精餾設備的整個過程

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【概要】:精餾設備(rectification equipment,distillation equipment )精餾操作所用的設備,主要包括精餾塔及再沸器和冷凝器。...

  

  精餾設備(rectification equipment,distillation equipment )精餾操作所用的設備,主要包括精餾塔及再沸器和冷凝器。

  精餾塔 完成精餾操作的主體設備。塔體為圓筒形,塔內設有供汽液接觸傳質用的塔板(見板式塔)或填料(見填充塔)。在簡單精餾塔中,只有一股原料引入塔中,從塔頂和塔底分別引出一股產品。隨化工生產的發展,出現了多股進料和多股出料或有中間換熱的復雜塔。在實際生產中,常有組分相同而組成不同的幾宗物料都需要分離。如果把這些物料混合以后進行分離,則能耗較大。為此可在塔體適當位置設置多個進料口,將各宗物料分別加入塔內。例如裂解氣深冷分離的脫甲烷前冷流程,就是將四宗組成和溫度都不相同的液化裂解氣在不同位置送入脫甲烷塔進行精餾的。在精餾塔內,汽液兩相的組成沿塔高逐漸發生變化。因此,在塔體不同高度上設置出料口,可以得到組成不同的產品,這稱為側線出料。石油煉制工業中的常壓塔和減壓塔,就是通過側線出料得到不同產品的實例。

  在精餾塔內汽液兩相的溫度自上而下逐漸增加,塔頂最低,塔底最高。如果塔底和塔頂的溫度相差較大,可在精餾段設置中間冷凝器,在提餾段設置中間再沸器(圖1[帶中間再沸器和中間冷凝器的精餾塔] 以降低操作費用。供熱費用取決于傳熱量和所用載熱體的溫位。在塔內設置的中間冷凝器,可用溫位較高、價格較便宜的冷卻劑,使上升氣體部分冷凝,以減少塔頂低溫冷卻劑的用量。

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圖1 帶中間再沸器和中間冷凝器的精餾塔

  同理,中間再沸器可用溫位較低的加熱劑,使下降液體部分汽化,以減少塔底再沸器中高溫加熱劑的用量。 再沸器 用以將塔底液體部分汽化后送回精餾塔,使塔內汽液兩相間的接觸傳質得以進行。小型精餾塔的再沸器,傳熱面積較小,可直接設在塔的底部,通稱蒸餾釜。大型精餾塔的再沸器,傳熱面積很大,與塔體分開安裝,以熱虹吸式和釜式再沸器最為常用。

  精餾設備中的熱虹吸式再沸器是一垂直放置的管殼式換熱器(圖2[ 垂直熱虹吸式再沸器] )。

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圖2  垂直熱虹吸式再沸器


液體在自下而上通過換熱器管程時部分汽化,由在殼程內的載熱體供熱。它的優點是液體循環速度快,傳熱效果好,液體在加熱器中的停留時間短;但是,為產生液體循環所需的壓頭,這種精餾塔的底座較高。釜式再沸器通常水平放置(圖3[釜式再沸器] ),在釜內進行汽液分離,可降低塔座高度;但加熱管外的液體是自然對流的,傳熱效果較差,液體在釜內停留時間也長,因而不適于粘度較大或穩定性較差的物料。

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圖3[釜式再沸器] 

  冷凝器 用以將塔頂蒸氣冷凝成液體,部分冷凝液作塔頂產品,其余作回流液返回塔頂,使塔內汽液兩相間的接觸傳質得以進行。最常用的冷凝器是管殼式換熱器。小型精餾塔的冷凝器可安裝在精餾塔頂部;大型的冷凝器則單獨安裝,并設有回流槽,回流液用泵送至塔頂。

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