空分精馏原理
精馏系统工作原理及积液过程
三、精馏的积液过程
∗ 当开上塔的时候，向下塔的回流阀要全关，当上塔 液位高度达到要求，缓慢打开回流阀，建下塔液位。 大量空气进入下塔，向上塔导。这个时候上塔填料 内氧百分比为60%—70%，主要在主冷内提纯。这个 时候要注意回流阀的操作幅度要与主冷液位下降情 况相持平，如果回流阀开的过大，主冷液位会下降， 到一定程度（800mm）时，回流液会主动减少，同 时下塔进气量也会跟着减少，这个时候主冷不能冷 凝，造成下塔压力上升，整个空分系统的压力都降 低。
二、空分制氧系统中精馏塔分 离氮气与氧气的原理简介
∗ 精馏塔是一种采用精馏的方法，使各组份分离。从而得 到高纯度组份的设备。 空气被冷却至接近液化温度后送入精馏塔的下塔，空气 自下向上与温度较低的回流液体充分接触进行传热，使 部分空气冷凝为液体。由于氧是难挥发组份，氮是易挥 发组份，在冷凝过程中，氧比氮较多的冷凝下来，使气 体中氮的纯度提高。同时，气体冷凝时要放出冷凝潜热， 使回流液体一部分汽化。由于氮是易挥发组份。因此， 氮比氧较多的蒸发出来，使液体中氧纯度提高。就这样， 气体由下向上与每一块塔板上的回流液体进行传热传质， 而每经过一块塔板，气相中的氮纯度就提高一次，当气 体到达下塔顶部时，绝大部分氧已被冷凝到液体中，使
∗ 关闭液氮节流阀，下塔阻力会升高，说明下塔已经 有液体，说明上塔精馏工况已经建好。建下塔精馏 工况，逐渐关闭液空节流阀，下塔即有液空，然后 关闭液氮、污液氮节流阀，下塔顶部氮气纯度也逐 渐变好。 ∗ 当上述一切正常，开氧泵，这个时候多了高压板式 换热器冷量，进塔的空气温度就降低，空气会被液 化，进塔空气量就能增加。
气相中的氮纯度达到99.999％。一部分氮气进入冷凝 蒸发器中，冷凝成液氮．作为下塔回流液。同时上塔 底部的液氧汽化，作为上塔的上升气体，参与上塔的 精馏。 将下塔底部得到的含氧38～40％的富氧液空节流 后送入上塔，作为上塔的一部分回流液与上升气体接 触传热，部分富氧液空汽化。由于氧是难挥发组份， 氮是易挥发组份，因此，氮比氧较多的蒸发出来，使 液体氧纯度提高。液体由上向下与上升气体多次传热 传质，液相中的氧纯度不断提高，当液体到达上塔底 部时就可得到99.6％的液氧。
空分精馏塔工作原理
空分精馏塔工作原理
空分精馏塔是一种常用于石油、化工和制药等行业的分离设备，它通过利用不同组分的沸点差异，将混合物分离成不同组分。
工作原理如下：
1. 进料：混合物被引入塔体的顶部，其中包含了待分离的多个组分。
2. 加热：塔体内设置了加热设备，通过加热，使得混合物开始汽化。
每个组分根据其沸点的不同，会在不同的温度下开始汽化。
3. 汽液混合物的形成：当混合物汽化后，在塔体内形成了汽液混合物。
较轻组分的汽化速度快，浓度高，而较重组分的汽化速度慢，浓度低。
4. 分离过程：塔体内设置了一系列填料，用于增加接触面积，促进汽液间的质量传递。
在塔体内形成了多个薄薄的液滴，接触到填料表面，并在填料内部进行连续的汽液传递。
重组分逐渐向下凝结并从塔底部流出，轻组分则向上蒸发。
5. 塔顶和塔底的收集：经过填料层传递后，轻组分进一步汇集于塔顶，形成纯度较高的产品。
而重组分则通过塔底的收集装置，形成较低纯度的副产品或废物。
