子间无作用力。 实际上,自然界不存在理想气体,但是当气体的压力不太高(与大气压力相比),温 度不太低(与该气体的液化温度相比)时,可以近似看作理想气体,为此氧气、氮气、 空气等在压力不太高,温度不太低时可作为理想气体看待。 根据上述三个关系式,可得到理想气体在状态变化时压力p、温度T、比容υ之间的关 系,即理想气体状态方程:
• 深冷法制氧为什么要 采用膨胀机?
第10页
• 高温物体和低温物体长时间接触后,温度会趋与一致。
T1
T2
T1’
T2’
T1>T2
这一过程是自然发生的
T1’=T2’
换热器 冷损
•为了使我们室内空气变得
比外面温度更低,我们开 了空调 T2 T1 T1’ T2’
T1>T2 T1’>T1 T2’<T2
深冷制氧基础知识6.13

指标 一 二类 类 一级 二级
氧含量(体积分数)%( ≥ ) 99.5 99.5 99.2 100 水 每瓶游离水/mL ( ≤ ) 分 -43 露点℃ ( ≥ )
气瓶中水分含量的测定方法: 1、露点法:用露点仪测定含水情况,测量 误差不得大于±1℃ 2、倒置法:将充满氧气的气瓶垂直倒置 10min,微开瓶阀,让水流进清洁干燥的 容器内。当氧气喷出时,立即关闭瓶阀, 用量筒计量流出的水量。一等品应无游离 水。
1.4.2 我国对氮产品质量的规定
根据用途的不同,分为工业用气态氮、纯氮和高 纯氮三种。 工业用气态氮一般用作保护气,技术指标按 GB3864-83规定: 指标 指标名称 一 二类 类 一级 二级 氮含量(体积分数)%( ≥ ) 99.5 99.5 98.5 100 水 每瓶游离水/mL ( ≤ ) 分 -43 露点℃ ( ≥ )
2.1.1摄氏温标
标准大气压下,纯水的冰点是摄氏零度, 沸点是100度,将其分为100等分,每一等 分代表摄氏1度,用符号℃标记。 仪表指示的温度通常为摄氏温标。
2.1.2华氏温标
标准大气压下,纯水的冰点是华氏32度, 沸点是212度,将其分为180等分,每一等 分代表华氏1度,用符号℉标记。 西方国家常用华氏温标。
同一温度的摄氏温标数值为t,华氏温标数 值为F,热力学温标的数值为T,各温标之 间的换算关系为: t=T-273.16 T=t+273.16 F=1.8t+32 摄氏温标与绝对温标的刻度值大小相同, 其温差值也是相同的,不用换算。
2.2压力
吸附法的特点:
流程简单,常温运行,设备便易,投资少; 全自动控制,制氧快速,能耗低,生产1M3 氧气的能耗只有0.4KWH; 产品单一,不能同时生产氧和氮; 纯度低,氧纯度只有90%~93%; 分子筛体积大,不适合大型化生产,一般用 在小于4000m3/h氧气的场合; 分子筛切换时间太短(两分钟),系统容易 出故障,不适合连续运转。
深冷空分工艺资料

深冷空分工艺资料1.工艺流程简述原料空气经过滤由离心式空气压缩机压缩至0.78MPa(G),经空压机末端冷却器冷至40℃左右,再由冷气机组冷却至5℃进入分子筛吸咐器,去除H2O、CO2及C2H2等碳氢化合物。
分子筛吸咐器两台交换使用,一台吸咐工作,另一台再生,再生气为分馏塔废气。
净化后的空气进入分馏塔,通过主换热器、液化器与返流废气及产品氮气进行热交换,冷却后进入精馏塔底部,经过精馏分离为产品氮气和富氧液空,塔底富氧液空过冷节流后进入冷凝蒸发器,与氮气进行热交换。
氮气液化后大部分作为精馏塔回流液,少量液氮可作为产品抽出。
废气由冷凝蒸发器顶部引出经过冷器,液化器复热后经透平膨胀机绝热膨胀至0.035MPa(G),给装置补偿冷量。
产品氮气从精馏塔顶引出,经主换热器复热后在0.7MPa(G)压力时输入管线。
2、空分装置特点2.1采用半封闭螺杆制冷压缩机及全部进口制冷元件组合的冷气机组,滑阀+热气旁通微调的负荷跟踪使冷却空气温度稳定,不锈钢管壳换热器与碰撞+重度沉降水分离器组合自动分离冷凝水,空气阻力损失≤10Kpa.操作简单方便,噪音≤70dB(A)2.2 纯化器采用立式单层床的结构,分子筛13X-APG具有水分、二氧化碳共吸附的优势,结构简单可靠,阻力损失小;内置过滤器,吹除和纯化器再生并举。
