【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 規(guī)整填料，其余都是一些老填料的新改進(jìn) (如 Rombopak 改進(jìn)型填料 )。填料領(lǐng)域最多的發(fā)展還是在氣液分布器方面。國外大公司對(duì)液體分布裝置的研究較成熟，但對(duì)氣體分布器的研究是幾年前才起步的。與此相反的是，近五六年來，塔器中板式塔技術(shù)卻又有了明顯的進(jìn)步。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 盡管如此，新型填料的開發(fā)與應(yīng)用仍將會(huì)有發(fā)展，其重點(diǎn)亦仍是規(guī)整填料。預(yù)計(jì)今后填料塔的發(fā)展仍應(yīng)歸結(jié)到以下三個(gè)方面： ① 新型填料及塔內(nèi)件的開發(fā)。 ② 填料塔的性能研究。 ③ 填料塔的工業(yè)應(yīng)用。 板式塔 板式塔是一類用于氣液或液液系統(tǒng)的分級(jí)接觸傳質(zhì)設(shè)備，由圓筒形塔體和按一定間距水平裝置在塔內(nèi)的若干塔板組成。廣泛應(yīng)用于精餾和吸收 ,有些類型（如篩板塔）也用于萃取，還可作為反應(yīng)器用于氣液相反應(yīng)過程。操作時(shí)（以氣液系統(tǒng)為例），液體在重力作用下 ,自上而下依次流過各層塔板 ,至塔底排出；氣體在壓力差推動(dòng)下，自下而上依次穿 過各層塔板，至塔頂排出。每塊塔板上保持著一定深度的液層，氣體通過塔板分散到液層中去，進(jìn)行相際接觸傳質(zhì)。 工業(yè)上最早出現(xiàn)的板式塔是 篩板塔 和 泡罩塔 。篩板塔出現(xiàn)于 1830 年，很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)被認(rèn)為難以操作而未得到重視。泡罩塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但容易操作，自 1854 年應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)以后，很快得到 板式塔 推廣，直到 20 世紀(jì) 50 年代初，它始終處于主導(dǎo)地位。第二次世界大戰(zhàn)后，煉油和化學(xué)工業(yè)發(fā)展迅速，泡罩塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高的缺點(diǎn)日益突出，而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的篩板塔重新受到重視。通過大量的實(shí)驗(yàn)研究和工業(yè)實(shí)踐，逐步掌握了篩板塔的操作規(guī)律和正確設(shè)計(jì)方法，還開發(fā)了大孔徑篩板，解決了篩孔容易堵塞的問題。因此， 50 年代起，篩板塔迅速發(fā)展成為工業(yè)上廣泛應(yīng)用的塔型。與此同時(shí)，還出現(xiàn)了浮閥塔，它操作容易，結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，同樣得 到了廣泛應(yīng)用。而泡罩塔的應(yīng)用則日益減少，除特殊場(chǎng)合外，已不再新建。 60 年代以后 ,石油化工的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大 ,大型塔的直徑已超過 10m。為滿足設(shè)備大型化及有關(guān)分離操作所提出的各種要求，新型塔板不斷出現(xiàn)，已有數(shù)十種。 （一） 板式塔的操作特性 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 各種塔板只有在一定的氣液流量范圍內(nèi)操作，才能保證氣液兩相有效接觸，從而得到較好的傳質(zhì)效果。可用塔板負(fù)荷性能圖 (圖 5)來表示塔板正常操作時(shí)氣液流量的范圍，圖中的幾條邊線所表示的氣液流量限度為： ① 漏液線。氣體流量低于此限時(shí)，液體經(jīng)開孔大量泄漏。 ② 過量霧沫夾帶線 板式塔 。氣體流量高于此限時(shí)，霧沫夾帶量超過允許值，會(huì)使板效率顯著下降。 ③ 液流下限線。若液體流量過小，則溢流堰上的液層高度不足，會(huì)影響液流的均勻分布，致使板效率降低。 ④ 液流上限線。液體流量太大時(shí)，液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間過短 ,液相夾帶的氣泡來不及分離 ,會(huì)造成氣相返混，板效率降低。 ⑤ 液泛線。氣液流量超過此線時(shí)，引起降液管液泛，使塔的正常操作受到破壞。如果塔板的正常操作范圍大，對(duì)氣液負(fù)荷變化的適應(yīng)性好，就稱這些塔板的操作彈性大。 浮閥塔 和泡罩塔的操作彈性較大，篩板塔稍差。這三種塔型在正常范圍內(nèi)操作的板效率大致相同。 （二） 板式塔的工業(yè)要求 工業(yè)生產(chǎn)對(duì)塔板的要求主要是： ① 通過能力要大，即單位塔截面能處理的氣液流量大。 板式塔 ② 塔板效率要高。 ③ 塔板壓力降要低。 ④ 操作彈性要大。 ⑤ 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造。在這些要求中，對(duì)于要求產(chǎn)品純度高的分離操 作，首先濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 應(yīng)考慮高效率；對(duì)于處理量大的一般性分離（如原油蒸餾等），主要是考慮通過能力大。 怎樣合理地選擇精餾塔的操作條件 精餾塔的操作條件主要是指溫度、壓力。一般地說，主要根據(jù)物料的性質(zhì)，原料的組成，對(duì)產(chǎn)品純度的要求，設(shè)備材料的來源，工廠生產(chǎn)的規(guī)模等具體情況，選擇合理的操作條件。例如對(duì)于各組分間相對(duì)揮發(fā)度相差較大的混合物采用一般精餾；對(duì)于相對(duì)揮發(fā)度接近，甚至相等的混合物，采用萃取精餾或恒沸精餾；對(duì)沸點(diǎn)高的混合物，采用減壓精餾或水蒸氣蒸餾；對(duì)于沸點(diǎn)低的混合物，采用加壓精餾，以適當(dāng)提高冷凝溫度等。 乙醇的性質(zhì)及作用 乙醇分子是由乙基和羥基兩部分組成，可以看成是乙烷分子中的一個(gè)氫原子被羥基取代的產(chǎn)物，也可以看成是水分子中的一個(gè)氫原子被乙基取代的產(chǎn)物。乙醇分子中的碳氧鍵和氫氧鍵比較容易斷裂。 乙醇的物理性質(zhì) 無色、透明，具有特殊香味的液體（易揮發(fā)），密度比水小，能跟水以任意比互溶（一般不能做萃取劑）。乙醇是一種很好的 溶劑 ，既能溶解許多 無機(jī)物 ，又能溶解許多有機(jī)物，所以常用乙醇來溶解 植物色素 或其中的藥用 成分 ，也常用乙醇作為反應(yīng)的溶劑，使參加反應(yīng)的有機(jī)物和無機(jī)物均能溶解，增 大接觸面積，提高 反應(yīng)速率 。例如，在 油脂 的皂化反應(yīng)中，加入乙醇既能溶解 NaOH，又能溶解油脂，讓它們?cè)诰啵ㄍ蝗軇┑娜芤海┲谐浞纸佑|，加快反應(yīng)速率，提高反應(yīng)限度。 乙醇的物理性質(zhì)主要與 其低碳直鏈醇的性質(zhì)有關(guān)。分子中的羥基可以形成 氫鍵 ，因此乙醇黏度很大，也不及相近相對(duì)分子質(zhì)量的 有機(jī)化合物 極性大。室溫下，乙醇是無色 易燃 ，且有特殊香味的揮發(fā)性液體。 作為溶劑，乙醇易揮發(fā)，且可以與水、乙酸、 丙酮 、苯、 四氯化碳 、氯仿、乙醚、乙二醇 、甘油、硝基甲烷、 吡啶 和甲苯等溶劑混溶。此外，低碳的脂肪族 烴類 如 戊烷和 己烷 ，氯代脂肪烴如 1,1,1三氯乙烷 和 四氯乙烯 也可與乙醇混溶。隨著碳數(shù)的增長(zhǎng)，高碳醇在水中的 溶解度 明顯下降。 由于存在氫鍵，乙醇具有潮解性，可以很快從空氣中吸收 水分 。羥基的極性也使?jié)绰殬I(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 得很多 離子化合物 可溶于乙醇中，如氫氧化鈉、氫氧化鉀、 氯化鎂 、 氯化鈣 、 氯化銨 、溴化銨和溴化鈉等。 氯化鈉 和 氯化鉀 則微溶于乙醇。此外，其非極性的 烴基 使得乙醇也可溶解一些非極性的物質(zhì)，例如大多數(shù)香精油和很多增味劑、增色劑和醫(yī)藥試劑 。 乙醇的化學(xué)性質(zhì) （一）酸性 乙醇分子中含有極化的氧氫鍵，電離時(shí)生成烷氧基負(fù)離子和 質(zhì)子 。 CH3CH2OH→ （可逆） CH3CH2O + H+ 乙醇的 pKa=，與水相近。 乙醇的 酸性 很弱，但是電離平衡的存在足以使它與重水之間的同位素交換迅速進(jìn)行。 CH3CH2OH+D2O→ （可逆） CH3CH2OD+HOD 因?yàn)橐掖伎梢噪婋x出極少量的氫離子，所以其只能與少量 金屬 （主要是堿金屬）反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的醇金屬以及氫氣： 2CH3CH2OH + 2Na→2CH3CH2ONa + H2↑ 乙醇可以和高活躍性金屬反應(yīng)，生成 醇鹽 和 氫氣 。 