1、 精馏操作基本知识1、 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
2、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。2、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
3、，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。3、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？
4、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
5、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
6、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。4、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
7、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。5、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。6、
8、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。7什么是潜热？答：单位重量的纯物质在相变（在没有化学反应的条件下，物质发生了相态的改变，称相变。如水结成冰或水汽化成水蒸气等成为相变过程。 ）过程吸收或放出的热叫潜热。如1公斤水由液态受热变成水蒸气的过程中所吸收的热叫水的汽化潜热，常用单位为千卡/公斤。值得注意的是，在相变时温度和压力都是不变的，否则不能称之为潜热。因此，在说潜热数值时，
9、要说明在什么温度什么压力下，进行何种相变过程。如1公斤水在760毫米汞柱压力，100摄氏度下汽化，汽化潜热为539.6千卡。相反，在此条件下，水蒸汽冷凝释放出来的热，称为冷凝潜热，数值与上相等。混合物的潜热可以实测或计算，其数值的大小除了和组分的性质有关外，还和组分的含量有关，不是一个固定的数值。8、什么是显热？答：纯物质在不发生相变和化学反应的条件下，因温度的改变而吸收或放出的热量叫显热。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。蒸汽在此冷凝（或部分冷凝）成液体，将其一部分冷凝液返回塔顶沿塔板下流，这部分液体叫做回流液；将另一部分冷凝液（或未凝蒸汽）
10、从塔顶采出，作为产品。回流比就是回流液量与采出量的重量比，通常以通常以 R 来表示，即R=L/D 式中 R-回流比L-单位时间内塔顶回流液体量，公斤/小时。D-单位时间内塔顶采储量，公斤/小时。10、什么是最小回流比？答：在规定的分离精度要求下，即塔顶、塔釜采出的组成一定时，逐渐减少回流比，此时所谓的理论板数逐渐增加。当回流比减少到某一数值时，所需的理论板数增加至无数多，这个回流比的数值，成为完成该项预定分离任务的最小回流比。通常操作时的实际回流比取为最小回流比的1.32倍。蒸氨塔是涉及一种氨水蒸氨的设备。针对现有蒸氨塔蒸氨效率低、传质效率差、使用寿命短、操作弹性小、性价比低的问题，本实用新型
