精馏操作一般采用泡点进料的原因丨精馏进出料计算公式

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精馏在化工生产中扮演着非常重要的角色。结合昨天的内容，今天再一起学习一些精馏的相关知识点。

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什么是液泛？

在精馏操作中，下层塔板上的液体涌至上层塔板，破坏了塔的正常操作，这种现象叫做液泛。

液泛形成的原因，主要是由于塔内上升蒸汽的速度过大，超过了最大允许速度所造成的。另外在精馏操作中，也常常遇到液体负荷太大，使溢流管内液面上升，以至上下塔板的液体连在一起，破坏了塔的正常操作的现象，这也是液泛的一种形式。以上两种现象都属于液泛，但引起的原因是不一样的。

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什么是雾沫夹带

雾沫夹带是指气体自下层塔板带至上层塔板的液体雾滴。在传质过程中，大量雾沫夹带会使不应该上到塔顶的重组分带到产品中，从而降低产品的质量，同时会降低传质过程中的浓度差，致使塔板效率下降。对于给定的塔来说，最大允许的雾沫夹带量就限定了气体的上升速度。

影响雾沫夹带量的因素很多，诸如塔板间距、空塔速度、堰高、液流速度及物料的物理化学性质等。同时还必须指出：雾沫夹带量与捕集装置的结构也有很大的关系。虽然影响雾沫夹带量的因素很多，但最主要的影响因素是空塔速度和两块塔板之间的气液分离空间。对于固定的塔来说，雾沫夹带量主要随空塔速度的增大而增大。但是，如果增大塔板间的距离，扩大分离空间，则相应提高空塔速度。

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什么是空塔速度？它与孔速有什么关系？

空塔速度是指单位时间内精馏塔上升蒸汽的体积与塔截面积的比，即塔内上升蒸汽在单位时间内流动的距离。单位为m3/(s·m2)或m/s。

孔速度是指单位时间内通过升气孔道的上升蒸汽的体积与孔道总截面的比，即上升气体穿过升气孔道的流速，单位为m3/(s·m2)或m/s。

空塔速度是影响精馏操作的重要因素之一。对于已经确定的塔来说，如果在允许的范围内提高空塔速度，则能提高塔的生产能力。当空塔速度提高到一定限度时，气液两相在塔板上因接触时间过短，而且会产生严重的雾沫夹带，破坏塔的正常操作。一般是以雾沫夹带量不大于10%来确定空塔速度，称为最大允许速度。

当空塔速度过低时，不利于气体穿过孔道，甚至托不住上层塔板的液体，塔板上的液体可以经升气孔倒流至下层塔板，这种现象称之为液体泄漏。泄漏严重时，会降低精馏塔的分离效果，特别是筛板塔、浮阀塔、舌形塔。

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什么是液体泄漏？

塔板上的液体从上升气体通道倒流入下层塔板的现象叫泄漏。在精馏操作中，如上升气体所具有的能量不足以穿过塔板上的液层，甚至低于液层所具有的位能，这时就会托不住液体而产生泄漏。

空塔速度越低，泄漏越严重。其结果是使一部分液体在塔板上没有和上升气体接触就流到下层塔板，不应留在液体中的低沸点组分没有蒸出去，致使塔板效率下降。因此，塔板适宜操作的最低空塔速度是由液体泄漏量所限制的，正常操作中要求塔板的泄漏量不得大于塔板上液体量的10%。泄漏量的大小，亦是评价塔板性能的特性之一。筛板、浮阀塔板和舌形塔板在塔内上升气速度小的情况下比较容易产生泄漏。

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什么是操作弹性？

操作弹性是指上升气体速度的最小允许值（负荷下限）到最大允许值（负荷上限）之间的范围。上升气体速度在此范围变动时，精馏塔能在一定的分离效果下，维持正常的操作。

前面已经谈过，精馏塔的负荷上限是以上升蒸汽的雾沫夹带量不超过蒸汽流量的10%为限制；负荷下限是以塔板上液体的泄漏量不超过液体流量的10%为限制。

一般的说，浮阀塔操作弹性最大，有的试验表明负荷上限与负荷下限之比可达7~9左右，泡罩塔次之，筛板塔最小。应当注意的是，当上升气体速度变化时，塔板效率要变化，这会引起分离效果发生变化。

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什么是返混现象？

在有降液管的塔板上，液体横过塔板与气体呈错流状态，液体中易挥发组分的浓度将沿着流动的方向逐渐下降。但是当上升气体在塔板上使液体形成涡流时，浓度高的液体和浓度低的液体就混在一起，破坏了液体沿流动方向的浓度变化，这种现象叫做返混现象。返混现象能导致分离效果的下降。