2.3采用单级精馏,废气膨胀循环,在得到高纯度氮产品的同时,还可保持0.7MPa(G)的氮气压力。
2.4 主换热器,液化器,过冷器三单元组合换热,主冷废气和膨胀废气过冷富氧液空有效地减少空气进精馏塔的液化量(液化空气不参加精馏)和液空节流汽化率;制冷和精馏相得益彰。
2.5采用铝制板翅式换热器、铝制对流筛板塔,整个分馏塔设备管道采用氩弧焊接,安全可靠。
4.主要性能指标4.1产量及纯度(出冷箱)产品名称产量Nm3/h 纯度出界区压力 MPa(G) 出冷箱温度℃氮气2000 10 PPmO2 0.75 10液氮200L/h 10 PPmO2 0.75 饱和注:1. 产品均指在标准状态下(0 ℃,101.3KPa)流量。
深冷制氧基础知识6.13

相对湿度指空气中水蒸气分压力与 同温度下饱和水蒸气分压力之比。
Φ=Pq/ Pqb
露点:水蒸气含量不变时,随着温 度的降低,未饱和的水蒸气变成饱 和蒸汽,多余的水析出来,使水蒸 气达到饱和时的温度就是露点。 用tl表示
2.6 焓
2.6.1热力学能
工质由分子组成,其内部分子不停的运动 具有动能,分子之间存在着作用力具有位 能。分子的动能和位能之和称为工质的热 力学能。通常用U表示,单位为焦耳(J) 气体的动能的大小与其温度 有关,可通过 热量传递来改变。而气体位能的大小由分 子间的距离决定,与其压力和比容有关, 可通过外界做功来改变。
碳氢化合物等 CxHy等
在混合气体中,各组分具有相同的体积和 温度,每一组分产生的压力为分压力 P=∑ Pi , 例:总压力为1.01x105Pa的空气中二氧化碳 含量为300x10-6,则二氧化碳的分压力为多 少? 解: Pi= Pxyi = 1.01x105 x 300x10-6 =30.3Pa
解:由气体状态方程知: P1V1/T1=P2V2/T2 其中:T1、T2均为环境温度 P1=14.7 MPa=14.7X106/9.81 X104 =150kgf/cm2 P2 =大气压力=1 kgf/cm2 V1 =40L=0.04m3 V2 = P1V1/ P2 =150 X0.04/1 =6 m3
2.5 混合气体——空气
空气——是制氧的原料气,是由多种气体混 合而成的混合气体。其主要组成是氮、氧、 氩。组成混合气体的每一种成份叫组分。
2.5.1 干空气
干空气主要组成:
组分 氮 氧 氩 二氧化碳 氢 分子式 N2 O2 Ar CO2 H2 体积% 78.084 20.95 0.93 0.03 0.5X10-4 —— 质量% 75.52 23.15 1.282 0.046 0.035 ——
深冷空分法、变压吸附法、膜分离法制氮优缺点对比表

深冷空分法、变压吸附法、膜分离法制氮优缺点对比表全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:深冷空分法、变压吸附法和膜分离法是目前常用的三种制氮技术。
它们各有优点和缺点,下面将分别对这三种方法进行比较,帮助大家更好地选择适合自己需求的制氮技术。
一、深冷空分法深冷空分法是一种通过空分设备将空气中的氧气和氮气分离得到高纯度氮气的方法。
其优点主要包括以下几点:1. 高纯度:深冷空分法可以得到高纯度的氮气,一般可以达到99.999%以上的纯度,适用于对氮气纯度要求较高的应用。
2. 高效:深冷空分法可以在较短的时间内制备大量的氮气,生产效率高。
3. 稳定性好:深冷空分法在稳定性和可靠性方面表现优秀,操作简单,维护成本低。
深冷空分法也存在一些缺点:1. 能耗高:深冷空分法需要通过液氮等冷冻设备来冷却空气,能耗较高。
2. 设备昂贵:深冷空分设备制造成本较高,需要一定的投资。
3. 操作成本:深冷空分设备对操作人员的要求较高,需要专业技术支持。
二、变压吸附法变压吸附法是一种利用吸附剂对空气中的氧气和氮气进行分离的方法,其优点包括:1. 低成本:变压吸附法设备制造成本低,投资相对较少。
2. 灵活性强:变压吸附法可以灵活控制制氮的纯度和流量,适用于不同的应用场景。
3. 节能环保:变压吸附法不需要液氮等冷冻设备,节能环保。
