【文章內(nèi)容簡介】 從油中分離出來。 （ 3)打開冷卻水，開電源加熱； （ 4)進行全回流 1 小時左右，使塔內(nèi)填料濕潤，并使系統(tǒng)內(nèi)部達到氣液平 衡。當系統(tǒng)內(nèi)部達到氣液平衡時，掃開回流比調(diào)節(jié)一器，開始采集提純樣。 （ 5)調(diào)節(jié)回流比調(diào)節(jié)器，使回流比達到 6: 1，采樣 1樣后將回流比調(diào)至 10: 1，收集 2，然后將回流比調(diào)至 12: 1分別收集 3, 4, 5試樣。釜中 剩下 的約 30m1樣為重組分物質(zhì)。 （ 6)采集提純樣的同時記錄各時間段的釜壓及釜溫。 （ 7)停止采樣，先關掉回流比調(diào)節(jié)器，停止加熱。待釜溫下降到接近室溫后，關掉真空泵，停止冷卻水。 （ 8）倒出釜中剩下的液體，對三口瓶及填料塔等實驗儀器進行清洗，以便下次使用。 桉油精餾 工藝的選擇 精餾 的典型工藝主要是：低壓工藝（ ICI 低壓工藝、 Lurgi 低壓工藝）、中壓工藝、高壓工藝。 桉葉油素提取 工藝中最重要的工序是 桉油 的 精餾 ，其 關鍵技術是 桉油精餾操作條件 ，設 計采用用的是低壓 精餾 工藝。 桉油精餾 塔的選擇 精餾塔 實際是 分離提純 系統(tǒng)中最重要的設備。從操作結構，材料及維修等方面考慮， 精餾塔 應具有以下要求： （ 1） 能夠有效將粗桉油中的桉葉油素含量提高到 80%以上 ； （ 2 ）反應器內(nèi)部結構合理，能保證 溫度、壓力容易控制 ，處理量大， 效 率高，生產(chǎn) 強度大； （ 3） 結構緊湊，提高 低 壓空間利用率；容器及內(nèi)件間無滲漏； 填料 裝御方便；制造安裝及維修容易。 在上述原則的指導下開發(fā)的 桉油精餾塔 ，按不同的方法分類主要有： 按操作方式：連續(xù)式和 間歇 式。 按冷卻介質(zhì)種類：自熱式 和外冷式（管殼型、冷管型）。 按氣流方向：軸向式、徑向式和軸徑向式。 本設計根據(jù)桉油的物理化學性質(zhì)選擇采用連續(xù)式減壓精餾塔。 填料 的選用 填料種類的選擇： 填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求，通?？紤]以下幾個方面： (1)傳質(zhì)效率要高 一般而言，規(guī)整填料的傳質(zhì)效率高于散裝填料 (2)通量要大 在保證具有較高傳質(zhì)效率的前提下，應選擇具有較高泛點氣速或氣相動能因子的填料 (3)填料層的壓降要低 (4)填料抗污堵性能強，拆裝、檢修方便 填料規(guī)格的選擇 填料規(guī)格是指 填料的公稱尺寸或比表面積。 （ 1）散裝填料規(guī)格的選擇 工業(yè)塔常用的散裝填料主要有 DN1 DN2 DN3DN50、 DN76 等幾種規(guī)格。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也增加很多。而大尺寸的填料應用于小直徑塔中，又會產(chǎn)生液體分布不良及嚴重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值 D/d 應大于 8。 （ 2）規(guī)整填料規(guī)格的選擇 工業(yè)上常用規(guī)整填料的型號和規(guī)格的表示方法很多，國內(nèi)習慣用比表面積表示，主要有 12 150、 250、 350、 500、 700 等幾種規(guī)格，同種類型的規(guī)整填料，其比表面積越大，傳質(zhì)效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也明顯增加。選用時應從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質(zhì)及設備投資、操作費用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術要求，又具有經(jīng)濟合理性。 應予指出，一座填料塔可以選用同種類型，同一規(guī)格的填料，也可選用同種類型 不同規(guī)格的填料；可以選用同種類型的填料，也可以選用不同類型的填料；有的塔段可選用規(guī)整填料，而有的塔段可選用散裝填料。設計時應靈活掌握，根據(jù)技術經(jīng)濟統(tǒng)一的原則來選擇填料的規(guī)格。 填料材質(zhì)的選擇 填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類。 (1)陶瓷填料 陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價格便宜，具有很好的表面潤濕性能，質(zhì)脆、易碎是其 最大缺點。在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中應用較為普遍。 (2)金屬填料 金屬填料可用多種材質(zhì)制成，選擇時主要考慮腐蝕問題。碳鋼填料造價低，且具有良好的表面潤濕性能，對于無腐蝕或低腐蝕性物系應優(yōu)先考慮使用；不銹鋼填料耐腐蝕性強，一般能耐除 Cl– 以外常見物系的腐蝕，但其造價較高，且表面潤濕性能較差，在某些特殊場合（如極低噴 淋密度下的減壓精餾過程），需對其表面進行處理，才能取得良好的使用效果；鈦材、特種合金鋼等材質(zhì)制成的填料造價很高，一般只在某些腐蝕性極強的物系下使用。 一般來說，金屬填料可制成薄壁結構，它的通量大、氣體阻力小，且具有很高的抗沖擊性能，能在高溫、高壓、高沖擊強度下使用，應用范圍最為廣泛。 (3)塑料填料 塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯（ PP）、聚乙烯（ PE）及聚氯乙烯（ PVC）等，國內(nèi)一般多采用聚丙烯材質(zhì)。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機酸、堿和有機溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長期在 100?C以下使用。 塑料填料質(zhì)輕、價廉，具有良好的韌性，耐沖擊、不易碎，可以制成薄壁結構。它的通量大、壓降低，多用于吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中。塑料填料的缺點是表面潤濕性能差，但可通過適當?shù)谋砻嫣幚韥砀纳破浔砻鏉櫇裥阅堋? 通過比較以及考慮到實驗要求，本設計采用 鋼鮑爾環(huán) 填料。 精餾 操作條件的確定與論證 操作溫度 桉油精餾 的操作溫度主要是由 桉葉油素的化學性質(zhì) 決定的。操作溫度的控制同樣是一個操作費用的控制問題，在設計中，需要延長 精餾塔 的使用壽命，防止 其 的迅速老化加快。一般而言， 在反應 初期，反應溫度維持較 底的數(shù)值，隨著使用時間的增加，逐步提高反應溫度。 由 于按葉油素在 150℃以上變?yōu)楹稚?，并變的粘稠?178℃時，油 素顏色變得更深，更加粘稠，發(fā)生劇烈的化學反應，導致其物理化學性質(zhì)明顯改變。故綜合考慮各種因素，確定操作溫度為 120℃。 操作壓力 壓力是 桉油精餾 過程的重要工藝條件之一。 由于操作溫度須控制在 120℃ ，因此降低 壓力對 降低各組分沸點 有利，由于壓力高，組分的分壓提高，因而 其沸點 也提高。很容易超過 120℃，引發(fā)副反應，影響精餾。 本設計采用絕壓為 5kPa 的操作壓力。 桉油 組成 粗桉 油組成復雜，達到三十多種組分，但主要組分有七種，其他組分含量較低，可忽略不計。這七種組分分別為： ……………… 空速 空速不僅是一個和合成回路氣體循環(huán)量相關聯(lián)的工藝控制參數(shù)，也是一個影響綜合經(jīng)濟效益的變量。 桉油精餾 過程中，首先塔內(nèi)的氣體空速必須滿足 分離 要求，空速過低， 分離效果差 ，空速過高，系統(tǒng)阻力加大或 精餾 系統(tǒng)投資加大，能耗增加， 使用周期縮短?？账俚倪x擇需要根據(jù)每一種 組分 的特性，在一個相對較小的范圍內(nèi)變化。本設計中空速定為 120xx hm 。 精餾塔的 選擇 精餾塔的選擇 不論采用何種精餾工藝流程，精餾塔都是該工藝的核心設備 .其決定著工藝能耗的高低和產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。目前常用的精餾塔主要有四種塔型：泡罩塔，浮閥塔，填料塔和新型垂直篩板塔。四者各有特點： （ 1 ）泡罩塔 該類型塔塔板效率高，操作彈性大，塔阻力小，但單位面積的生產(chǎn)能力低，設備體積大，結構復雜，投資較大。該塔已經(jīng)逐漸被其他塔代替。 （ 2） 浮閥塔 該類型塔板效率高，操作彈性大，操作適應性強，單位面積生產(chǎn)能力大，造價較低。但浮閥易損壞，維修費用高。目前該塔仍被廣泛使用，但有使用逐 漸減少的趨勢。 （ 3 ）填料塔 填料塔是在塔內(nèi)裝填新型高效填料，如不銹鋼網(wǎng)波紋填料，每米填料相當 5 塊以上的理論板。塔總高一般為浮閥塔的一半。該塔生產(chǎn)能力大，壓降小，分離效果好，結果簡單，維修量極小，相對投資較小，是目前使用較多的塔型之一。 （ 4 ）新型垂直篩板 該塔傳質(zhì)效率高，傳質(zhì)空間利用率好，處理能力大，操作彈性大，結構簡單可靠，投資小，板液面梯度小，液面橫向混合好無流動傳質(zhì)死區(qū)。 綜合比較上面四種塔，可以知道填料塔和新型垂直篩板性質(zhì)更加優(yōu)越，同時考慮到新型垂直篩板是一種新型塔，目前使用很少，技術難得， 而填料塔使用較普遍，技術非常成熟，所以設計選用了填料塔。 為 了讓 企業(yè)大幅度降低 生產(chǎn) 成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和擴大市場占有率，所以本設計采用的填料精餾塔，塔內(nèi)采用了高效的、經(jīng)特殊工藝處理的 不銹鋼鮑爾環(huán)填料 和配套的新型氣液分布器。 3 工藝計算 物料衡算 工廠設計為年產(chǎn) 桉葉油素 1000 噸，開工時間為每年 330 天，采用連續(xù)操作，則每小時 桉葉油素 的產(chǎn)量為 噸，即 t/h。 精餾工段 通過 水蒸氣蒸餾 工藝 的粗桉油， 進 入 減壓 精餾塔的粗 桉油 中 各組分 的組成通過計算可得下表： 表 7 粗 桉油 組成 組分 百分比 進料量 ⑴ 1,8桉葉油素 % ⑵ β 蒎烯 % ⑶ 4,7,7三甲基二環(huán) []庚 2烯 % ⑷ (S)a,a4三甲基 3環(huán)己烯 1甲醇 % ⑸ [1R(1a,2b,5a)]5甲基 2(1甲基乙基 ) % ⑹ 1甲基環(huán)丙基 環(huán)己醇 % ⑺ 藍桉醇 % kmol/h 計算方法 :粗 桉油 =β 蒎烯 的量 = % = kg/h 即 kmol/h 4,7,7 三甲基二環(huán) [] 庚 2 烯 量 = % = , (S)a,a4三甲基 3環(huán)己烯 1甲醇 的量 = % =[1R(1a,2b,5a)]5甲基 2(1甲基乙基 )的量 = % = kg/h 即1甲基環(huán)丙基 環(huán)己醇 的量 = %=藍桉醇 的量 = %= kg/即 揮發(fā)度計算 由于 桉油各組分揮發(fā)度難以查找， 故要根據(jù)其與相平衡常數(shù)關系，即 2112 kk?? 計算出各組分的Ｋ值 來確定其 相對揮發(fā)度。 由于 pk psi?? ，所以要計算Ｋ值須先計算活度系數(shù) γ i和飽和蒸汽壓 pis,而活度系數(shù)需要用 UNIFAC 法計算， UNIFAC 法將 基團法和 UNIQUAC 模型結合起來，基本方程為： ㏑γ i ＝ ㏑γ i C+㏑γ iR ㏑γ i C＝ ㏑ii??＋ 2z qi ㏑????+li－ii?? ?jlj? li= 2z (riqi)(ri1) θ i= ?jjjiixqxq kikikikijjjiiiRvrQvqxrxr???????)()( 式中，配位數(shù) Z 取為 10，χ i 是組分 i 的摩爾分數(shù)，θ i 和φ i 分別是表面積分數(shù)和體積分數(shù)，它們分別由表面積參數(shù) Qk 和體積參數(shù) Rk計算而得，式中ν ki 是在分子 i 中基團 k 的數(shù)目，它是整數(shù)。γ ic稱為組合項活度系數(shù)，反映純組分 i 分子形式和大小的貢獻、即只與純組分的結構和性質(zhì)有關，與其他分子存在無關。計算γ ic 需要的數(shù)據(jù)是所涉的基團的 Qk 和 Rk 值，這類微觀參數(shù)可查閱《化工數(shù)據(jù)》（馬沛生 著）第 244 頁表 85 UNIFAC 基 團體積和 表面積參數(shù)。 通過此種方法計算各組分活度系數(shù)。 組分 （ 1） ，含有以下基團： ： COHCC H C H 2 C H 3 1 個 1 個 1 個 4 個 3 個 組分（ 2） ，含有以下基團： C H 2CO H C C H C H 2 C H 3 1 個 1 個 1 個 3 個 2 個 2 個 組分（ 3） ，含有以下基團： CC HCC H C H 2 C H 3 1 個 1 個 2 個 2 個 3 個 組分（ 4） ，含有以下基團： O H C H 3 C H 2 C H C C HC 1 個 3 個 3 個 1 個 1 個 1 個 組分（ 5） ，含有以下基團： O H C H 2CC H 2 C H C H 3 1 個 2 個 3 個 1 個 1 個 組分（ 6） ，含有以下 基團： O H C H 2 C C H C H 2C １個 ５個 １個 １個 １個 組分（ 7） ，含有以下基團： O H C H 2 C H C C H 3 １個 ４個 ５個 ２個 ４個 對于 各組分 ， 通過查表 計算如下：