精馏塔

精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称蒸馏塔。

有板式塔和填料塔两种类型。

根据操作方式又分为连续精馏塔与间歇精馏塔。

蒸汽从塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发（低沸点）组分不断地向蒸汽中转移。

蒸汽中的难挥发（高沸点）组分不断地向下降液中转移，蒸汽愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。

由塔顶上升的蒸汽进入冷凝器，冷凝的液体一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。

塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸汽返回塔中，另一部分液体作为釜残液放出。

1:部分汽化及部分冷凝均可使混合物得到一定程度的分离，它们均是籍混合物中各组分挥发性的差异而达到分离的目的，这就是蒸馏及精馏分离的依据。

2:精馏之所以区别于蒸馏就在于精馏有“回流”，而蒸馏没有“回流”。

回流包括塔顶的液相回流与塔釜部分汽化造成的气相回流。

回流是构成汽、液两相接触传质使精馏过程得以连续进行的必要条件。

若塔顶没有液相回流，或是塔底没有再沸器产生蒸汽回流，则塔板上的气液传质就缺少了相互作用的一方，也就失去了塔板的分离作用。

因此，回流液的逐板下降和蒸汽的逐板上升是实现精馏的必要条件。

回流的作用：
a.设计方面：
回流比对精馏塔有着重要的作用。

设计时，若回流比增加，精馏段操作线在y轴上的截距减小，点c和点d同时向下移动，既操作线都向偏离平衡线的方向移动，使得全塔所需的理论塔板数减少，这是有利的一面；回流比也并不是越大越好，回流比越大，冷凝器，再沸器负荷也随之增大，并使塔负荷上升导致塔径增大。

b.精馏塔实际操作方面：
1.提高产品纯度。

2．补充易挥发组分，保证精馏操作连续稳定的进行。

三．精馏操作精馏段，提馏段操作线方程
假定精馏塔内任意一塔板n上的易挥发组分液相与气相的组成分别为xn与yn，其相对挥发度为α，则该塔板上相平衡方程可以写成：
精馏段操作线方程：
其中：R为回流比，xD为原料液中易挥发组分的摩尔分率。

提馏段操作线方程：
其中：W为釜液流量，L’为提馏段液相流量，XW为釜液中易挥发组分的摩尔分率。

四．精馏塔的主要参数
a.温度
精馏塔中比较重要的温度参数是塔釜温度与塔顶温度。

塔釜再沸器是整个精馏过程的能量来源，因而塔釜温度是精馏操作中的重要参数。

b.压力
塔顶压力
减压精馏过程中塔顶压力是关乎整个精馏操作平衡的重要参数，塔顶压力过高，整个减压精馏操作的真空度无法得到保证，精馏操作不能正常进行，可以说塔顶压力是减压精馏操作中最重要的参数。

塔釜压力
相对塔顶压力，因为精馏塔内部存在阻力，因而塔釜压力要高于塔顶压力，对于丙烯酸的精馏操作来说，塔顶压力与塔底压力之差应保持在一定范围之内。

c. 回流比
回流比对整个塔的稳定与产品的品质密切相关。

五．精馏塔的物料，热量，组分平衡
物料平衡
精馏塔的物料平衡，即进塔的物料量与出塔的物料量相等，做物料衡算，可以表示如下：
F=D+W
其中：F为进塔原料液流量，D为塔顶采出液流量，W为釜液采出流量。

组分平衡
通过上面的讨论，可以看出，精馏操作要稳定进行，除了进出物料量相等外，各种组分进出塔量也应相等，才能保证塔内物料组成维持在一个相对稳定的范围之内，从而保证精馏的稳定进行，组分平衡可以表示如下：
FxF=DxD+WxW
其中：xF，xD，xW分别为原料液，馏出液及塔釜液中易挥发组分的含量。

热量平衡
忽略精馏塔本身的能量损耗，进塔的能量应该与出塔的能量相等，才能保证精馏的稳定进行，精馏塔的热量衡算可以表示为：进塔物料所含有的内能加上再沸器中输入的能量因该与塔顶冷凝器的换热量，塔顶采出液与塔釜采出液的内能之和相同，否则精馏塔将无法正常运行。