1. 制氮效率低:变压吸附法制备氮气的速度较慢,不适合对氮气需求量较大的场合。
2. 纯度不稳定:由于吸附剂的性能限制,变压吸附法得到的氮气纯度可能不够稳定。
3. 维护困难:变压吸附法设备需要定期更换吸附剂,维护成本较高。
三、膜分离法1. 无需能源消耗:膜分离法无需额外的能源消耗,节能环保。
2. 操作简单:膜分离法操作简单,维护成本低。
3. 适用范围广:膜分离法适用于各种规模的制氮需求,具有很强的通用性。
1. 纯度较低:膜分离法制备的氮气纯度一般不高,一般在95%左右。
2. 流量受限:膜分离法对氮气的流量有一定限制,不适合在氮气需求量极大的场合使用。
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深冷空分基础知识1、露点(Dew point),又称露点温度(Dew point temperature),在气象学中是指在固定气压之下,空气中所含的气态水达到饱和而凝结成液态水所需要降至的温度。
在这温度时,凝结的水飘浮在空中称为雾、而沾在固体表面上时则称为露,因而得名露点。
2、饱和温度和饱和压力如果在一密闭的容器中未充满液体,则部分液体分子将进入上部空间,称为“蒸发”。
随着空间蒸气分子数目增加,它所产生的蒸气压力也提高,到一定的时候,空间的蒸气分子数目不再增加,此时,离开液体的分子数与从空间返回液体的分子数达到了动态平衡,也叫达到了“饱和状态”。
这时蒸气所产生的压力叫“饱和压力”。
对同一种物质,饱和压力的高低与温度有关。
温度越高,分子具有的能量越大,越容易脱离液体而气化,相应的饱和压力也越高。
一定的温度,对应一定的饱和压力,二者不是独立的。
因此,在饱和状态下,饱和压力所对应的温度也叫“饱和温度”。
3、临界温度和临界压力临界温度就是某种气体能压缩成液体地最高温度,高于这个温度,无论多大压力都不能使它液化。
这个温度对应地压力就是临界压力。
1869年Andrews首先发现临界现象.任何一种物质都存在三种相态----气相、液相、固相。
三相呈平衡态共存的点叫三相点。
液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。
在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力。
不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。
定义或解释①物质处于临界状态时的温度。
②物质以液态形式出现的最高温度。
③温度不超过某一数值,对气体进行加压,可以使气体液化,而在该温度以上,无论加多大压力都不能使气体液化,这个温度叫该气体的临界温度。
在临界温度下,使气体液化所必须的最小压力叫临界压力。
简单定义使物质由气相变为液相的最高温度叫临界温度。
说明①每种物质都有一个特定的温度,在这个温度以上,无论怎样增大压强,气态物质不会液化,这个温度就是临界温度。
降温加压,是使气体液化的条件。
但只加压,不一定能使气体液化,应视当时气体是否在临界温度以下。
因此要使物质液化;首先要设法达到它自身的临界温度。
水的临界温度为374℃,远比常温度要高,因此,平常水蒸汽极易冷却成水,有些物质如氨、二氧化碳等,它们的临界温度高于或接近室温,对这样的物质在常温下很容易压缩成液体。
有些物质如氧、氮、氢、氦等的临界温度很低,其中氦气的临界温度为一268℃。
要使这些气体液化,必须相应的要有一定的低温技术,以使能达到它们各自的临界温度,然后再用增大压强的方法使它液化。
②通常把在临界温度以上的气态物质叫做气体,把在临界温在临界温度及临界压力下,气态与液态已无明显差别;超过临界压力时,温度降至临界温度以下就全部变为液体,没有相变阶段和相变潜热。
反之的气化过程也相同。
对压缩流程,液氧在装置压缩到所需的压力后再在高压热交换器中复热气化。
如果液氧的压缩压力低于临界压力(例如炼钢用氧压力3.0MPa),则在热交换器的气化过程中,有一段吸收热量、温度不变的气化阶段,然后才是气体温度升高的过热阶段;如果液氧的压缩压力高于临界压力(例如化学工业用氧压力6.0MPa或更高),则在热交换器的气化过程中,没有一个温度不变的气化阶段。
