精馏塔内气液相负荷分布规律.ppt

精馏塔内汽液相负荷分布规律 教学目的 掌握精馏塔内汽液相负荷分布规律 重点 精馏塔内 精馏段 汽液相负荷分布规律 难点 精馏塔内 精馏段 汽液相负荷分布规律 提问 1 精馏过程的实质 2 精馏的必要条件 3 液相回流的作用 4 恒摩尔流假设 精馏过程的实质 是不平衡的气液两相 经过热交换 气相多次部分冷凝与液相多次部分汽化相结合的过程 从而使气相中轻组分和液相中的重组分分别得到提浓 最后达到预期的分离效果 精馏的必要条件 塔板 顶部液相回流 底部气相回流 温度差和浓度差 液相回流的作用 提供塔板上液相 取走塔内多余热量 恒摩尔流假设 精馏段每块塔板上升的蒸气摩尔流量彼此相等 下降的液体摩尔流量也各自相等 同理 提馏段亦然 导言 精馏塔中的气液相负荷是设计塔径和塔板水力学计算的依据 石油是复杂的混合物 其中各组分的分子结构 分子量都有很大差别 这就造成他们有很宽的沸程 正因为这一点使沿塔高有较大的温度梯度 和差别很大的摩尔汽化潜热 所以 对石油精馏塔来说恒摩尔流假设是不适用的 在此 我们从热平衡的角度重新分析石油精馏塔内部的气液相负荷分布规律 气提段相对比较简单 我们重点分析精馏段 精馏塔内 精馏段 汽液相负荷分布规律塔内汽相负荷是指塔内上升的蒸气量 对某一块塔板来说 它包括该塔板以上的所有侧线产品和塔顶产品以及该塔板以下 侧线和塔底 吹入的过热水蒸气量和该塔板上液相回流传质后上升的蒸气量 液相负荷是指每块塔板上的液体内回流量 精馏塔精馏段的汽 液相负荷的分布规律如下图 下图为常压精馏塔精馏段汽 液相负荷分布图 无中段循环 为什么一块板之下最大 为什么越往上越大 从图中实线部分可以看出分布规律 1气相负荷 不考虑过热水蒸气 原油进入汽化段后 其汽相部分和从塔底汽提出来的少量轻质油蒸气上升到精馏段 越向上行 蒸气量越大 到塔顶第一块塔板之下蒸气量最大 经过第一块塔板后蒸气量显著减少 2液相负荷 从塔顶送入的过冷状态的液相回流 自上到下流经第一块板后 由过冷液体回流变成饱和液相热回流 使回流量达到最大值 以后在沿塔向下流动时逐渐减少 且每经过一层侧线抽出板 液相负荷均突然下降 减少量相当于侧线抽出量 到了汽化段时 如果进料没有过汽化量 则从精馏段末一层塔板流向汽化段的液相回流等于零 通常原油入塔均有一定的过汽化度 相当于过汽化部分的液相回流和进料的液相部分一起向下流入汽提段 越往塔顶液相负荷越大的原因是 1 越往塔顶温度越低 塔内需要取走的热量越多 需要的回流量也就越大 2 同时各侧线产品进塔时是温度较高的汽相 而在塔侧抽出时是温度较低的液相 要放出大量冷凝热 这些热量逐渐转移到塔顶 3 塔上部油品密度小 它的汽化潜热也小 因此 为要吸收大量冷凝热 需要内回流量也就越往上越大 越往塔顶汽相负荷越大的原因是 1 气相负荷 顶产品 该板以上侧线产品 下部吹入蒸气 液相回流传质后上升蒸气 其中前三项不变 而由于液相回流越来越多则形成蒸气也必定越来越多 2 塔上部油品的相对分子量小 所以越往塔顶蒸气体积越大 第一层塔板之下的液相负荷最大的原因 由于塔顶打入的冷回流是过冷液体 入塔后先要吸收显热 使温度升至泡点温度 然后再吸收汽化潜热变成蒸气 而第一层塔板往下的内回流 即热回流 为饱和液相 在汽化时只吸收汽化潜热 所以在取走总热量大致相等的情况下 供给的冷回流量要比热回流量小 因此第一层塔板之下的液相负荷最大 汽化后相应的蒸气量也最大 下图为常压精馏塔 精馏段 汽 液相负荷分布图 无中段循环 有中段循环回流 不包括循环量在内 图中虚线部分为采用了中段循环回流后的汽液相负荷分布 1 由图可看出 由于采用了中段回流后 从塔中部取走了一部分热量 这就减少了抽出板上方的回流热 则需要的液相回流就少了 相应的汽相负荷也减少了 此时 沿塔上下负荷就变得比较均匀 2 随着中段回流取出回流热的多少不同 塔内最大蒸气负荷可能在中段回流抽出板附近 也可能在第一层塔板下 优点 采用中段回流后 对现有生产塔可以提高设备处理能力 同时又充分利用了中段回流的热能 对新设计的塔可以减小塔径 气提段气液负荷分布规律 在常压精馏塔气提段 由上而下气 液相负荷越来越小 习题 某石油精馏塔 冷回流 精馏段共有50块塔板 其中第11 22 34 45分别是一 二 三 四侧线抽出板 第一中段循环回流抽出板是19返回板是16 第二中段循环回流的抽出板是29返回板是26 画出气液负荷分布图 思考题1在常压蒸馏塔中 为何越往塔顶内回流量及蒸汽量都越大 2 在塔顶采用冷回流时 为什么在第一 二层塔板间汽 液相负荷达最大