热量输入大于输出，塔低难挥发组分也会大量挥发进入产品，造成产品质量欠佳；热量输入不足，易挥发组分不能得到足够的能量，会大量从塔釜采出导致原料的浪费。

精馏原理和流程
1．掌握的内容：精馏分离过程原理及分析
2．重点：精馏原理、精馏装置作用
3．难点：精馏原理，部分气化和部分冷凝在实际精馏操作中有机结合的过程。

1.4.1 精馏原理
精馏：多次而且同时运用部分气化和部分冷凝的方法，使混合液得到较完全分离，以分别获得接近纯组分的操作。

理论上多次部分气化在液相中可获得高纯度的难挥发组分，多次部分冷凝在气相中可获得高纯度的易挥发组分，但因产生大量中间组分而使产品量极少，且设备庞大。

工业生产中的精馏过程是在精馏塔中将部分气化过程和部分冷凝过程有机结合而实现操作的。

1.4.2 精馏装置流程
一、精馏装置流程
典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、冷凝器、再沸器等，如图1-8所示。

用于精馏的塔设备有两种，即板式塔和填料塔，但常采用的是板式塔。

连续精馏操作中，原料液连续送入精馏塔内，同时从塔顶和塔底连续得到产品（馏出液、釜残液），所以是一种定态操作过程。

二、精馏装置的作用
精馏塔以加料板为界分为两段，精馏段和提馏段。

1、精馏段的作用
加料板以上的塔段为精馏段，其作用是逐板增浓上升气相中易挥发组分的浓度。

2、提馏段的作用
包括加料板在内的以下塔板为提馏段，其作用逐板提取下降的液相中易挥发组分。

3、塔板的作用
塔板是供气液两相进行传质和传热的场所。

每一块塔板上气液两相进行双向传质，只要有足够的塔板数，就可以将混合液分离成两个较纯净的组分。

4、再沸器的作用
其作用是提供一定流量的上升蒸气流。

5、冷凝器的作用
其作用是提供塔顶液相产品并保证有适当的液相回流。

回流主要补充塔板上易挥发组分的浓度，是精馏连续定态进行的必要条件。

精馏是一种利用回流使混合液得到高纯度分离的蒸馏方法。

蒸馏方法之一。

在同一设备内，利用物质沸点的不同，交替进行多次蒸发与冷凝以分离提纯物质的蒸馏方法。

用精馏代替多次的简单蒸馏，可使液体混合物分离为几乎纯净的组分。

精馏通常在精馏塔中进行，气液两相通过逆流接触，进行相际传热传质。

液相中的易挥发组分进入气相，气相中的难挥发组分转入液相，于是在塔顶可得到几乎纯的易挥发组分，塔底可得到几乎纯的难挥发组分。

料液从塔的中部加入，进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步增浓，称为精馏段；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。

从塔顶引出的蒸气经冷凝，一部分凝液作为回流液从塔顶返回精馏塔，其余馏出液即为塔顶产品。

塔底引出的液体经再沸器部分气化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。

塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比称为回流比，其大小会影响精馏操作的分离效果和能耗。

根据操作方式，精馏可分为连续精馏和间歇精馏；根据混合物的组分数，可分为二元精馏和多元精馏；根据是否在混合物中加入影响气液平衡的添加剂，可分为普通精馏和特殊精馏(包括萃取精馏、恒沸精馏和加盐精馏)。

若伴有化学反应，则称为反应精馏。

在有色金属冶金中，精馏成功地用于粗锌的精炼(见粗锌精馏)。

工业上还常将金属转变为氯化物然后经精馏加以分离提纯。

精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。

有板式塔与填料塔两种主要类型。

根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。

蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。

由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。

塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。

精馏原理(Principle of Rectify) 蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份挥发度不同（相对挥发度，α）的特性，实现分离目的的单元操作。

蒸馏按照其操作方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。

本节以两组分的混合物系为研究对象，在分析简单蒸馏的基础上，通过比较和引申，讲解精馏的操作原理及其实现的方法，从而理解和掌握精馏与简单蒸馏的区别（包括：原理、操作、结果等方面）。