11、提供了一种蒸氨塔，它包括塔壳(1)，塔壳(1)内设有塔板(3)，塔板(3)上设有泡罩(2)，所述泡罩(2)的下边缘为锯齿状。本实用新型的泡罩的下边缘为锯齿状，将由泡罩溢出的气体均匀分割成多股气流进入液相中，消除了气流在液相中的偏析现象，使得气液两相接触充分，传质效果好，蒸氨效率高，利于推广应用。蒸氨塔操作规程操作规程一：岗位任务通过蒸氨塔经过精馏操作将氨水中的氨和水分开，得到的产品液氨送到氨贮罐区，残液回收利用。二：精馏原理把液体混合物经过多次部分气化和部分冷凝，使液体分离成相当纯的组分的操作称为精馏，连续精馏塔可以想象是由一个个简单蒸馏釜串联起来，由于原料液中组分的挥发度不同，每经过一个蒸馏
12、釜蒸馏一次，蒸汽中轻组分的含量就提高一次，即yn+1ynx（y 代表气相组成，x 代表液相组成） ，增加蒸馏釜的个数就可得到足够纯的轻组分，而塔釜中残液中所含轻组分的量会越来越少，接近于零。将这些蒸馏釜叠加起来，在结构上加以简化即成为精馏塔。本工序就是利用蒸氨塔分出氨水中的轻组分物质氨和重组分物质水而得到产品液氨。蒸氨塔采用垂直筛板塔，它比传统的浮阀塔板有更好的传质、传热性能。三：工艺流程从界区外送来的15%氨水进入稀氨水槽，经稀氨水泵加压到1.7MPa(a) 左右打到热交换器，与塔釜出来的精馏残液换热回收热量后，氨水被加热到140160左右进入蒸氨塔；蒸氨塔下部的再沸器采用2.2Mpa 饱和
13、蒸汽间接加热釜液，保持温度在203左右。塔顶蒸汽温度约43进入冷凝器 冷凝，在此部分气氨冷凝为液氨，未冷凝气氨进入冷凝器进一步冷凝为液氨，两冷凝器中冷凝的液氨部分直接流入蒸氨塔作为回流，另一部分作为产品流入储氨罐，经高压气体加压后，压到液氨罐区。蒸氨塔底含量很低的残液经热交换器回收热量后，送到界区外。四：正常操作时的工艺指标（一）温度1：蒸汽塔进料温度140 2：蒸氨塔塔釜温度203 3：蒸氨塔塔顶温度43（二）压力1：蒸汽压力2.0Mpa2：蒸氨塔压力1.7Mpa（三）液位1：蒸氨塔液位5070%（四）回流比1：蒸氨塔回流比35（五）成分1：液氨中氨含量99.5%2：残液中氨含量B,BC,A
14、C 的逻辑。网上有相关的操作建议您可以下载来看。9 O0 r“ T+ ; n! r x- p4.您的第四点是，当蒸汽管网压力波动时，可能造成蒸汽窜入汽液分离罐。这种情况永远不会发生，因为不可能，为什么呢？没有流程。在此也纠正一下wxjwu 将蒸汽管线直接连到凝液罐上的错误，这是很危险的想法，而且凝液罐即使满液位对再沸器的操作影响也不巨大，马上即可解决；但空罐反倒是危险的。以上的讨论涉及三个专业：工艺、控制和公用工程。$ B- a3 Y5 , h; j版主 chemicaleng2008 不给加 4 魅力、12 财富就不够意思了，哈哈。欢迎讨论。如果清洁工增加了乙烯板块，这些问题就没有人问了。-
15、 8 k1 c; 3 v* G m19.急！急！急！精馏塔开不了问：一个精馏塔在一次检修之后就开不了正常情况；塔顶压力 略微淹塔无所谓视质量 少量返回或采出正常压差以下蒸汽开度 w. o“ H7 v1 r: R异常情况；塔顶压力 之间蒸汽开度就液泛液位随之为压差逐渐增加处理；蒸汽降到 液位 慢慢回升时间久还会下降继续 关蒸汽 保持 液位 正常状态压差左右塔顶压力 左右- E+ G( F. A分析数据；少量不冷凝气体及重组分为产品“ Y v, U! d0 ?8 k4 7 h9 K1 h帮忙解决这精馏塔的问题；为何在蒸汽开度一半的时候就液泛？是什么原因？淹塔的情况下为何塔釜 和塔顶 压力相差 很大
