化工單元操作技術總結（化工單元操作概念匯總）

2023-09-16 00:06:12

化工單元操作技術總結?化工單元操作概念匯總1.壓力，接下來我們就來聊聊關於化工單元操作技術總結?以下內容大家不妨參考一二希望能幫到您!

化工單元操作技術總結

化工單元操作概念匯總

1.壓力

絕對壓力、表壓、真空度

MPaA—絕壓

MPaG—表壓

表壓=絕壓-大氣壓

真空度（數值）=大氣壓-絕壓

宇宙的絕壓，大氣壓，表壓各位多少？

2.物料衡算：輸入物質質量＝輸出物質質量 累積物質質量

對於連續操作過程中，各物料質量不隨時間變化，即處於穩定操作狀態時，過程中無物料累積，此時物料衡算關係為：輸入物質質量＝輸出物質質量

3.進料溫度

一般而言，精餾塔進料有五種熱狀況：溫度低於泡點的冷液體、泡點下的飽和液體、溫度介於泡點和露點的氣液混合物、露點下的飽和蒸氣、溫度高於露點的過熱蒸氣。

由於不同進料熱狀的不同，從進料板上升蒸氣量及下降液體量不同，也即上升到精餾段的蒸氣量及下降到提餾段的液體量不同。如果冷進料即進料溫度顯著低於加料板上溫度的話，則所進的料全部進入提餾段；如果是過熱蒸氣進料即進料溫度高於加料板上溫度，則所進的物料全部進精餾段。

碳五分離裝置塔進料溫度以接近進料板溫度為宜。

4.泡點和露點

bubbling point

泡點：液體混合物處於某壓力下開始沸騰的溫度，稱為在這壓力下的泡點。

若不特別註明壓力的大小，則常常表示在0.101325MPa下的泡點。泡點隨液體組成而改變。對於純化合物，泡點也就是在某壓力下的沸點。

一定組成的液體，在恆壓下加熱的過程中，出現第一個氣泡時的溫度，也就是一定組成的液體在一定壓力下與蒸氣達到汽液平衡時的溫度。泡點隨液相組成和壓力而變。當泡點與液相組成的關係中，出現極小值或極大值時，這極值溫度相應稱為最低恆沸點或最高恆沸點，這時，汽相與液相組成相同，相應的混合物稱為恆沸混合物。汽液平衡時，液相的泡點即為汽相的露點。

露點：氣溫愈低，飽和水氣壓就愈小。所以對於含有一定量水汽的空氣，在氣壓不變的情況下降低溫度，使飽和水汽壓降至與當時實際的水汽壓相等時的溫度，稱為露點。補充：當該溫度低於零攝氏度時，又稱為霜點。

5.回流量

回流比：塔頂回流量與產出量的比值。

在操作過程中，一般保持回流比不變，當進料量發生變化時，應及時調整回流量以保持回流比不變。只有當頂液、釜液都不合格時，即分離度不夠時，才會考慮是否調整回流比。如果只是塔頂或塔釜物料不合格，往往是物料不平衡所致，不是塔頂採出量大了，就是塔釜採出量大了。

提高回流比，可以提高分離度，但是，會增加蒸汽、電的消耗。如果回流比大大超過工藝需要，造成質量過剩，則是不經濟的。

6.塔釜液位

無論那一種精餾操作，都要保持塔釜液位基本穩定。塔釜液體與再沸器管程中液體（含有汽泡）存在密度差，塔釜液位足夠高且保持穩定是推動熱虹吸的物理基礎。一般而言，塔釜液位與釜液流量採用串級均勻控制。

在日常操作中，要正確處理好塔釜液位與其它工藝條件的關係。塔運行穩定時，進料量、進料組成、塔頂採出量、釜溫等條件相對穩定，那麼塔釜採出量也應該穩定。但是，在實際操作中，上述條件總是會發變化或波動，相應地也會引起釜液組成、液位的變化。例如，當釜溫降低時，則釜液中輕組份增加，液位趨於上升，這時不能簡單地增加釜液採出量，而是應該首先提高釜溫，使釜溫符合工藝要求。當進料中重組份增多，則會引起釜溫和塔釜液位上升，這時，要適時提高釜液採出量。

