【正文】 餾是分離均相液體混合物（溶液或混合液）的一種常用方法，它是利用混合液中各組分在相同的溫度、壓力下?lián)]發(fā)性不同（也稱揮發(fā)度）的特性，通過多級(jí)蒸發(fā)和冷凝，從而使混合液中各組分得到分離、提純的化工單元操作過程。精餾依據(jù)的基本原理就是溶液的氣液平衡關(guān)系原理。11． 純?nèi)芤旱娘柡驼羝麎海河捎诜肿舆\(yùn)動(dòng)的特性，決定了純?nèi)芤号c其上方的蒸汽是動(dòng)態(tài)平衡的關(guān)系，蒸汽壓是溫度的函數(shù)，溫度越高，飽和蒸汽壓越大。真正的理想溶液是不存在的，但由性質(zhì)基本相似的物質(zhì)所組成的溶液可看做為理想溶液。如A和B組成的溶液，則：PA=P176。XA，PB=P176。XB；PB=P176。（1XA），P總=PA+PB 。如A和B組成的氣體，則PA=P總yB，P總=PA+PB 。用相對(duì)揮發(fā)度UAB的數(shù)值可簡(jiǎn)明地判斷雙組分溶液A與B分離的難易程度，當(dāng)UAB=1時(shí)，是恒沸物，是無法分離的，當(dāng)UAB＞1或UAB＜1時(shí)能夠分離，且越大或越小越容易分離。是一條曲線，也稱為平衡線，離對(duì)角線越遠(yuǎn)越易分離，氣液平衡相圖或公式是精餾塔設(shè)計(jì)時(shí)必不可少的重要依據(jù)。一、低沸塔的生產(chǎn)原理我們已經(jīng)知道了液化后的粗氯乙烯含有低沸點(diǎn)物C2HNH2等，也含有高沸點(diǎn)物C2H4ClC2H2Cl乙醛等，而氯乙烯的沸點(diǎn)位于中間，所以要用兩個(gè)塔來進(jìn)行分離，先用低沸塔把低沸物分離出去，再用高沸塔把高沸物分離出去，才能得到較純凈的精氯乙烯。二、 高沸塔的生產(chǎn)原理 低沸塔塔釜排出的粗氯乙烯還含有高沸物，還需用高沸塔把它們分離出去。高沸塔及其配套設(shè)備與低沸塔一樣，高約25m，塔板數(shù)44塊，進(jìn)料板為塔頂往下數(shù)第30塊板，進(jìn)料板以上稱為精餾段，有29塊板，進(jìn)料板以下稱為提留段，有14塊板，塔板結(jié)構(gòu)和原理與低沸塔相似，只不過是從塔頂出來的幾乎是純氯乙烯（易揮發(fā)組分），除少量經(jīng)塔頂冷凝器冷凝回流外，大部分經(jīng)成品冷凝器冷凝，再經(jīng)固堿干燥塔除去水份后就得到精氯乙烯單體。這樣就把高沸物分離除去了。二、溫度：我們前面已介紹過，精餾塔每塊塔板上都處于一個(gè)動(dòng)態(tài)并由溫 度對(duì)應(yīng)的汽液平衡狀態(tài)，也對(duì)應(yīng)著一個(gè)動(dòng)態(tài)的汽液平衡組成，因此塔頂和塔釜的溫度往往決定著塔頂產(chǎn)品和塔釜產(chǎn)品的質(zhì)量。對(duì)于高沸塔，我們主要取塔頂產(chǎn)品，若單體中含高沸物高時(shí)，可降低塔頂和塔底溫度，降低上升蒸汽量，從而使對(duì)應(yīng)的塔頂蒸汽中高沸物組成相應(yīng)下降，改善塔頂產(chǎn)品質(zhì)量。三、回流比：回流比不僅決定產(chǎn)品的產(chǎn)量也影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，雖然設(shè)計(jì)時(shí)已選定了，但也可小幅度調(diào)整。如單體中含高沸物高時(shí)，可加大高沸塔回流比，加大塔內(nèi)下降液體流量，使上升蒸汽中高沸物多冷凝一些，防止帶到塔頂，減少塔頂蒸汽中高沸物含量，改善塔頂產(chǎn)品質(zhì)量。氯乙烯稍溶于水，；水在氯乙烯內(nèi)的溶解度，在15C時(shí)。