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回流比对塔板蒸馏效率的影响

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托盘蒸馏是一种关键的化学工程技术, 用于在不同的工业环境中分离复合混合物。如化工厂、炼油厂、天然气加工等。蒸馏是在一列有许多不同的水平被称为托盘。液体进料流通过柱, 在接触到热后, 要么凝结, 要么汽化, 使混合物根据波动率的差异而分开。为了设计一种具有成本效益的蒸馏装置, 对系统中托盘的分离效率进行了研究。在这里, 我们将研究分离效率的筛塔托盘柱用于分离的混合物甲醇, 异丙醇, 水。

在蒸馏塔中 , 引入液体进料 , 并在同时接触上升的蒸汽流时向动。当液体到达底部时, 它进入一个重锅炉, 要么汽化, 再进入该列或保持液体, 退出系统。这个退出的流, 称为底部, 包含较重的组成部分。VB 中的煮沸率, 是将液体循环进柱中的液体与底部的液量的比值。蒸汽流通过柱向上流动, 在进入回流鼓之前凝结。然后分成两个流。含有更多挥发性成分的馏出物, 从系统中退出, 回流到该柱上的反流。回流比, 即回流率与馏出率的比值, 会影响分离效率。在总回流模式中, 100% 的流被回收回列。然而, 实际的蒸馏是在部分回流模式下运行, 以实现经济分离。现在让我们来看看麦凯布-蒂勒分析, 以确定使用两个组件的汽数据分离所需的阶段数。从馏份组成出发, 绘制一条与 rd 相等于 rd 加一的操作线。从底部的组成画一条操作线, 斜率等于 vb 加上一个 vb. 向下的曲线和操作线之间的图形, 直到底部到达。再沸器的步骤分钟数等于所需托盘数。为了评价效率, 采用了默里夫方法。单托盘的默里夫效率, EML, 描述了在托盘上的液体组成的变化除以退出的液体组成的变化, 假设它与退出蒸汽的平衡。低效率的托盘往往与低界面面积或低的表面速度, 使工程师能够查明问题的专栏和改善设计。现在我们已经讨论了精馏塔是如何工作的, 以及回流比如何影响分离, 让我们在实验室实验中测试和演示效果。

在开始之前, 请熟悉托盘蒸馏装置。该单元由一列包含六筛盘的柱组成。该饲料库含有甲醇50重量百分比、异丙醇30重量百分比和水20重量百分比的混合物。这是通过泵的指示, 以饲料预热器, 然后到列。从该列的馏份是收集在总冷凝器配备一个阀门收集样品。回流鼓、回流泵和预热器用于提供连续回流, 使其比调整以提高效率。最后, 再沸器和底泵提供加热的混合物和底部阀是用来获得样品进行分析。大多数的贸易蒸馏单元是使用图形界面操作的。启动全回流模式试验, 打开冷却水, 检查再沸器液位。通过添加进料液或用底泵除去一些液体来调节水平。打开主再沸器加热器和带式加热器。然后, 通过控制, 将再沸器温度控制器设置为手动, 并将输出调整到至少60%。等待头顶的水汽凝结, 填满回流鼓。一旦回流鼓达到50% 级, 设置回流流量控制器 I 自动与设置点 20%, 并打开回流泵。一旦您测量控制器上的回流流量, 逐步减少设定点在2% 的增量每20至30秒, 直到回流流量是12至13% 的跨度。当再沸器加热器启动时, 系统也启动回流预热器。现在设置控制器在自动和给回流预热器一个设定点大约65摄氏度。确保回流鼓的水平在50% 左右, 如果需要, 通过改变回流流量控制器上的设置点来手动调整速率, 以提供恒定的回流鼓水平25到75%。当所有的流量, 水平, 温度和成分都接近他们的设置点, 并没有显著变化约两分钟, 可以说, 稳定的总回流模式的状态已经实现。

现在, 系统已达到稳定状态, 让我们过渡到有限回流模式。将进给流量控制器设置为自动, 其设置点大约为每分钟120立方厘米。接下来打开进给泵和进料预热器, 将控制器设置为 auto, 并给它设定一个大约65摄氏度的点。设置进料设置后, 将回流流量控制器置于自动, 并将回流流量的起始点设置为大约80% 的设定点。开始提取馏出物产品, 以保持25和75% 之间的回流鼓水平。将馏出流量控制器放在自动机上, 并将其设定点调整到零流量以上。开始退出底部产品保持一个恒定水平的60至80% 在再沸器。将底部流量控制器放在汽车上, 打开底泵, 并将设定点调整到高于零的流量。重复有限回流操作在大约三不同的回流比, 同时保持沸腾率恒定。在有限回流模式下, 进行了调整以适应不同的稳态状态。当所有的流、级别、温度和组成都接近于它们的设定点并且没有显著变化时, 就会达到替代状态。一旦达到替代状态, 打开样品阀, 并使用样品瓶收集一组三至四毫升样品的底部和馏出产品在各自的样品点。使用吸管, 插入它通过顶部的饲料罐收集饲料样本。接下来, 使用一个弯曲针注射器, 插入到每个托盘的隔膜端口, 以获取托盘样品。在实验结束后使用气相色谱仪对样品进行安全分析。

既然你已经完成了实验, 让我们把重点放在分析结果上。该系统的麦凯布蒂勒分析表明, 分离需要4.5 阶段。虽然系统采用六阶段加再沸器。接下来, 使用 GC 数据获取样本的质量分数。应用默里夫托盘效率方程, 计算各托盘的效率。托盘二是显着效率比它的同行和视觉观察显示它是非常泡沫。在界面区的高度。托盘一更是泡沫, 但一些夹带可以观察。这种行为是一种酒精混合物的低表面张力的结果。在顶部的两个托盘中, 几乎所有的水都被移除, 留下的大部分是甲醇与一些异丙醇。托盘三有较差的甲醇效率, 这是观察时, 不同的化合物, 水在这种情况下, 经历了深刻的浓度变化的托盘。现在重复每个回流比的计算, 以确定对馏出物和底部成分的影响。一般而言, 较低的回流率会降低馏出物的甲醇纯度。较高的回流率提高了分离的高运行成本。

最后, 让我们来看看在化学工业中的一些贸易蒸馏和测量托盘效率的应用。炼油厂将原油分离成多种产品。进料流是常压加热的原油。燃料, 如船舶燃油, 柴油, 煤油, 石脑油, 汽油是根据其沸点和链长度分开。化学工程师使用托盘效率来优化所需产品的分离过程。为了产生蒸馏烈酒, 如伏特加或威士忌, 混合谷物发酵产品称为洗涤, 这是10至12% 酒精的体积是煮沸在一个静止和结果蒸气是分离的简单或贸易蒸馏。这使得乙醇与其他醇类 (如丙醇和水) 分离, 沸点较高。

你刚刚看了朱庇特介绍蒸馏。您现在应该了解蒸馏过程, 如何操作托盘蒸馏装置, 以及如何评估其效率。你也看到了在工业环境中蒸馏的几种应用。谢谢收看

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