精(jing)餾塔工作(zuo)原理、分類及構造
利用混合物(wu)中各(ge)組(zu)(zu)分(fen)具有(you)不同的(de)揮發度(du)，即在同一(yi)(yi)溫度(du)下各(ge)組(zu)(zu)分(fen)的(de)蒸氣(qi)壓不同這(zhe)一(yi)(yi)性質，使液相(xiang)(xiang)中的(de)輕組(zu)(zu)分(fen)(低沸物)轉(zhuan)移到(dao)氣(qi)相(xiang)(xiang)中，而氣(qi)相(xiang)(xiang)中的(de)重組(zu)(zu)分(fen)(高沸物)轉(zhuan)移到(dao)液相(xiang)(xiang)中，從而實現分(fen)離的(de)目的(de)。
1.精餾塔(ta)分類(lei)
無論是平衡蒸餾還是簡(jian)單蒸餾，雖然可以(yi)起到一(yi)定的(de)(de)分離作用，但是并不能將一(yi)混合物分離為具有一(yi)定量的(de)(de)高純度(du)產(chan)品。在石油化工生產(chan)中常常要求獲得純度(du)很高的(de)(de)產(chan)品，通過精餾過程(cheng)可以(yi)獲得這種高純度(du)的(de)(de)產(chan)品。
精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)一般分(fen)為兩(liang)大類：填料塔(ta)(ta)(ta)(ta)和板(ban)(ban)式塔(ta)(ta)(ta)(ta)。板(ban)(ban)式塔(ta)(ta)(ta)(ta)又(you)有篩板(ban)(ban)塔(ta)(ta)(ta)(ta)，浮(fu)閥塔(ta)(ta)(ta)(ta)，泡罩塔(ta)(ta)(ta)(ta)等多種(zhong)型式。但實驗室的精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)多用玻(bo)(bo)璃(li)或金屬制成(cheng)。其中最(zui)常(chang)用的是玻(bo)(bo)璃(li)精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)。其中最(zui)常(chang)用的是玻(bo)(bo)璃(li)精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)。玻(bo)(bo)璃(li)精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)主要(yao)由(you)塔(ta)(ta)(ta)(ta)釜、玻(bo)(bo)璃(li)精(jing)餾(liu)(liu)柱、玻(bo)(bo)璃(li)精(jing)餾(liu)(liu)頭和冷凝器所(suo)組成(cheng)。
2. 精餾柱
精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)的(de)(de)塔(ta)身稱為(wei)精(jing)餾(liu)(liu)柱(zhu)。若采用填(tian)料塔(ta)，柱(zhu)內堆著(zhu)不規則的(de)(de)填(tian)料，使氣(qi)液(ye)兩相達到(dao)(dao)良好(hao)傳質。填(tian)料層(ceng)(ceng)的(de)(de)高度即(ji)為(wei)精(jing)餾(liu)(liu)柱(zhu)的(de)(de)有效分(fen)(fen)離(li)長度。為(wei)了消除避流和溝(gou)通現(xian)象，可能將填(tian)料層(ceng)(ceng)分(fen)(fen)作多段，而將每一柱(zhu)段的(de)(de)回流液(ye)加以收集(ji)，再重(zhong)新分(fen)(fen)布到(dao)(dao)柱(zhu)的(de)(de)中(zhong)心。
需要絕熱精餾(liu)(liu)的(de)(de)過程，可將填(tian)料柱(zhu)(zhu)制成真空夾套以(yi)便保溫。根(gen)據處(chu)理的(de)(de)物料量及所要求的(de)(de)分離效率(lv)來確(que)定(ding)精餾(liu)(liu)柱(zhu)(zhu)的(de)(de)尺寸。實驗常用(yong)精餾(liu)(liu)柱(zhu)(zhu)有(you)直(zhi)徑為700MM、1000MM和1300MM。柱(zhu)(zhu)的(de)(de)高度限制在500MM和1500MM之間(jian)。
影響分(fen)離能(neng)(neng)力(li)的(de)(de)因素很多，其中以(yi)柱(zhu)內(nei)裝填(tian)(tian)(tian)的(de)(de)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)影響尤其重要。在(zai)一定的(de)(de)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)層高度(du)內(nei)，填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)總表面積與(yu)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)型(xing)式，規格，材(cai)質以(yi)及(ji)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)裝填(tian)(tian)(tian)方法均有關，其影響到液(ye)(ye)膜的(de)(de)厚度(du)，壓降和分(fen)離效率。一般規定填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)尺(chi)寸(cun)應小于柱(zhu)徑(jing)(jing)的(de)(de)1／10，并以(yi)柱(zhu)徑(jing)(jing)與(yu)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)尺(chi)寸(cun)之比保持(chi)在(zai)10：1到12：1為宜。現已有很多高效填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)品(pin)種，如不(bu)銹(xiu)鋼θ環填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)和不(bu)銹(xiu)鋼三角螺旋填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)，所選(xuan)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)應能(neng)(neng)保持(chi)適(shi)當的(de)(de)持(chi)液(ye)(ye)量(liang)，使液(ye)(ye)體能(neng)(neng)完全潤濕填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)，以(yi)保證汽(qi)液(ye)(ye)充分(fen)接觸進行質的(de)(de)交換，這與(yu)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)比表面及(ji)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)可潤濕性有關。填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)分(fen)離效率常用等板高度(du)表示。
