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精餾塔

精餾塔

精餾是利用混合物中各組分揮發度不同而將各組分加以分離的一種分離過程,常用的設備有板式精餾塔和填料精餾塔。精密精餾的原理及設備流程與普通精餾相同,只是待分離物系中的組分間的相對揮發度較小(<1.05~1.10),因而采用高效精密填料以實現待分離組分的分離提純。在單離香料的生產原料一天然精油中經常有同分異構體并存的情況,例如在香葉油、玫瑰油、玫瑰草油等天然精油中同時存在的香茅醇和玫瑰醇就是旋光異構體。

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精餾是利用混合物中各組分揮發度不同而將各組分加以分離的一種分離過程,常用的設備有板式精餾塔和填料精餾塔。精密精餾的原理及設備流程與普通精餾相同,只是待分離物系中的組分間的相對揮發度較小(<1.05~1.10),因而采用高效精密填料以實現待分離組分的分離提純。在單離香料的生產原料一天然精油中經常有同分異構體并存的情況,例如在香葉油、玫瑰油、玫瑰草油等天然精油中同時存在的香茅醇和玫瑰醇就是旋光異構體。這些同分異構體的沸點差比較小,用一般的精餾過程很難實現這種單離香料的有效分離,因此精密精餾在單離香料的生產中有著廣泛的應用。在精密精餾塔中使用的高效填料包括Q 網環(Dixon)填料、網鞍(McMahon)填料等散裝填料和以絲網波紋填料(Sulyer 填料)為代表的規整填料。這些填料的比表面大,潤濕性好,持液量和流體阻力都小,但是散裝填料塔的直徑不宜太大,否則傳質分離效率會急劇下降,此即填料塔的“放大效應”。規整填料的放大效應較小,因此絲網波紋規整填料的應用越來越廣泛。

工作原理

精餾通常在精餾塔中進行,氣液兩相通過逆流接觸,進行相際傳熱傳質。液相中的易揮發組分進入氣相,氣相中的難揮發組分轉入液相,于是在塔頂可得到幾乎純的易揮發組分,塔底可得到幾乎純的難揮發組分。料液從塔的中部加入,進料口以上的塔段,把上升蒸氣中易揮發組分進一步增濃,稱為精餾段;進料口以下的塔段,從下降液體中提取易揮發組分,稱為提餾段。從塔頂引出的蒸氣經冷凝,一部分凝液作為回流液從塔頂返回精餾塔,其余餾出液即為塔頂產品。塔底引出的液體經再沸器部分氣化,蒸氣沿塔上升,余下的液體作為塔底產品。塔頂回流入塔的液體量與塔頂產品量之比稱為回流比,其大小會影響精餾操作的分離效果和能耗。

設備與工藝

組分混合液的分離是 簡單的精餾操作。典型的精餾設備連續精餾裝置(圖1),包括精餾塔再沸器冷凝器等。精餾塔供汽液兩相接觸進行相際傳質,位于塔頂的冷凝器使蒸氣得到部分冷凝,部分凝液作為回流液返回塔頂,其余餾出液是塔頂產品。

1.再沸器 2. 精餾塔 3. 塔板4. 進料預熱器 5. 冷凝器6.塔頂產品冷卻器 7. 塔底產品冷卻器
位于塔底的再沸器使液體部分汽化,蒸氣沿塔上升,余下的液體作為塔底產品。進料加在塔的中部,進料中的液體和上塔段來的液體一起沿塔下降,進料中的蒸氣和下塔段來的蒸氣一起沿塔上升。在整個精餾塔中,汽液兩相逆流接觸,進行相際傳質。液相中的易揮發組分進入汽相,汽相中的難揮發組分轉入液相。對不形成恒沸物的物系,只要設計和操作得當,餾出液將是高純度的易揮發組分,塔底產物將是高純度的難揮發組分。進料口以上的塔段,把上升蒸氣中易揮發組分進一步提濃,稱為精餾段;進料口以下的塔段,從下降液體中提取易揮發組分,稱為提餾段。兩段操作的結合,使液體混合物中的兩個組分較完全地分離,生產出所需純度的兩種產品。當使n組分混合液較完全地分離而取得個高純度單組分產品時,須有個塔。
精餾之所以能使液體混合物得到較完全的分離,關鍵在于回流的應用。回流包括塔頂高濃度易揮發組分液體和塔底高濃度難揮發組分蒸氣兩者返回塔中。汽液回流形成了逆流接觸的汽液兩相,從而在塔的兩端分別得到相對純凈的單組分產品。塔頂回流入塔的液體量與塔頂產品量之比,稱為回流比,它是精餾操作的一個重要控制參數,它的變化影響精餾操作的分離效果和能耗

精餾塔
圖1 連續精餾裝置的流程圖

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