精馏系统工作原理及积液过程

1、12021/3/101、精馏原理精馏是多级分离过程，是由挥发度不同的组分所组成的混合液，在精馏塔内同时多次地部分汽化和多次地部分冷凝，使其分离成几乎纯态的过程，也是一种利用回流使气体或者液体得到高纯度分离的蒸馏方法。对于两种不同沸点的物质组成的混和物液体，沸点低的物质称为易挥发组份，即在混合液体部份蒸发时，易挥发组份能较多地被蒸发出来，例如：液空含氮61在O5MPa时，其蒸汽中氮含量为81，相反，沸点高的物质称为难挥发级份，当混合蒸汽部份冷凝时难挥发组份能较多地被冷凝出来。一、精馏系统工作原理22021/3/10 对于两种沸点不同的物质组成的混合液体在吸收热量而部份蒸发时，易挥发组份将较多地蒸

2、发，而混合蒸汽在放出热量部分冷凝时，难挥发组份将较多地冷凝，如果将温度较高的饱和蒸汽与温度较低的饱和液体互相接触，则蒸汽放出热量给饱和液体，蒸汽放出热量，将部分冷凝，液体吸收热量将部分蒸发。 在精馏塔的塔板上进行的上述过程，通过许多块塔板的传质、传热过程。就可以使两组份分离，在塔顶得到易挥发组份，在塔底得到难挥发组份。32021/3/10 精馏塔是一种采用精馏的方法，使各组份分离。从而得到高纯度组份的设备。 空气被冷却至接近液化温度后送入精馏塔的下塔，空气自下向上与温度较低的回流液体充分接触进行传热，使部分空气冷凝为液体。由于氧是难挥发组份，氮是易挥发组份，在冷凝过程中，氧比氮较多的冷凝下来，

3、使气体中氮的纯度提高。同时，气体冷凝时要放出冷凝潜热，使回流液体一部分汽化。由于氮是易挥发组份。因此，氮比氧较多的蒸发出来，使液体中氧纯度提高。就这样，气体由下向上与每一块塔板上的回流液体进行传热传质，而每经过一块塔板，气相中的氮纯度就提高一次，当气体到达下塔顶部时，绝大部分氧已被冷凝到液体中，使 二、空分制氧系统中精馏塔分离氮气与氧气的原理简介42021/3/10气相中的氮纯度达到99.999。一部分氮气进入冷凝蒸发器中，冷凝成液氮作为下塔回流液。同时上塔底部的液氧汽化，作为上塔的上升气体，参与上塔的精馏。 将下塔底部得到的含氧3840的富氧液空节流后送入上塔，作为上塔的一部分回流液与上升气

4、体接触传热，部分富氧液空汽化。由于氧是难挥发组份，氮是易挥发组份，因此，氮比氧较多的蒸发出来，使液体氧纯度提高。液体由上向下与上升气体多次传热传质，液相中的氧纯度不断提高，当液体到达上塔底部时就可得到99.6的液氧。52021/3/10 一般的空分塔是在下塔(压力塔)中将空气进行初次精馏，分离成富氧液空和纯氮，然后在上塔(低压塔)中将下塔提供来的物料进一步精馏得到高纯度的氧和氮气。 联系上、下塔的纽带是冷凝蒸发器，它是用下塔的压力氮来加热上塔底部回流下来的液氧，使液氧蒸发同时气氮被冷凝。液氧在冷凝蒸发器中吸收热量而蒸发为气氧，小部分作为产品气氧送出，大部分（70%80%）供给上塔，作为精馏用的

5、上升蒸汽，气氮在冷凝蒸发器内放出热量冷凝成液氮，一部分直接作为下塔回流液，一部分节流降压后供至上塔顶部，作为上塔回流液。62021/3/10三、精馏的积液过程 当开上塔的时候，向下塔的回流阀要全关，当上塔液位高度达到要求，缓慢打开回流阀，建下塔液位。大量空气进入下塔，向上塔导。这个时候上塔填料内氧百分比为60%70%，主要在主冷内提纯。这个时候要注意回流阀的操作幅度要与主冷液位下降情况相持平，如果回流阀开的过大，主冷液位会下降，到一定程度（800mm）时，回流液会主动减少，同时下塔进气量也会跟着减少，这个时候主冷不能冷凝，造成下塔压力上升，整个空分系统的压力都降低。72021/3/10 当积下

6、塔时，将进上塔的阀都关小，积累液体。当液位高时进上塔，任液体分布到填料上，但在未进主冷的过程中会被气化，如果发生气化就继续积下塔液。 当进的物料能够导向上塔的就全部导向上塔，随着塔里温度逐渐下降，上塔会出现液体，主冷液位会逐渐增加，气体被蒸发，上塔压力升高，这个时候要放空污氮，但为防止跑冷要适量放空。在积液阶段上塔压力升高，主冷温差减小，主冷液位增长迅速。此时，主冷液位逐渐上涨，伴随着主冷冷凝和蒸发，关小液氮节流阀，下塔也有液体出现。下塔布液。82021/3/10 关闭液氮节流阀，下塔阻力会升高，说明下塔已经有液体，说明上塔精馏工况已经建好。建下塔精馏工况，逐渐关闭液空节流阀，下塔即有液空，然后关闭液氮、污液氮节