7.飽和蒸汽壓

蒸氣壓指的是在液體（或者固體）的表面存在著該物質的蒸氣，這些蒸氣對液體表面產生的壓強就是該液體的蒸氣壓。 比如，水的表面就有水蒸氣壓，當水的蒸氣壓達到水面上的氣體總壓的時候，水就沸騰。我們通常看到水燒開，就是在100攝氏度時水的蒸氣壓等於一個大氣壓。蒸氣壓隨溫度變化而變化，溫度越高，蒸氣壓越大，當然還和液體種類有關。一定的溫度下，與同種物質的液態(或固態)處於平衡狀態的蒸氣所產生的壓強叫飽和蒸氣壓，它隨溫度升高而增加。飽和蒸氣壓是物質的一個重要性質，它的大小取決於物質的本性和溫度。 飽和蒸氣壓越大，表示該物質越容易揮發。

影響因素

當氣液或氣固兩相平衡時，氣相中A物質的氣壓，就為液相或固相中A物質的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。下面為影響因素：

1.對於放在真空容器中的液體，由於蒸發，液體分子不斷進入氣相，使氣相壓力變大，當兩相平衡時氣相壓強就為該液體飽和蒸汽壓，其也等於液相的外壓；溫度升高，液體分子能量更高，更易脫離液體的束縛進入氣相，使飽和蒸氣壓變大。

２.一般討論的蒸氣壓都為大量液體的蒸氣壓，但是當液體變為很小的液滴是，且液滴尺寸越小，由於表面張力而產生附加壓力越大，而使蒸氣壓變高（這也是形成過熱液體，過飽和溶液等亞穩態體系的原因）。所以蒸氣壓與溫度，壓力，物質特性，在表面化學中液面的曲率也有影響.

如果在液相上面加一活塞，將不會有蒸氣壓產生，因為此時沒有氣相存在。

8.揮發度、相對揮發度

揮發度表示物質（組分）揮發的難易程度。組分互溶的混合液的揮發度是組分在平衡氣相中的分壓與其在液相中的摩爾分數之比，稱為該組分的揮發度。

液體混合物中兩組分的揮發度之比，稱為相對揮發度。也是液體混合物中兩組分的相平衡比的比值。組分 A對組分B的相對揮發度xAB可表示為：

αAB＝KA/KB　　　　　　　　　 (1)

式中KA和KB分別為組分A和B的相平衡比（見傳質分離過程）。同一混合液中，揮發性大的組分，一般相平衡比大,故易揮發組分對難揮發組分的相對揮發度大於1；反之則小於1。根據相平衡比的定義，式(1)可改寫為：

　　　　　　　　 (2)

式中yA和xA分別為組分A在汽相和液相中的摩爾分率;yB和xB分別為組分 B在汽相和液相中的摩爾分率。　

當混合物中液相為理想溶液且汽相為理想氣體時，應用拉烏爾定律和道爾頓分壓定律，可由式(2)導出：

αAB =p

/p

式中p和p分別為組分A和B的飽合蒸氣壓。此時相對揮發度為兩組分的飽和蒸氣壓(純組分揮發性的一種度量)之比。對於理想系統，相對揮發度與混合液的組成和溫度關係很小，工程上可視為常數。但強非理想系統的濃度對相對揮發度有較大的影響。此外，在工業上有時還在混合液中加入某種添加物來增大待分離組分間的相對揮發度，使難以用普通蒸餾分離的混合液變得易於進行分離。這就是萃取精餾、恆沸精餾和加鹽精餾等特殊精餾的基本依據。

9.液泛 　　氣、液兩相在塔內總體上呈逆行流動，並在塔板上維持適宜的液層高度，氣、液兩相適宜接觸狀態，進行接觸傳質。如果由於某種原因，使得氣、液兩相流動不暢，使板上液層迅速積累，以致充滿整個空間，破壞塔的正常操作，稱此現象為液泛，如圖42所示。根據液泛發生原因不同，可分為兩種不同性質的液泛。

塔內氣相靠壓差自下而上逐板流動，液相靠重力自上而下通過降液管而逐板流動。顯然，液體是自低壓空間流至高壓空間，因此，塔板正常工作時，降液管中的液面必須有足夠的高度，以克服兩板間的壓降而流動。若氣液兩相中之一的流量增大，使降液管內液體不能順利下流，管內液體增高到越過溢流堰頂部，於是兩板間液體相連，該層塔板產生積液，並依次上升，這種現象稱為液泛，亦稱淹塔。此時，塔板壓降上升，全塔操作被破壞，操作時應避免液泛發生。

對一定的液體流量，氣速過大，氣體穿過板上液層時，造成兩板間壓降增大，使降液管內液體不能下流而造成液泛。液泛時的氣速為塔操作的極限速度。從傳質角度考慮，氣速增高，氣液間形成湍動的泡沫層，使傳質效率提高，但應控制在液泛速度以下，以進行正常操作。

