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。
深冷分离技术原理

深冷分离技术原理
深冷分离法,又称低温精馏法。
深冷分离是指利用不同气体的沸点差异,在高压下对混合气体进行降温液化处理,进而达到分离混合气体的目的。
现已广泛应用于分离空气中的氧气。
同时,深冷分离法也是石油化工行业分离裂解气的主要技术之一。
深冷法空气分离原理以空气为原料,经过压缩、净化、用热交换使空气液化成为液空。
液空主要是液氧和液氮的混合物,利用液氧和液氮的沸点不同,通过精馏,使它们分离来获得氮气和氧气。
深冷制氮的工艺流程:
1、空气压缩及净化
空气经空气过滤器清除灰尘和机械杂质后进入空气压缩机,压缩至所需压力,然后送入空气冷却器,降低空气温度。
再进入空气干燥净化器,除去空气中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳氢化合物。
2、空气分离
净化后的空气进入空分塔中的主换热器,被返流气体(产品氮气、废气)冷却至饱和温度,送入精馏塔底部,在塔顶部得到氮气,液空经节流后送入冷凝蒸发器蒸发,同时冷凝由精馏塔送来的部分氮气,冷凝后的液氮一部分作为精馏塔的回流液,另一部分作为液氮产品出空分塔。
由冷凝蒸发器出来的废气经主换热器复热到约130K进膨胀机膨胀制冷为空分塔提供冷量,膨胀后的气体一部分作为分子筛的再生和吹冷用,然后经消音器排入大气。
3、液氮汽化
由空分塔出来的液氮进液氮贮槽贮存,当空分设备检修时,贮槽内的液氮进入汽化器被加热后,送入产品氮气管道。
深冷制氮可制取纯度≧99.999%的氮气。
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
H-S
膨胀前
膨胀后
膨胀机制冷
节流膨胀制冷
气体绝热膨胀 制冷
膨胀机膨胀制冷
绝热放气制冷
节流膨胀效应
节流过程基本特点:节流前后焓值相等
• • • • • • • • • •
实际气体的节流 通常把高压流体流经管道中的小孔后压力显著降低的过程称为节流,节流前的状态参数为p1、T1、υ1,节流后的状态参 数为p2、T2、υ2。节流孔径越小,则局部阻力越大,节流前后的压力变化(p1-p2)也越大。反之,就越小。在实际工作中,为了便于调 节,通常用节流阀代替固定的节流孔 气体在节流时,既无能量输出,也无能量输入,所以气体节流前后的能量保持不变,即节流前后的焓值相等 h1=h2。这是节流过程的基本 特点,因此节流过程可看作是近似的绝热过程。 实际气体的焓值是温度和压力的函数,所以实际气体节流后的温度是发生变化的。这种现象称做 (焦耳-汤姆逊效应)。它 分为微分节流效应和积分节流效应。 微分节流效应是指气体节流时温度的变化()与压力降()所成比例关系,即 称为微分节流效应。 对于空气及氧气,当接近于标准状态的温度范围及压力在100个大气压以下进行试验,得到如下经验公式 空气 =2.73×10-3, =0.0895×10-6 氧气 =3.19×10-3, =0.0884×10-6 2.积分节流效应 气体的节流过程总是在较大的压差下进行的,相应于的温度变化,即积分节流效应,节流所产生的温度变化为: 是在某一压力范围内的的平均值。积分节流效应还可利用热力性质图(T-s)上的等焓线,读出节流过程的温度变化。
空分设备及深冷空分工艺流程资料

空分设备及深冷空分工艺流程资料空分设备简介空分设备是一种工业设备,主要用于将空气中的各种气体分离和纯化。
空分设备通常由空气压缩机、膜组或吸附剂、分离塔和再生设备等组成。
其中,空气压缩机是空分设备的核心设备,其将空气压缩到一定压力后,输送到分离塔中进行分离。
分离塔内的膜组或吸附剂通过对气体的选择性吸附或离子交换、分离等作用,将气体分离出来。
再生设备则用于将膜组或吸附剂的吸附物质去除,恢复其吸附能力。
深冷空分工艺流程简介深冷空分是一种常用的空分工艺,主要应用于产生液氧、液氮等工艺气体。
深冷空分利用低温下气体的液化性质,将空气中的各种气体通过不同的分离塔进行分离,并进行多级加工,最终得到高纯度的液氧、液氮等工艺气体。
深冷空分工艺流程主要包括以下几个步骤:1.空气的压缩:将空气通过压缩机进行压缩,提高空气的压力和温度。
2.空气的粗分离:空气经过初级分离塔,将空气中的主要气体成分分离出来,如氧气、氮气等。
3.精细分离:将粗分离的气体经过多级分离塔进行精细分离,分离出高纯度的氧气、氮气等。
4.排放废气:分离出的废气经过再生设备处理后排放。
5.液化:将分离出的气体通过多级冷却器进行冷却,使气体液化,得到高纯度的液氧、液氮等工艺气体。
空分设备的应用空分设备广泛应用于各种行业中,包括化工、制药、医疗、金属加工、航空航天、冶金、电子、食品加工等。
其中,深冷空分工艺在制造液化天然气、制备高纯度气体、生产氢气等方面具有重要作用。
液氧、液氮等工艺气体的应用也广泛,包括火箭燃料、航空燃料、特种气体制备等领域。
空分设备及深冷空分工艺是一种应用广泛的工业设备和工艺。
它通过对气体的选择性分离,可以得到高纯度的工艺气体,广泛应用于化工、制药、医疗、金属加工、航空航天、冶金、电子、食品加工等领域。
深冷空分工艺在制造液化天然气、制备高纯度气体、生产氢气等方面具有重要作用。
深冷分离的原理

深冷分离的原理
深冷分离,又称低温精馏法,是1902年由林德教授发明的一种气体液体化技术。
其原理是利用不同气体的沸点差异,在高压下对混合气体进行降温液化处理,使混合气体中的不同成分在不同的温度下被液化,从而达到分离混合气体的目的。
深冷分离法广泛应用于分离空气中的氧气和氮气,也是石油化工行业分离裂解气的主要技术之一。
以空气为原料,经过压缩、净化、用热交换使空气液化成为液空。
液空主要是液氧和液氮的混合物,利用液氧和液氮的沸点不同,通过精馏,使它们分离来获得氮气和氧气。
以上内容仅供参考,如需更全面准确的信息,可以查阅化学领域相关的书籍或咨询化学专家。
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。
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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。
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。
对内压缩流程,液氧在装置内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。
当单位时间内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,物料在精馏塔内是气、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。
塔内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。
塔内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。