6. 循环冷却：在分离过程中产生的蒸汽需要冷凝为液体，以便
回收和再利用。
通常使用冷却水或冷却剂来对蒸汽进行冷却，使其转变为液体状态。
通过以上的工作原理，空分精馏塔能够将混合物中的各种组分分离开来，产生纯度较高的产品。
其核心原理是基于不同组分的沸点差异，通过加热和冷却等操作，使组分的蒸发和冷凝达到分离的目的。
空分精馏塔工作原理(一)
空分精馏塔工作原理(一)空分精馏塔工作原理1. 简介空分精馏塔是一种常用的分离设备，广泛应用于化工、石化等领域。
它通过对气体混合物进行连续的精馏过程，将不同组分按照沸点的高低分离出来。
2. 工作原理灌料在空分精馏塔中，混合物在塔顶部被喷洒或喷淋到填料层上。
填料层是由许多随机堆积的小块物体组成，用于增加气液接触面积，促进传质和传热。
混合物在填料层中逆流下降，与上升的气体相互作用。
传质和传热在填料层中，混合物的液滴与上升的气体发生传质和传热。
传质是指混合物中各组分间的扩散过程，通过液滴内部的物质交换实现。
传热是指液滴内部的热量传递，使液滴内部温度均匀分布。
沸点差和沸点的使用由于不同组分的沸点不同，通过加热混合物使其煮沸，较低沸点的组分首先蒸发出来，较高沸点的组分则留在液滴中。
通过精确控制加热的温度和液滴的洗涤程度，可以实现不同组分的逐个分离。
塔底产物的提取塔底是指混合物在塔内逆流下降到最底部的位置，在这里，较高沸点的组分被聚集在一起。
通过提取塔底产物，可以得到富含高沸点组分的液体。
3. 应用领域空分工业空分精馏塔主要用于分离空气中的氧、氮、稀有气体等成分。
利用空分工艺，可以生产液态氧、液态氮等重要工业品。
石化工业在石化工业中，空分精馏塔被广泛应用于石油分馏、石油精制等过程中。
它可以将原油按照沸点的高低分离成不同的馏分，如汽油、柴油、液化气等。
药品工业在药品工业中，空分精馏塔用于纯化药品原料和中间体。
通过精确控制操作条件，可以将有机溶剂和其中的杂质有效地分离，得到高纯度的药品成品。
4. 总结空分精馏塔是一种重要的分离设备，通过连续的精馏过程实现气体混合物的分离。
它的工作原理包括灌料、传质传热、沸点差和沸点的利用，以及塔底产物的提取。
空分精馏塔广泛应用于空分工业、石化工业和药品工业等领域。
5. 工作原理的详细解释灌料在空分精馏塔中，混合物首先被喷洒或喷淋到塔顶的填料层上。
填料层是由许多小块物体随机堆积而成，如环形填料、网状填料等。
精馏的原理是什么
精馏的原理是什么
精馏是一种物质分离和纯化的方法，它基于不同物质的沸点差异来进行分离。
在精馏过程中，液体混合物首先被加热至沸点，然后蒸气被冷凝成液体，最终得到纯净的物质。
精馏的原理可以通过以下几个步骤来解释：
首先，将混合物加热至沸点。
在混合物中，不同成分的沸点是不同的，因此加热后会先蒸发沸点较低的成分。
这样，混合物中的不同成分就会被分离开来。
其次，蒸气被冷凝成液体。
经过加热后，蒸气会被导入冷却器中，冷却器中的温度低于混合物的沸点，使蒸气迅速冷凝成液体。
这样，不同成分的液体就可以被收集到不同的容器中。
最后，得到纯净的物质。
经过精馏过程，不同成分被分离开来，最终得到的液体就是纯净的物质。
精馏的原理可以通过以上步骤简单地解释清楚。
在实际应用中，精馏是一种非常有效的分离和纯化方法，广泛应用于化工、制药、食品加工等领域。