16、近 开蒸汽后，塔顶始终达不到预计值实际只有根据楼主的数据，我判断你的塔不会是塔内降液管堵塞。原因是降液管的流通面积占塔板的面积很大的比例，一般不考虑降液管会发生堵塞。我分析主要的原因可能来自于操作的问题。9 |, Y1 n$ c1 d2 U: L, T y你的塔进料组成已经超出了该塔的工艺要求，就是你的分析数据中列出的不凝气和重组分。这两种物质分别影响你的塔操作的两端。首先 N2 占据塔顶，使冷凝器效率降低，使塔压失控。所以现象就是稍微加载蒸汽，塔就液泛，其实就是组分过轻，空塔速度过快。说白了就是冲塔了。很典型的证据就是重组分也被带到塔顶。7 8 x0 y3 X5 o% S- B( |4 当然
17、你减少蒸汽、釜底抽薪很快就会打破这种局面，回到接近正常的气液流速。这是你的第一个问题的答案。; y Z) . 1 J) q1 i, g# n6 d塔顶到塔底的最后一块塔板之间有一个测量仪表，即塔压差，淹塔的情况下塔底的液位升高淹没的这个测量仪表的下部接口，所以塔釜和塔顶的压差很大。或者在液泛的时候也会淹没这个接口，同样道理。开蒸汽后，塔顶始终达不到预计值，实际只有那是你的蒸汽阀门开的小，你可以把塔加压到很高的压力（开玩笑） 。精馏塔其实很骄气，它的食物不是随便添加的，当有不该进入的物料如不凝气被加入，或者较重的组分进入都会让塔不舒服，所以严格控制精馏塔的菜单是精馏塔操作平稳的至关重要的条件。当
18、有不凝气进入系统，唯一的办法就是排掉它。! / f _7 v将塔顶压力设定 200KPA,蒸汽开度也关小.25%.开大冷煤.全回流精馏之后,塔顶纯度适当的返回系统再次提纯.6 z+ v1 T Q% t% Q( z6 P+ u% E当时;压力设定 400KPA.实际只有 300KPA.所以就开蒸汽.为了使塔顶压力上来.冷凝量也全关了.只有上升的气相.因此就出现压差高,液泛.塔釜空塔.平时开一个塔,进料到 60-90%左右.压力上升后全开冷凝水.然后慢慢开蒸汽.这次是因为 塔顶温度计失灵,液位计失灵.导致淹塔.然后倒出一部分料只后开塔.塔顶压力上不去,不能开冷凝水.蒸汽不能开.一开就液泛.降低塔顶
19、压力.将冷凝水开大.气液相交换.稳定之后,渐渐抬高塔顶压力.# E) M7 r5 E y3 L* h3.再沸器的凝液罐向后系统排液中断，导致再沸器不能工作是再沸器停止循环的一个原因精馏技术在精细化学品分离中的应用2007年11月08日 星期四 下午 03:34一、前言精馏是在汽液两相(或汽液液 )逐级(或连续) 流动和接触时进行穿越界面的质量和热量传递，并实现混合物分离纯化的化工单元操作过程。精馏技术已经过100多年的发展，并成为目前应用最广泛的一种分离技术。精馏技术广泛应用于各类精细化学品的生产中，它不仅用于最终产品的精制，还用于原料的提纯、所用溶媒(剂)和废料的回收等各方面，而且在某些精细
20、化学品的生产中，还直接参与反应过程。一般而言，精馏作为常用的分离方法，占整个化工生产能耗的大部分，有的比例超过了80%以上，因而提高精馏水平，对于降低化工过程的能耗，提高生产效率有重要意义。同时先进的精馏技术，还可大幅度提高产品的质量，减少生产过程中的废品率，提高原料的利用率，并可极大促进绿色精细化工的发展。我国精馏技术的研究水平已接近或达到国际先进水平，许多先进技术也在大型化工中得到了应用，但在精细化工生产中，所使用的精馏技术大都很原始，技术含量低。这一方面是因为精细化工生产的多样性与复杂性造成的，但更重要的是因为精馏作为分离手段，还没有引起足够的重视，往往只是作为一个附属过程，而且由于精细