返混现象的发生，受到很多因素的影响，如停留时间、液体流动情况、流道的长度、塔板的水平度、水力梯度等。

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什么是物料平衡及在精馏操作中的意义？

物料平衡是质量不灭和转换守恒定律在化工上的应用。对于任何一个生产过程来说，按重量计，物料转化量应为产品生成量和物料损失量之和。通过物料衡算，可以知道原料转化为产品的情况及损失量的大小，以便寻求改善的途径。物料衡算对整个过程或过程的某个阶段同样适用；可对参与过程的全部物质进行衡算，也可以对任意组分进行衡算。

在操作中随时掌握精馏塔的物料平衡情况对于一个操作工来说是一个最基本和最起码的要求。物料平衡掌握不好，一种是进料多，采出少；另一种是进料少，采出多。这两种情况都不是正常操作，影响产品的质量和数量。

因此，为了使精馏塔处于最佳条件下操作，为了提高产品的质量和数量，降低能耗，减少加工损失，在实际操作中必须经常进行物料衡算，调整操作。

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什么是最适宜的进料板位置？

最适宜的进料板位置就是指在相同的理论板数和同样的操作条件下，具有最大分离能力的进料板位置或在同一操作条件下所需理论板数最少的进料板位置。

在化学工业中，多数精馏塔都设有两个以上的进料板，调节进料板的位置是以进料组分发生变化为依据的。当进料组分中的轻关键组分比正常操作较低时，应将进料板的位置向下移，以增加精馏段的板数，从而提高精馏段的分离能力。反之，进料板的位置向上移，则是为增加提馏段的板数，以提高提馏段的分离能力。

总之，在进料板上进料组分中轻关键组分的含量应该小于精馏段最下一块塔板上的轻关键组分的含量，而大于提馏段最上一块塔板上的轻组分的含量。这样就使进料后不至于破坏塔内各层塔板上的物料组成，从而保持平稳操作。

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什么是塔板效率？

在精馏塔的实际操作中，由于受到传质时间和传质接触面积的限制，不能达到气液平衡状态，即塔板上蒸汽中所含的低沸点组分的浓度较与液相达到平衡时的蒸汽中所含的低沸点组分的浓度要低，因此一块实际塔板的作用总不及一块理论塔板的作用。从这个概念出发，塔板效率可以表示为理论板数与实际板数之比。

影响塔板效率的因素主要有：

（1）气相与液相交换的快慢；

（2）塔板上气液相混合的程度；

（3）上升蒸汽夹带液体雾滴进入上层塔板的数量和塔板的液体泄漏量。

上述三方面的因素又受塔板的设计和布置，操作条件以及所处理物料的物理性能等影响。塔板的设计和布置包括：塔板几何尺寸，塔板间距，溢流堰高度，开孔率，升气孔的排列等。操作条件包括：上升蒸汽速度，塔板上液体停留的时间，温度和压力等。处理物料的物理性能包括：相对挥发度，蒸汽与液体的粘度和重度，扩散系数和表面张力等。附带指出，物料的物理性质随塔中操作温度和压力的不同而变化。

生产中，选择塔板型式时，塔板应满足如下要求：

（1）板效率高；

（2）生产能力大，即允许的气液相负荷都较高，使尺寸较小的塔能完成较大的生产任务；

（3）操作稳定，操作弹性好；

（4）经济耐用，消耗钢材少；

（5）便于操作和检修。

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什么是填料的当量高度？

填料的当量高度也叫填料的等板高度。相当于一层理论板分离程度所需的填料高度，亦可论述为与一层理论塔板的作用相当的填料高度。

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什么是填料的喷淋密度？

填料的喷淋密度也叫液体的质量速度。每小时每平方米塔的横截面所喷淋的液体千克质量数。

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什么是填料层的持液量？

填料层操作时，在填料空隙中及填料表面上所积存的液量称为持液量，其表示单位为（m3液体/m3塔容积）。持液量可分为两部分：

（1）静持量：当填料塔停止喷淋液体及停止排滴后塔内所积持的液量称为静持量。净持量只取决于填料的特性和液体的性质，而与液体喷淋量无关。

（2）动持量：当填料塔停止喷淋液体后排出来的液体量称为动持量。动持量除了与填料及液体特性有关外，还与液体的喷淋密度有关，但在载点以下时，与气速无关。静持量与动持量之和，即为总持液量。

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什么是节流？

高压流体通过节流装置（例如针型阀）在不传热、不做功的情况下瞬间降压，这种过程成为节流。

节流时，由于压力下降，体积膨胀，会使物料的温度变化。根据节流前的温度不同，有时温度下降，有时温度上升。在工业上应用较广的是让物料在节流后降温和汽化。

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什么是聚合、分解？

由一种或几种低分子化合物在一定条件下发生化学变化生成高分子化合物的反应，称为聚合。聚合又分为均聚（由一种单体参加的聚合反应）和共聚（由几种单体参加的聚合反应）。

一种化合物在化学变化中形成了两种或两种以上的组成较为简单的化合物或单质，这样的反应叫做分解。

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