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精馏塔技术及其装置

摘要

本文综述了精馏塔设备的类型及特点，工作原理及在化工行业的生产运用优点和不足等内容，并对目前国内外精馏塔的现状及发展趋势做了介绍。精馏的原理是在一定条件下使气液两相经过多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。实现原料混合物中各组成分离。精馏有很多的设备如湿壁塔,填料塔和板式塔等几种重要的传质塔设备，其中板式精馏塔中的塔板结构是决定板式精馏塔中流体多相流动时的动力学体系特性的最重要因素之一，而筛板塔节省了投资费用，改善了生产条件，因而还提高了产品（乙醇）的产量和质量。因此，对筛板精馏塔塔板的研究改进，掌握先进的精馏技术对化工企业经济效益提高和促进社会积极发展有着重要的意义。

关键词：精馏塔，设备，进展，发展趋势

引言

精馏塔设备是煤化工、炼油、石油化工等生产中最重要的设备之一，化工企业生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合

物，而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满意储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。在化工生产中精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，精馏塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有非常重大的影响，

对精馏塔设备的设计和研究，已经受到化工行业的极大重视。实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到化工企业的经济效益[1，2，3,4]。

1 精馏塔概述

1.1 精馏的原理与意义[5]

精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业得到广泛应用。精馏塔是根据混合物中各组份挥发度的不同，在每层塔板上进行多级部分气化和部分冷凝， 从而达到使混合物各组份分离的设备。与其它化工单元操作相比， 精馏装置虽然比较简单， 但生产运行中经常出现各种各样的问题而影响精馏装置的操作，从而导致塔顶或塔底产品不合格，严重制约生产装置的运行造成产品损失。因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到化工企业的经济效益。

1.2板式精馏塔的类型及特点[6]

精馏塔是化工生产中最重要的设备之一，精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益，影响着企业未来的发展。所以说对精馏塔的研究越详细越好。精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔为逐级接触型气－液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气－液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔(1813年)、筛板塔(1832年)，其后，特别是在本世纪五十年代以后，随着石油、化学工业生产的迅速发展，相继出

现了大批新型塔板，如S型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。目前从国内外实际使用情况看，主要的塔板类型为浮阀塔、筛板塔及泡罩塔，而前两者使用尤为广泛。

筛板塔也是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有： ⑴ 结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，

为浮阀塔的80％左右。

⑵ 处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加10～15％。 ⑶ 塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。 ⑷ 压降较低，每板压力比泡罩塔约低30％左右。 1.3精馏塔的组成[6，7，12]

精馏操作设备主要有板式精馏塔和填料精馏塔两大类。目前工业生产中应用得比较多的还是板式精馏塔。由于精馏过程不仅是涉气、液两相流体间的传热过程。又是涉及气、液两相流体间的传质过程，相互之间产生影响的因素多且复杂。所以目前建立数学模型直接求解出板式精馏塔内的实际塔板数仍十分困难，只能通过先求解出理论塔板数，进而推导计算出根据分离要求所需要的实际塔板数。但是理论塔板实际上是不存在的。它只反映塔板上气、液两相流体间传质所能达到的最大限度 。从而为衡量实际塔板上的分离效率提供理论上的依据 。

2 精馏塔及其技术的发展现状和进展

2.1 我国精馏塔及其技术的现状进展