21、化工的生产特点，企业也不重视生产过程的能耗水平及环保指标。但随着精细化工的发展，及环保要求的日益严格，这一情况正得到改变。下面结合精细化工的生产，从几个不同方面简要介绍精馏技术的发展及应用情况。二、精馏技术的发展及应用2.1 精馏传质设备的发展各种新型高效的精馏传质结构单元不断出现，且呈加速发展的趋势。精馏塔内部传质结构可分为两大类，即塔板和填料。化学工业的发展，需要精馏设备具有通量大、分离效率高、能耗低、操作弹性大等。为了满足这些越来越严格的要求，研发人员结合现代相关科学的新技术，开发出了大量新型高效的传质设备，如许多新型的高效浮阀塔板、结构更优的散堆和规整填料。这其中各种高效节能的规整填料
22、的成功开发与应用，极大地促进了精馏技术的发展。虽然当前精馏设备的开发仍以传统的塔板及填料为主，但研发的目的越来越细化，也就是新开发的传质分离设备往往是针对某些特殊的精馏过程或物系，如针对精细化工中热敏物系分离开发出的分离效率高且压力降低的高效规整填料。2.2 复合(或藕合)精馏过程为了强化传质过程，简化工艺流程，研究开发出了形式多样的复合(或藕合) 精馏分离过程，这其中比较典型的有反应精馏、吸附精馏、结晶精馏、膜精馏等。2.21 反应精馏反应精馏是将反应过程与精馏分离有机结合在同一设备中进行的一种耦合过程。反应精馏技术与传统的反应和精馏技术相比，具有如下突出的优点：反应和精馏过程在同一个设备内
23、完成，投资少，操作费用低，节能；反应和精馏同时进行，不仅改进了精馏性能，而且借助精馏的分离作用，提高了反应转化率和选择性；通过及时移走反应产物，能克服可逆反应的化学平衡转化率的限制，或提高串联或平行反应的选择性；温度易于控制，避免出现“热点”问题：缩短反应时间，提高生产能力。反应精馏只适用于化学反应和精馏过程可在同样温度和压力范围内进行的工艺过程。此外，在反应和精馏相互耦合过程中，还有许多的问题，如精细化工生产的间歇反应精馏非稳态特性、反应和精馏过程的最佳匹配、固体催化剂失活引起的操作困难、开发通用的反应精馏过程模拟软件和设计方法等方面，还有待进一步研究。当前对反应精馏的研究主要集中在催化剂的
24、选择及其装填形式、反应精馏塔内的反应动力学、热力学和流体力学的研究、反应精馏的工艺优化以及如何找出反应精馏过程中的气液平衡关系，以指导工业化生产。反应精馏最早应用于甲基叔丁基醚(MTBE)和乙基叔丁基醚(ETBE)等合成工艺中，现已广泛应用于酯化、异构化、烷基化、叠合过程、烯烃选择性加氢、氧化脱氢、C1,化学和其他反应过程。2.22 吸附精馏吸附具有分离因数高、产品纯度高和能耗低等优点。吸附过程适用于恒沸或同分异构等这些相对挥发度小、用普通精馏无法分离或不经济的物系的分离。但是吸附过程也有吸附剂用量大、多为间歇操作难于实现操作连续化及产品收率低的缺点。因此，吸附和精馏具有较强的互补性，据此开发
25、了一种被称作吸附精馏的新分离过程。该过程使吸附与精馏操作在同一分离塔中进行，既提高了分离因数，又使精馏与脱附操作在同一脱附塔中进行，强化了脱附作用。因此，吸附精馏过程具有分离因数高、操作连续、能耗低和生产能力大的优点，它适于恒沸物系和沸点相近系的分离及需要高纯产品的情况。目前吸附精馏技术在无水乙醇的制备、丙烷-丙烯的分离、混合二甲苯的分离、三氯乙醛的精制等方面进行了研究和应用，结果表明其能耗比常规精馏低得多。2.23 膜精馏膜精馏是将膜与精馏过程相结合的分离方法。膜精馏就是用疏水性微孔膜将两种不同温度的溶液分开，较高温度侧溶液中易挥发的物质呈气态透过膜进入另一侧并冷凝的分离过程。膜蒸馏与传统蒸