总的来说，精馏的原理是基于不同物质的沸点差异来进行分离和纯化的。
通过加热、冷凝等步骤，混合物中的不同成分可以被有效地分离开来，最终得到纯净的物质。
这种原理不仅在实验室中有着重要的应用，也在工业生产中发挥着重要的作用。
空分精馏原理及设备
2. 亨利定律
亨利定律（亦名溶液定律），是说明理想溶液中气体溶质分压力与溶液中该气体的摩尔成分的关系的定律。
空气分离主要研究的都是气体。理想溶液的气液平衡系统中，在一定温度和平衡状态下气体溶质的分压力和它在溶液里的物质的量浓度成正比，即
P=HX
式中 P------气体溶质的分压力
H------亨利常数
X------气体溶质的物质的量浓度
3. 康诺瓦罗夫第一定律
在研究理想溶液的气相组成和液相浓度的关系时，我们发现其两者是不同的。康诺瓦罗夫第一定律就是说明理想溶液中液相与气相中的成分是不同的定律。
假设两个有挥发性的液体混合成一理想溶液，每种液体蒸气压都符合拉乌尔定律，则可写成
PA=PaXA PB=PbXB
但也有少数溶液在某一浓度范围内为正偏差，而在另一浓度范围内为负偏差。
通常将符合拉乌尔定律的溶液叫理想溶液。这是“理想溶液”定义的另一种说法，把液态空气视为氧、氮二元溶液，当气液两相共存时，压力与溶液浓度Zi的关系如图4-1。图中溶液压力线为上凸曲线（实线），理想溶液的压力线为一条直线（虚线）。这表明液空是具有正偏差的溶液。凡产生正偏差的溶液，组成溶液各组分分子间的相互吸引力比纯组分分子的相互吸引力要小，组分分子较容易蒸发；凡是在溶解时，发生物理结合或生成化合物的溶液中各组分分子引力比纯组分分子间相互吸引力大，故均产生负偏差。虽然液空与拉乌尔定律具有正偏差，但上凸幅度很小，即偏差不大，可将液空视为理想溶液。
第四章 精馏原理及设备
第一节 分离空气组成的溶液热力学
精馏的原理及过程
精馏的原理及过程
原理：空气的精馏是利用组成空气的各组分具有不同的挥发度，而在同一温度下各组分的蒸气压不同，将液态空气进行多次部分蒸发和部分冷凝，就能达到分离的目的。
过程：当处于冷凝温度的氧氮混合气接触并穿过比它温度低的液体时，气相与液相之间同时进行热质交换，于是气体要部分冷凝转变成液体并放出冷凝潜热，液体在吸收热量而部分蒸发。
在精馏塔中该过程是在筛板中完成的，由于氮氧的沸点不同，氮比氧易蒸发，氧比氮易冷凝。
当气体自下而上逐块通过塔板时，氮浓度不断增加，只要有足够的塔板数，在塔顶即可获得高纯度的氮气。
反之，当液体自上而下的在塔板内通过时，氧浓度不断增加，这样在塔底获得富氧液空。
空分制氮工艺流程
空气经过滤器吸入离心式压缩机，经三级压缩压力约为0.58Mpa后，进入预冷机组使空气温度降至4 –8℃，分离出大量的水分由汽水分离器排出，气体进入纯化器去除微水﹑二氧化碳﹑乙炔﹑碳氢化合物。
纯化后的洁净气体进入分馏塔经上下换热器与逆流的低温气体换热至约-170℃后进入精馏塔精馏，部分汽体上升至塔顶得到高纯度氮气，部分气体到塔底得到富氧。
塔顶氮气大部分经下上换热器换热至常温后经缓冲罐缓冲后送入生产线。
一小部分塔顶氮气经冷凝蒸发器冷凝成液态后回流至精馏塔与上升的气体精馏，还有少部分回流液经计量罐进入液氮储槽备用。