这将影响高压热交换器的传热性能,在设计时需要充分考虑。
4.显热与潜热显热:对固态、液态或气态的物质加热,只要它的形态不变,则热量加进去后,物质的温度就升高,加进热量的多少在温度上能显示出来,即不改变物质的形态而引起其温度变化的热量称为显热。
潜热:潜热是物质发生相变过程吸收或放出的热量。
比如对液态的水加热,水的温度升高,当达到沸点时,虽然热量不断的加入,但水的温度不升高,一直停留在沸点,加进的热量仅使水变成水蒸气,即由液态变为气态。
这种不改变物质的温度而引起物态变化(又称相变)的热量称为潜热。
1Kg液体完全变为同温度下的饱和蒸气所吸收的热量,称为该温度下的汽化潜热,用符号r表示,单位kJ/kg。
两个概念:显热是物质不发生相变(固、液、气转变)吸收或放出热量潜热是物质发生相变过程吸收或放出的热量。
如1mol水(100℃)蒸发成1mol水蒸汽(100℃)需要吸收40.62kj的热量,这部分热量就是潜热;而1mol 60℃水升温至100℃(无水蒸汽生成)需要吸收的热量(约3.014kj)就是显热。
5、饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽当液体在有限的密闭空间中蒸发时,液体分子通过液面进入上面空间,成为蒸汽分子。
由于蒸汽分子处于紊乱的热运动之中,它们相互碰撞,并和容器壁以及液面发生碰撞,在和液面碰撞时,有的分子则被液体分子所吸引,而重新返回液体中成为液体分子。
开始蒸发时,进入空间的分子数目多于返回液体中分子的数目,随着蒸发的继续进行,空间蒸汽分子的密度不断增大,因而返回液体中的分子数目也增多。
当单位时间进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时,则蒸发与凝结处于动平衡状态,这时虽然蒸发和凝结仍在进行,但空间中蒸汽分子的密度不再增大,此时的状态称为饱和状态。
在饱和状态下的液体称为饱和液体,其对应的蒸汽是饱和蒸汽,但最初只是湿饱和蒸汽,待蒸汽中的水分完全蒸发后才是干饱和蒸汽。
蒸汽从不饱和到湿饱和再到干饱和的过程温度是不增加的,干饱和之后继续加热则温度会上升,成为过热蒸汽。
6、何为饱和蒸汽压?答:在一定的温度下,与同种物质的液态(或固态)处于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫饱和蒸汽压,它随温度的升高而增加。
众所周知,放在杯子里的水,会因不断蒸发变得愈来愈少。
如果把纯水放在一个密闭容器里,并抽走上方的空气,当水不断蒸发时,水面上方气相的压力,即水的蒸汽所具有的压力就不断增加。
但是,当温度一定时,气相压力最中将稳定在一个固定的数值上,这时的压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压。
应当注意的是,当气相压力的数值达到饱和蒸汽压力的数值是,液相的水分子仍然不断地气化,气相中的水分子也不断地冷凝成液体,只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度,液体量才没有减少,气体量也没有增加,气体和液体达到平衡状态。
所以,液态纯物质蒸汽所具有的压力为其饱和蒸汽压时,气液两相即达到了相平衡。
7、什么是露点?答:把气体混合物在压力不变的条件下降温冷却,当冷却到某一温度时,产生的第一个微小的液滴,此温度叫做该混合物在指定压力下的露点温度,简称露点。
处于露点温度下的气体称为饱和气体。
从精馏塔顶蒸出的气体温度,就是处在露点温度下。
值得注意的是:第一个野地不是纯组分,塔时露点温度下与气相平衡的液相,其组成有相平衡关系决定。
由此可见,不同组成的气体混合物,塔的露点是不同的。
8、什么是泡点?答:液体混合物在一定压力下加热到某一温度时,液体中出现的第一个很小的气泡,即刚开始沸腾时的温度叫该液体在指定压力下的泡点温度,简称泡点。
处于泡点温度下的液体称为饱和液体,即精馏塔的釜温温度。