26、馏相比，不需复杂的蒸馏系统，且能得到更纯净的馏出液；与一般的蒸发过程比，它的单位体积的蒸发面积大，与反渗透比较，它对设备的要求低且过程中溶液浓度变化的影响小。另外，膜蒸馏过程能在常压和较低温度下操作，能利用工业余热、地热及太阳能等廉价能源，因而膜精馏被认为是一种节能高效的分离技术，为缓解能源的紧张提供了简单有效的技术方法。迄今，膜蒸馏技术已广泛应用于海水淡化、青霉素水溶液的浓缩、稀土氯化物溶液中回收盐酸、含水苯酚的回收以及维生素溶液的浓缩等方面。2.24 结晶精馏有些沸点相差不大的物系，如同分异构体等，单纯采用精馏的方法进行分离，往往难度较大，而这些物系它们之间的熔点相差又较大，这时可将结晶与
27、精馏两个分离过程有机地结合在一起，取长补短，用来分离易结晶物质。研究人员针对从生产乙烯的裂解渣油中提取工业萘的体系，研究了结晶精馏耦合法的可行性。实验结果表明该方法不仅能够有效地解决易结晶物质在分离过程中晶体析出而堵塞装置系统的问题，而且可以提高产品的纯度，加大传质推动力，强化精馏过程。此技术还成功地应用到了乙酸-丙酸、硝基氯苯、人造麝香等的分离。2.3添加剂精馏为了适合不同物系的分离，提高分离效率及节省能耗，特别是针对共沸物系和沸点相近物系的分离时，在体系中引入某些添加剂以利用溶液的非理想性质来改变组分间相对挥发度，从而实现高效和节能的气液分离，根据添加剂作用方式的不同，主要有共沸精馏、萃取
28、精馏等。2.31 共沸精馏共沸精馏是利用混合物中的组分能形成共沸物的性质来实现分离的精馏过程。通常在欲分离的混合溶液中加入恒沸剂，使其与溶液中的一个或者两个组分形成共拂物，以增大欲分离组分间的相对挥发度而使分离易于进行。共沸精馏已得到了非常广泛的应用，如乙醇(或丙醇等)- 水；水杨醛-苯酚、醋酸-水的分离，乙酸乙酯及其它酯类、醚类、酚类物质的提纯，烷烃(或烯烃) 类物质的脱水及其相近混合物系的分离与精制，工业废水的处理和废水中相关有机物或贵重化工原料的回收与提取等。2.32 萃取精馏萃取精馏也是一种应用很广的特殊精馏。它与共沸精馏一样，是在原溶液中加入第三种组分，通常称之为溶剂或萃取剂，使原来
29、两种组分挥发度的差别有显著的提高。工业上就是利用这一现象，通过加入合适的溶剂，实现原来挥发度相差很小或形成恒沸物的体系的分离。所添加的溶剂一般沸点较高，且不与任一组分形成恒沸物。在萃取精馏中，从塔顶可以得到在溶剂中溶解度较小的组分，溶剂与易溶组分从塔底排出。然后回收溶剂，循环使用。由于第三组分的加入，使得萃取精馏分离混合物的机理和计算比普通精馏要复杂得多。萃取精馏现已成功地应用于苯和甲苯、丁二烯、甲醇等的精制，四氢呋喃-水、环己烯- 环己烷、噻吩%苯等的分离过程中。2.33 加盐精馏当盐溶解在多组份的液相混合物中，将发生一系列的盐效应，包括沸点、组分间的互溶度以及相平衡时汽液相组成的变化。对于
30、精馏分离来说，汽液平衡时组成的变化是最重要的。近年来关于盐对汽液平衡的研究工作，关于用固体溶盐作为萃取剂进行的溶盐精馏或在萃取溶剂中加入固体盐，以增强原有萃取剂的性能的加盐萃取精馏，愈来愈受到广大研究人员的重视。加盐精馏已在乙醇、叔丁醇等的精制，四氢呋喃-水、乙醛- 巴豆醛-水、二氯甲烷-甲醇- 水、甲乙酮-水、吡啶-水、苯- 庚烷以及杂醇油的分离等方面得到了成功应用。2.4 非常规条件下的精馏非常规条件是一个相对概念，相对通常的精馏过程而言，非常规条件下的精馏是指操作参数(如操作温度、压力等)在较为极端的条件下进行，或是分离对象或获得产品质量 (纯度)要求很高等。2,41 真空精馏真空精馏是