塔底的富氧液空经节流阀节流至冷凝蒸发器氮气，汽化后的富氧经下换热器参与换热后进入透平膨胀机制冷，为整个设备提供大部分冷量，膨胀后的富氧空气一小部分作为整个装置的密封气体充入冷箱，大部分经下上换热器换热后到纯化器做再生用气。
空分精馏塔工作原理
空分精馏塔工作原理
空分精馏塔工作原理是一种通过蒸馏过程将混合物中的不同成分分离的方法。
该方法基于混合物中不同组分的沸点差异，利用升温和降温的方式使成分逐步分离。
空分精馏塔由多个层次的托盘和塔壳组成。
混合物首先进入塔底，然后从底部加热。
当混合物在加热的过程中达到某个组分的沸点时，该组分会蒸发，并随着蒸汽进入塔体上部。
塔体上部设置冷凝器，用来冷却蒸汽和将其转化为液体。
由于不同组分的沸点差异，冷凝器能够将蒸汽中的特定组分冷凝成液体，在塔体上部的液体收集器中收集。
随着过程的进行，不同组分逐渐分离并收集在不同的托盘上。
较重的组分会逐渐下降，而较轻的组分则会向上升至更高的托盘。
这是因为在塔体的整个高度上存在温度梯度，不同组分在不同温度下会产生不同的汽化和冷凝速率，从而导致分离。
在塔体底部，未蒸发的残余液体会被收集并排出系统。
最终，通过连续的蒸发和冷凝过程，混合物中的不同成分可以被有效地分离和纯化。
空分精馏塔工作原理的关键是利用了不同组分的沸点差异，并通过适当的温度和压力条件下的蒸发和冷凝过程将其分离。
这种方法在石油化工、化学工艺和空气分离等领域广泛应用，为各种物质的提纯和分离提供了一种有效的手段。
空分精馏塔工作原理
空分精馏塔工作原理空分精馏塔工作原理1. 空分精馏塔的定义空分精馏塔是一种在化工工艺中常用的设备，主要用于将混合气体中的组分进行分离和纯化的过程。
它常被应用于制氧、分离空气中的氮气和氧气等工业过程中。
2. 塔内分离原理在空分精馏塔内，利用物质的汽化、凝结等特性，将混合气体中的组分分离开来。
这是基于组分之间的分子量差异、沸点差异或吸附特性等原理实现的。
组分分子量差异分离空分精馏塔中，通过调节塔内的温度和压力，使得分子量较小的组分较易汽化，而分子量较大的组分相对较难汽化。
然后，将汽化的组分在塔内上升时进行分离，在不同的高度采集所需的组分。
组分沸点差异分离根据物质的沸点差异，分别设置塔内的高温区和低温区，使得容易沸点较低的组分在高温区汽化，随后在低温区凝结，实现组分的分离和收集。
吸附特性分离某些气体在特定的吸附材料上具有吸附特性，利用该特性可以实现对混合气体中的组分进行吸附分离。
通过在塔内设置特定的吸附剂，使得各个组分在吸附剂上的停留时间不同，从而实现组分的分离。
3. 空分精馏塔的工作过程空分精馏塔的工作过程通常分为精馏部分和回流部分两个阶段。
精馏部分的工作在塔的上部，混合气体进入塔内，由进料口进入精馏部分。
在精馏部分中，混合气体通过塔底的加热器加热，产生汽化，然后向上升。
在上升过程中，混合气体会与塔内冷凝器中来自下部的回流液相接触，发生传质和传热，从而实现部分组分的分离。
回流部分的工作在塔的底部，从冷凝器中回流的液体经过精馏部分后，会产生多个液相平衡。
其中，塔底部的位于温度较高区域的液相称为中间回流液，而塔的顶部位于温度较低区域的液相称为顶回流液。
这两个回流液通过相应的管道返回塔内，以保持塔的稳定运行并提高分离效率。
4. 空分精馏塔的应用空分精馏塔广泛应用于各个化工行业，例如制氧设备中的主要设备就是空分精馏塔。