应该说明,这第一个很小的气泡,也不是纯组分,它的组成也是有相平衡关系决定的。
9、什么是沸点?答:当纯液体物质的饱和蒸汽压等于外压时,液体就会沸腾,此时的温度叫做该液体在指定压力下的沸点。
纯物质的沸点是随外界压力的变化而改变的。
当外界压力增大时,沸点升高,外界压力降低时,沸点降低。
对于纯物质来说,在一定压力下,泡点、露点、沸点均为一个数值。
10、何为相和相平衡:答:相就是指在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分,不同相之间往往有一个相界面,把不同的相分别开。
系统中相数的多少与物质的数量无关。
如水和冰混合在一起,水为液相,冰为固相。
一般情况下,物料在精馏塔是气、液两相。
在一定的温度和压力下,如果物料系统中存在两个或两个以上的相,物料在各相的相对量以及物料中各组分在各个相中的浓度不随时间变化,我们称系统处于平衡状态。
平衡时,物质还是在不停地运动,但是,各个相的量和各组分在各项的浓度不随时间变化,当条件改变时,将建立起新的相平衡,因此相平衡是运动的、相对的,而不是静止的、绝对的。
比如:在精馏系统中,精馏塔板上温度较高的气体和温度较低的液体相互接触时,要进行传热、传质,其结果是气体部分冷凝,形成的液相中高沸点组分的浓度不断增加。
塔板上的液体部分气化,形成的气相中低沸点组分的浓度不断增加。
但是这个传热、传质过程并不是无止境的,当气液两相达到平衡时,其各组分的两相的组成就不再随时间变化了。
11、何为精馏,精馏的原理是什么?答:把液体混合物进行多次部分汽化,同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝,使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。
为什么把液体混合物进行多次部分汽化同时又多次部分冷凝,就能分离为纯或比较纯的组分呢?对于一次汽化,冷凝来说,由于液体混合物中所含的组分的沸点不同,当其在一定温度下部分汽化时,因低沸点物易于气化,故它在气相中的浓度较液相高,而液相中高沸点物的浓度较气相高。
这就改变了气液两相的组成。
当对部分汽化所得蒸汽进行部分冷凝时,因高沸点物易于冷凝,使冷凝液中高沸点物的浓度较气相高,而为冷凝气中低沸点物的浓度比冷凝液中要高。
这样经过一次部分汽化和部分冷凝,使混合液通过各组分浓度的改变得到了初步分离。
如果多次的这样进行下去,将最终在液相中留下的基本上是高沸点的组分,在气相中留下的基本上是低沸点的组分。
由此可见,多次部分汽化和多次部分冷凝同时进行,就可以将混合物分离为纯或比较纯的组分。
液体气化要吸收热量,气体冷凝要放出热量。
为了合理的利用热量,我们可以把气体冷凝时放出的热量供给液体气化时使用,也就是使气液两相直接接触,在传热同时进行传质。
为了满足这一要求,在实践中,这种多次部分汽化伴随多次部分冷凝的过程是逆流作用的板式设备中进行的。
所谓逆流,就是因液体受热而产生的温度较高的气体,自下而上地同塔顶因冷凝而产生的温度较低的回流液体(富含低沸点组分)作逆向流动。
塔所发生的传热传质过程如下1)气液两相进行热的交换,利用部分汽化所得气体混合物中的热来加热部分冷凝所得的液体混合物;2)气液两相在热交换的同时进行质的交换。
温度较低的液体混合物被温度较高的气体混合物加热二部分汽化。
此时,因挥发能力的差异(低沸点物挥发能力强,高沸点物挥发能力差),低沸点物比高沸点物挥发多,结果表现为低沸点组分从液相转为气相,气相中易挥发组分增浓;同理,温度较高的气相混合物,因加热了温度较低的液体混合物,而使自己部分冷凝,同样因为挥发能力的差异,使高沸点组分从气相转为液相,液相中难挥发组分增浓。
精馏塔是由若干塔板组成的,塔的最上部称为塔顶,塔的最下部称为塔釜。
塔的一块塔盘只进行一次部分汽化和部分冷凝,塔盘数愈多,部分汽化和部分冷凝的次数愈多,分离效果愈好。
通过整个精馏过程,最终由塔顶得到高纯度的易挥发组分,塔釜得到的基本上是难挥发的组分。
9什么是回流比答:在精馏过程中,混合液加热后所产生的蒸汽由塔顶蒸出,进入塔顶冷凝器。