醇金屬遇水則迅速 水解 生成醇和 堿 結(jié)論： （ 1）乙醇可以與金屬鈉反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣，但不如水與金屬鈉反應(yīng)劇烈。 （ 2）活潑金屬（鉀、鈣、鈉、鎂、鋁）可以將乙醇羥基里的氫取代出來。 （二） 還原性 乙醇具有還原性，可以被氧化成為乙醛。 酒精中毒 的罪魁禍?zhǔn)淄ǔ１徽J(rèn)為是有一定 毒性 的乙醛，而并非喝下去的乙醇。例如 2CH3CH2OH + O2 → 2CH3CHO + 2H2O（條件是在催化劑 Cu 或 Ag 的作用下加熱） 實(shí)際上是乙醇先和氧化銅進(jìn)行反應(yīng)，然后氧化銅被還原為單質(zhì)銅，現(xiàn)象為：黑色氧化銅變成紅色。 乙醇也可被高錳酸鉀氧化，同時(shí)高錳酸鉀由紫紅色變?yōu)闊o色。乙醇也可以與酸性重鉻酸鉀溶液反應(yīng)，當(dāng)乙醇蒸汽進(jìn)入含有酸性重鉻酸鉀溶液的硅膠中時(shí)，可見硅膠有橙紅色變?yōu)椴菥G色，此反應(yīng)現(xiàn)用于檢驗(yàn)司機(jī)是否醉酒駕車。 （三） 酯化反應(yīng) 乙醇可以與乙酸在 濃硫酸 的催化并加熱的情況下發(fā)生酯化作用，生成乙酸乙酯濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 （具有果香味）。 C2H5OH+CH3COOH－濃 H2SO4△ (可逆 )→CH3COOCH2CH3+H2O （此為取代反應(yīng)） “ 酸 ” 脫 “ 羥基 ” ， “ 醇 ” 脫 “ 羥基 ” 上的 “ 氫 ” 與氫鹵酸反應(yīng) 乙醇可以和鹵化氫發(fā)生取代反應(yīng)，生成 鹵代烴 和水。 C2H5OH + HBr→C2H5Br + H2O 或?qū)懗?CH3CH2OH + HBr → CH3CH2Br + H OH C2H5OH + HX→C2H5X + H2O 注意：通常用 溴化鈉 和 硫酸 的混合物與乙醇加熱進(jìn)行該反應(yīng)。故常有紅棕色氣體產(chǎn)生。 （五） 氧化反應(yīng) （ 1）燃燒：發(fā)出淡藍(lán)色火焰，生成 二氧化碳 和水（蒸氣），并放出大量的熱，不完全燃燒時(shí)還生成 一氧化碳 ，有黃色火焰，放出熱量 完全燃燒： C2H5OH+3O2→2CO2+3H2O （ 2） 催化氧化 ：在加熱和有催化劑（ Cu 或 Ag）存在的情況下進(jìn)行。 2Cu+O2－加熱 →2CuO C2H5OH+CuO→CH3CHO+Cu+H2O 即催化氧化的實(shí)質(zhì) (用 Cu 作 催化劑 ） 總式： 2CH3CH2OH+O2－ Cu 或 Ag→2CH3CHO+2H2O （工業(yè)制 乙醛 ） 乙醇也可被濃硫酸跟 高錳酸鉀 的混合物發(fā)生非常激烈的氧化反應(yīng) ,燃燒起來。（切記要注酸入醇，酸與醇的比例是 1:3） 消去反應(yīng)和脫水反應(yīng) 乙醇可以在濃硫酸和高溫的催化發(fā)生 脫水反應(yīng) ，隨著溫度的不同生成物也不同。 （ 1）消去（分子內(nèi)脫水）制 乙烯 （ 170℃ 濃硫酸）制取時(shí)要在燒瓶中加入碎瓷片以免爆沸。 C2H5OH→CH2=CH2↑+H2O （ 2） 縮合 （分子間脫水）制 乙醚 （ 130℃ 140℃ 濃硫酸） 2C2H5OH →C2H5OC2H5 + H2O （此為取代反應(yīng)） 乙醇的危害 對(duì)身體的危害： 本品為 中樞神經(jīng)系統(tǒng) 抑制劑。首先引起興奮，隨后抑制。 急性中毒 ：急性中毒多發(fā)生于口服。一般可分為興奮、催眠、麻醉、窒息四階段?；颊哌M(jìn)入第三或第四階段，出現(xiàn)意識(shí)喪失、 瞳孔 擴(kuò)大、呼吸不規(guī)律、 休克 、心力循環(huán)衰竭及呼濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 吸停止。慢性影響：在生產(chǎn)中長(zhǎng)期接觸高濃度 本品可引起鼻、眼、 粘膜 刺激癥狀，以及頭痛、頭暈、疲乏、易激動(dòng)、震顫、惡心等。長(zhǎng)期酗酒可引起 多發(fā)性神經(jīng)病 、慢性胃炎、 脂肪肝 、肝硬化、心肌損害及 器質(zhì)性精神病 等。皮膚長(zhǎng)期接觸可引起干燥、脫屑、皸裂和 皮炎 。 乙醇具有成癮性及致癌性，但乙醇并不是直接導(dǎo)致 癌