此外，在液化空气、天然气液化、烟煤制气等工艺中，也离不开空分精馏塔的应用。
5. 空分精馏塔的优缺点优点•空分精馏塔可以实现组分的高效分离和纯化。
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物料衡算
总物料平衡 各组分平衡
V K = V N 2 + V o2 VK y
K N2
= VN2 y
N N2
O + V o2 y N 2
V V
O
2
= =
y yபைடு நூலகம்y y
N N N N K N N N
2
− y − y − y − y
K N O N O N O N
空气
§2 空气的精馏
a.全低压空分装置双级精馏塔
b.采用氮膨胀的双级精馏塔
§2 空气的精馏
双级精馏塔的物料和热量衡算
主要工作参数的确定
上塔顶部压力、温度 上塔顶部压力、 上塔底部压力、温度 上塔底部压力、 液氧平均温度 冷凝蒸发器氮侧温度 下塔顶部压力 下塔底部压力、 下塔底部压力、温度
§2 空气的精馏
体积（%） 78.084 沸点 K （1atm） 77.36
§1 空气的组成及气液平衡 气液平衡
氧、氩、氮饱和压力与温度的关系
§1 空气的组成及气液平衡
氧、氮气液平衡的T-x-y图 氮气液平衡的 图
§2 空气的精馏
部分蒸发 液体蒸发 时把产生的蒸 汽连续不断地 从容器中引出
＇ ＇ ＇
＂ ＂ ＂
第二章 精馏原理
彭旭东
杭州杭氧股份有限公司设计院
§0 前言
气体分离技术
分离混合气体 清除气体中少量杂质
§0 前言
气体分离方法
精馏 将气体混合物冷凝为液体， 将气体混合物冷凝为液体，然 后按各组分蒸发温度的不同将它们分离 分凝 利用各组分沸点的差异进行分 离，和精馏不同的是不需将全部组分冷凝 吸收法 用一种液态吸收剂在适当的温 压力下吸收气体混合物中的某些组分， 度、压力下吸收气体混合物中的某些组分， 以达到气体分离的目的
§2 空气的精馏
部分冷凝 在空气等 压冷凝过程中 将产生的冷凝 液连续不断地 从容器中导出
＇ ＇ ＇
＂ ＂ ＂
§2 空气的精馏
精馏
连续多次的部分蒸发和部分冷凝过程
2
Ⅰ
2 2
Ⅱ
2
2
Ⅲ
2
2 2
§2 空气的精馏
精馏塔 单级精馏塔
氮气 富氧空气 氮气
氧气
空气 空气
§2 空气的精馏
精馏塔 双级精馏塔
氧气 氮气
§0 前言
气体分离方法
吸附法 用多孔性固体吸附剂处理气体 混合物， 混合物，使其中所含的一种或数种组分被 吸附于固体表面以达到气体分离的目的 薄膜渗透法 利用高分子聚合物薄膜的 渗透选择性从气体混合物中将某种组分分 离出来
§1 空气的组成及气液平衡
空气的组成
组分 氮 氧 20.95 90.188 氩 0.932 87.29 氖氦 氪氙 2.446 ×10-3 其它
2
V V
K
2
2
2
2
N
2
K
2
2
§2 空气的精馏
双级精馏塔的物料和热量衡算
加工空气量
N O y N2 − y N2
VK =
y
N N2
−y
K N2
V O2
氧提取率
β =
V V
O K
2
y y
O O 2 K O 2
§2 空气的精馏
双级精馏塔的物料和热量衡算
热量衡算
VK hK + q3VK = VN2 hN2 +VO2 hO2
hK = VN2 VK hN2 + V O2 VK hO2 − q 3
谢 谢！