當液體流量過大時，降液管的截面不足以使液體通過，管內液面升高，也會發生液泛現象。

影響液泛速度的因素除氣液流量和流體物性外，塔板結構，特別是塔板間距也是重要參數，設計中採用較大的板間距，可提高液泛速度。

10.霧沫夾帶

上升氣流穿過塔板上液層時，將板上液體帶入上層塔板的現象稱為霧沫夾帶。霧沫生成故然可增大氣液兩相的傳質，但過量的霧沫夾帶造成液相在塔板間的返混，進而導致塔板效率嚴重下降。為了保證板式塔能夠維持正常的操作效果，生產中將霧沫夾帶限制在一定限度以內，規定每公斤上升氣體夾帶到上層塔板的液體量不超過0.1公斤。

影響霧沫夾帶量的因素很多，最主要的是空塔氣速和塔板間距。空塔氣速增高，霧沫夾帶量增大；板間距增大，可使霧沫夾帶量減少。

過量霧沫夾帶液泛　　霧沫夾帶造成返混，降低塔板效率。少量夾帶不可避免，只有過量的夾帶才能引起嚴重後果。液沫夾帶有兩種原因引起，其一是氣相在液層中鼓泡，氣泡破裂，將霧沫彈濺至上一層塔板。可見，增加板間距可減少夾帶量。另一種原因是氣相運動是噴射狀，將液體分散並可攜帶一部分液沫流動，此時增加板間距不會奏效。隨氣速增大，使塔板阻力增大，上層塔板上液層增厚，塔板液流不暢，液層迅速積累，以致充滿整個空間，即液泛。由此原因誘發的液泛為液沫夾帶液泛。開始發生液泛時的氣速稱之為液泛氣速

。

圖 42塔板液泛　 　　　　　　　　圖 43塔板漏液

　　·降液管液泛　　當塔內氣、液兩相流量較大，導致降液管內阻力及塔板阻力增大時，均會引起降液管液層升高。當降液管內液層高度難以維持塔板上液相暢通時，降液管內液層迅速上升，以致達到上一層塔板，逐漸充滿塔板空間，即發生液泛。並稱之為降液管內液泛。兩種液泛互相影響和關相。其最終現象相同。

11.漏液

當上升氣體流速減小，氣體通過升氣孔的動壓不足以阻止板上液體經升氣孔流下時，便會出現漏液現象。錯流型的塔板在正常操作時，液體應沿塔板流動，在板上與垂直向上流動的氣體進行錯流接觸後由降液管流下。漏液發生時，液體經升氣孔流下，必然影響氣液在塔板上的充分接觸，使塔板效率下降，嚴重的漏液會使塔板不能積液而無法操作。為保證正常操作，漏液量應不大於液體流量的10%。

造成漏液的主要原因是氣速太小和板面上液面落差所引起的分布不均，在塔板入口的厚液液層處往往出現漏液，所以常在塔板入口處留出一條不開孔的安定區。

板式塔少量漏液不可避免，當氣速進一步降低時，漏液量增大，導致塔板上難以維持正常操作所需的液面，無法操作。此漏液為嚴重漏液，如圖43所示，稱相應的孔流氣速為漏液點氣速。

12.塔板壓降

上升的氣流通過塔板時需要克服以下幾種阻力：塔板本身的幹板阻力（即板上各部件所造成的局部阻力）、板上充氣層的靜壓強和液體的表面張力。氣體通過塔板時克服這三部分阻力就形成了該板的總壓強降。

氣體通過塔板時的壓強降是影響板式塔操作特性的重要因素。因氣體通過各層塔板的壓強降直接影響到塔底的操作壓強。若塔板壓降過大，對於精餾操作，則釜壓要高，特別對真空精餾，塔板壓降則成為主要性能指標，因塔板壓降增大，導致釜壓升高，便失去了真空操作的特點。

然而，從另一方面分析，對精餾過程，若干板壓降增大，一般可使板效率提高。板上液層適當增厚，氣液傳質時間增長，顯然效率也會提高，但使塔板壓降增大。因此，進行塔板設計時，應綜合考慮，在保證較高板效率的前提下，力求減小塔板壓降，以降低能耗及改善塔的操作性能。

有資料統計，在常壓塔中每層塔板的壓力降在400-666帕，或3-5mmHg。

13.精餾裝置

精餾塔，塔釜再沸器，塔頂冷凝器。

連續精餾在塔體某一塊塔板上進料，這一塊板稱為進料板。進料板把塔分成上下兩段，進料板以上稱為精餾段，進料板以下（包括進料板）稱為提餾段。