31、指精馏过程在真空下进行的操作，常用于高沸点物质或热敏物质的分离与提纯。真空精馏过程在精细化学品的生产过程中有着广泛的应用，如在染料中间体的分离、天然产物的提取、香料的精制、脂肪酸的分离、高碳链烷烃的精制等过程中，都用到了真空精馏技术。2.42 分子(短程)精馏分子(短程) 精馏是指在高真空(1Pa) 条件下，蒸发面和冷凝面的间距小于或等于被分离物料的蒸汽分子的平均自由程，由蒸发面逸出的分子，既不与残余空气分子碰撞， 自身也不相互碰撞，毫无阻碍地挥发并凝集在冷凝面上的过程。分子精馏有如下特点：(1)操作温度低，分离时并不需要达到操作压力下的沸点，蒸馏在远低于常压沸点的温度下操作；(2)非平衡蒸发
32、，从加热面逸出的分子直接飞射到冷凝面上，理论上没有返回到加热面的可能，为不可逆过程；(3)操作压力低，分子精馏器内部压降极小，可以获得很高的真空度；(4)受热时间短，从加热面逸出的分子，几乎未经碰撞就到达冷凝面，物料的停留时间一般只有几秒到十几秒；(5)分离程度高，和常规精馏的相对挥发度相比，分子精馏处理的物料常是大分子质量物料，分子精馏的分离程度比常规蒸馏高，同种混合液，分子蒸馏较常规蒸馏更易分离。由于分子精馏的上述特点，使得其在精细化工中有非常广阔的发展前景，尤其是在天然产物和生物活性组份的提取中。经过近几十年的发展，分子精馏技术已成功地应用于如废机油的回收、高黏度润滑油的制取、环氧树脂的
33、生产、铀235和铀238的分离和浓缩、油脂脱臭馏出物的回收和利用、聚合物中的溶剂和单体的分离以及高碳醇的生产等过程。在天然产物及生物活性物质的分离中，也成功地应用于羊毛脂的提取、植物芳香油分离提取、天然维生素的提纯、天然色素的提取和天然抗氧化剂的制取等。2.43 超纯物质精制与超低含量物质的提取和分离随着化学工业及电子、半导体等工业的发展，对产品的纯度要求越来越高，这就出现了所谓的超纯物质的精制。在这方面，精馏技术有很大的潜力和优势，因为从理论上而言，适合采用精馏技术进行分离的物系，原则是可得到接近100%纯度的产品，这也是其它分离方法难以比拟的。环保及绿色精细化工的发展，对废液、废气排放物中
34、有害成分含量要求也越来越低；或是在生产过程中，一些贵重的化工原料即使其含量很低，也值得回收利用；同时由于一些含量较高的原料的用尽，生产中不得不使用更贫的原料进行提纯时等等，都会遇到超低含量物质的提取和分离。这两种情况属于物质浓度的两个极端，而且近些年来被越来越多地遇到。但关于这两种情况下的精馏分离，还有一些基础问题需要进行更为深入的研究，其中最重要的是浓度极端条件下混合物汽液平衡的准确计算，特别是针对在精细化工中常见的非理想物系；再者是极端条件下物质浓度快速而准确的测定等。作为精馏技术本身，需要解决的技术问题有：在高纯物质的精制时，如何有效避免微量杂质的夹带、返混及在设备中的挂壁等，在得到高纯
35、产品时，如何能有效地阻止周围环境的影响等；在浓度极低物质的回收提取时，如何提高回收效率，降低能耗等。在高纯物质的精制方面，采用精馏方法制得超纯氨已获得了大规模的工业应用，得到的产品纯度达到了99.99999%以上。在其它方面，如高纯度有机金属、医药中间体或食品添加剂等的生产上也得到了成功应用。在低含量物质的提取中，精馏技术在环保中的脱硫，或其它有害物质的去除与回收上也得到了应用，如硫化物噻吩的提取与精制等。2.5 间歇(分批)精馏间歇精馏是精细化工生产中的重要单元操作，其主要特点有：(1) 能单塔分离多组分混合物；(2)允许进料组分浓度在很大的范围内变化；(3)可适用于不同分离要求的物料，如相