3. 塔釜(fu)和餾(liu)分收集(ji)器
實驗(yan)室(shi)的(de)精餾塔(ta)塔(ta)釜可以(yi)采用平底(di)燒(shao)瓶(ping)(ping)或圓底(di)燒(shao)瓶(ping)(ping)，通常使用標準化的(de)帶(dai)有(you)磨(mo)口接頭的(de)圓底(di)燒(shao)瓶(ping)(ping)，且以(yi)短(duan)頸(jing)的(de)三(san)頸(jing)燒(shao)瓶(ping)(ping)為(wei)最(zui)好(hao)。它的(de)兩根(gen)支(zhi)頸(jing)與瓶(ping)(ping)中(zhong)心的(de)頸(jing)的(de)軸線在瓶(ping)(ping)底(di)相交，這(zhe)兩根(gen)帶(dai)有(you)磨(mo)口的(de)支(zhi)頸(jing)是裝(zhuang)(zhuang)溫度計，加料(liao)或出(chu)料(liao)，氣(qi)體或蒸氣(qi)引入管(guan)以(yi)及(ji)取樣管(guan)使用的(de)，頸(jing)上最(zui)好(hao)帶(dai)有(you)能供夾持彈簧(huang)拉(la)拉(la)的(de)小鉤，以(yi)免壓力過大而(er)松脫。瓶(ping)(ping)中(zhong)放置待分(fen)離(li)的(de)物質(zhi)，其裝(zhuang)(zhuang)料(liao)量最(zui)多為(wei)容積的(de)三(san)分(fen)之二(er)，而(er)真空(kong)精餾時(shi)，則不超過二(er)分(fen)之一。
塔釜(fu)液可以(yi)(yi)直(zhi)接使用(yong)電(dian)加(jia)熱(re)(re)，也(ye)可以(yi)(yi)間接地用(yong)熱(re)(re)載體加(jia)熱(re)(re)，用(yong)電(dian)加(jia)熱(re)(re)有(you)容易調節和(he)控(kong)制的(de)優點。
4. 精餾頭(tou)/分餾頭(tou)
分(fen)(fen)餾(liu)頭(tou)是(shi)(shi)精(jing)(jing)餾(liu)柱(zhu)和(he)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)(ning)(ning)器之間(jian)的(de)連接件，帶有調節和(he)測量(liang)回(hui)流(liu)(liu)比(bi)的(de)裝置。根據塔(ta)頂回(hui)流(liu)(liu)的(de)方(fang)式(shi)(shi)不同，精(jing)(jing)餾(liu)頭(tou)有部(bu)分(fen)(fen)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)(ning)(ning)和(he)全(quan)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)(ning)(ning)精(jing)(jing)餾(liu)頭(tou)之分(fen)(fen)。當內回(hui)流(liu)(liu)控制(zhi)(zhi)時(shi)(shi)，即是(shi)(shi)塔(ta)頂產物以氣態取(qu)(qu)出(chu)(chu)時(shi)(shi)，通(tong)常采用(yong)分(fen)(fen)凝(ning)(ning)(ning)(ning)形(xing)式(shi)(shi)。工(gong)業上(shang)常加入(ru)一(yi)個分(fen)(fen)凝(ning)(ning)(ning)(ning)器來產生(sheng)回(hui)流(liu)(liu)，而(er)把(ba)取(qu)(qu)出(chu)(chu)的(de)餾(liu)出(chu)(chu)物在一(yi)個產物冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)(ning)(ning)器中(zhong)加以冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)(ning)(ning)。但是(shi)(shi)采用(yong)分(fen)(fen)凝(ning)(ning)(ning)(ning)器時(shi)(shi)，要(yao)控制(zhi)(zhi)一(yi)定的(de)回(hui)流(liu)(liu)比(bi)是(shi)(shi)蒸氣組分(fen)(fen)和(he)量(liang)發(fa)生(sheng)很大變化。所以實驗室中(zhong)最常用(yong)的(de)和(he)最可靠的(de)方(fang)法還是(shi)(shi)全(quan)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)(ning)(ning)，即是(shi)(shi)將塔(ta)頂的(de)蒸氣采用(yong)全(quan)凝(ning)(ning)(ning)(ning)形(xing)式(shi)(shi)，以液(ye)態出(chu)(chu)料(liao)，凝(ning)(ning)(ning)(ning)液(ye)再通(tong)過精(jing)(jing)餾(liu)頭(tou)以自流(liu)(liu)的(de)形(xing)式(shi)(shi)流(liu)(liu)入(ru)塔(ta)內，這樣就能比(bi)較方(fang)便地根據回(hui)流(liu)(liu)比(bi)來分(fen)(fen)配凝(ning)(ning)(ning)(ning)液(ye)。尤其是(shi)(shi)在要(yao)保持(chi)高(gao)回(hui)流(liu)(liu)比(bi)的(de)情況下更是(shi)(shi)如此。回(hui)流(liu)(liu)方(fang)面，為了準確(que)地調節和(he)測量(liang)回(hui)流(liu)(liu)，回(hui)流(liu)(liu)比(bi)控制(zhi)(zhi)器應易(yi)于調節和(he)測量(liang)，精(jing)(jing)餾(liu)頭(tou)的(de)滯料(liao)量(liang)少，結(jie)構(gou)簡單和(he)結(jie)實，能準確(que)地測量(liang)蒸氣溫度，回(hui)流(liu)(liu)要(yao)在沸點溫度或略低(di)下的(de)溫度下流(liu)(liu)回(hui)柱(zhu)內。
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