36、对挥发度及产品纯度要求不同的物料。此外间歇精馏还比较适用于高沸点、高凝固点和热敏性等物料的分离。随着精细化工等工业的发展，对间歇精馏技术的要求越来越高，间歇精馏技术也日益受到前所未有的重视。近年来，一些高效、节能的新间歇精馏操作方法被提出，并在工程上得到了一定的应用。2.51 塔顶累积间歇精馏操作塔顶累积分批精馏是全回流浓缩与无回流充液交替进行的过程，能够最大限度地利用塔的分离能力。对于某一给定的精馏塔，传统的部分回流时精馏塔的浓缩倍数低于全回流浓缩倍数，这种差别的大小与物系的相对挥发度、原料浓度、产品纯度以及回流比有关。此外，部分回流操作中塔内持液对轻组分先逐渐吸收再逐渐释放的飞轮效应也使效
37、率降低。塔顶累积操作不仅浓缩倍数高，而且能够消除飞轮效应的不利影响，减少过渡馏分的量。每一次循环中全回流浓缩和无回流充液交替进行，因而充分利用了精馏塔内传质单元的分离效率和系统的动态特性，不仅效率高，而且操作简便，不需要回流比的调节和控制。目前，此种操作方法已成功应用于丁醇-水、三甲苯混合物、仲辛醇- 水、正构烷烃混合物、丙酮-四氢呋喃等的分离和精制过程中。2.52 反向间歇精馏塔操作在分批精馏中，当某些重组分是被提取的主要对象，且该组分还有一定的热敏性，经不起长时间的高温煮沸，此种情况下采用反向间歇精馏塔比较合适。这种塔与常规间歇塔的不同之处在于被处理物料存于塔顶，产品从塔底馏出，首先馏出的
38、是重组分。反向间歇精馏塔相当于连续塔中的提馏段，具有开工过程所需时间短，操作周期短，能耗低等特点，且当进料混合物中重组分含量较高时，使用反向间歇塔将具有明显的优越性。2.53 中间罐间歇精馏塔操作中间罐间歇精馏塔也叫复合间歇精馏塔，这种塔同连续精馏塔相似之处是同时具有精馏段和提馏段，可同时得到塔底和塔顶产品，中间罐相当于连续塔中的进料板。这种塔比较适合于中间组分的提纯，当重组分杂质更易除去时，这种塔即显示出明显的优越性，轻重组分分别从塔顶和塔底馏出，当贮罐中中间组分达到指定浓度后即停止操作。这种操作方式还可应用于反应精馏过程，如乙酸和丁醇反应生成乙酸丁酯过程。用于共沸精馏过程时，利用共沸组成的
39、循环变换来完成三元物系的分离，获得三种纯物质作为产品，且不用再沸剂的循环套用。在萃取精馏时，在接近塔顶位置加入萃取剂，萃取剂将改变原来组元之间的相对挥发度，从而破坏共沸组成，使其得到分离：萃取剂一般为沸点较高的重组分，可以作为塔底产品馏出；萃取剂的加入和采出流率可以控制，使其不与萃取边界相交，可以得到100%的回收率。同时，这种方法也很好地应用于热敏物系的分离。2.54 多罐间歇精馏这种塔在结构上可看作是多个塔上下相连而成，通过全回流操作最终可获得纯度很高的产品，建立足够多的中间罐即能同时分离多组分混合物，由于能够同时采出多产品，全操作过程无产品切换，因而操作简单。另外， 由于该塔具有多效性，所需能量很低。但它的设计不如一般间歇塔自由。研究结果表明，多罐间歇塔优化持液量策略比传统的间歇塔优化操作可节省47%的操作时间，比恒持液量操作节省17%的操作时间。三、结束语总之，精馏技术是使用相当广泛且相对成熟，但又有很多问题还有待研究的分离方法。它的通用性及技术的完整性，使得精馏一直为精细化工(特别是有机化工) 过程的首选精制分离方法，现代精馏技术日新月异，很多都得到了成功的应用，但在精细化工生产中，如何选用最合理的技术路线，还要针对具体情况进行分析和研究