氯乙烯有較好的機(jī)械強(qiáng)度，優(yōu)異的電介性能，但對(duì)光和熱的穩(wěn)定性差，其化學(xué)式為,，氣化熱為330J/g，與空氣形成爆炸性混合物，其爆炸濃度范圍為4%22%（體積比）。感光性：會(huì)進(jìn)行迅速的光化學(xué)氧化作用與聚合反應(yīng)。（2）通常加酚為抑制劑以防止聚合。（2）受熱及未添加或耗盡抑制劑的情形下會(huì)發(fā)生放射性聚合反應(yīng)。分解性：燃燒會(huì)發(fā)生HCl,CO,及高毒性之光氣煙霧。但一般來講，連接在雙鍵上的氯原子不太活潑，所以有關(guān)雙鍵的反應(yīng)則比有關(guān)氯原子的反應(yīng)很多，現(xiàn)各舉一兩個(gè)例子如下：有關(guān)氯原子的反應(yīng)：與丁二酸氫鉀反應(yīng)生成丁二酸乙烯脂：與苛性鈉共熱時(shí)，脫掉氯乙烯生成乙炔：有關(guān)雙鍵的反應(yīng)：與氯乙烯加成生成二氯乙烷：在紫外線照射下能與硫化氫加成生成2氯乙硫醇：氯乙烯通過聚合反應(yīng)可生成聚氯乙烯。氯乙烯的兩個(gè)起反應(yīng)部分，氯原子和雙鍵，能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)很多。 第二章 主要設(shè)備工藝計(jì)算 物料恒算.平均摩爾質(zhì)量. 總物料衡算：F`=D`+W`=易揮發(fā)組分物料衡算：`+`==聯(lián)立以上兩式得：D`= W`= D=W=F= 塔板數(shù)的確定理論塔板數(shù)的確定泡點(diǎn)進(jìn)料：q=1q線方程為: X=XF=查《化學(xué)工程手冊(cè)》表445得相對(duì)揮發(fā)度a=.相平衡線方程為聯(lián)立q線方程與相平衡方程得：xd= yd=Rmin=R= 2Rmin=2=精餾段操作線方程為L(zhǎng)`=L+qL=RD+qF=+1=(Kmol/h)V`=V(1q)F=(R+1)D==(Kmol/h)提餾方程為 =y1=XD= 根據(jù)相平衡線方程y=求得x1=根據(jù)精餾段操作線方程y2=+ 得y2=依次交替計(jì)算得：x2= y2= x3= y4= x4= y5= x5= 求得x5〈xF,則第5層塔板為進(jìn)料板,精餾段所需理論塔板數(shù)為51=4塊.將x5===將y6==得x6=依次交替計(jì)算得： y7=00278 x7= y8= x8=求得x8〈.全塔總效率ET.根據(jù)公式ET=《化學(xué)工程手冊(cè)》得乙炔u1=103mpasET===66%實(shí)際塔板數(shù).精餾塔 N精=提留段 N提= 精餾段：1 操作壓力為Pm塔頂壓力：PD=4+5=（kpa）若取每層塔板壓降則進(jìn)料板壓力 PF=PD+7=+7=(kpa)精餾段平均操作壓力 Pm=2 《化學(xué)工程手冊(cè)》： 氯乙烯氣壓與沸點(diǎn)溫度的關(guān)系T/℃根據(jù)上表計(jì)算出乙炔氣、： 乙炔氣、TXY1100通過試差計(jì)算：P=塔頂溫度 tD=℃ 進(jìn)料板 tF=℃tm,精=⒊平均摩爾質(zhì)量.塔頂 xD=y1= x1= =26+()=(kg/kmol)進(jìn)料板 =26+()=(kg/kmol)精餾段的平均摩爾質(zhì)量： ⒋平均密度()⑴ 液相密度 (為質(zhì)量分?jǐn)?shù))塔頂：得=(kg/m3)精餾段平均液相密度⑵ 氣相密度. ⑶ 液體表面張力. ⑷ 液體黏度. 精餾段氣液負(fù)荷計(jì)算V=(R+1)D=(+1)=(kmol/h)Vs= (m3/s)L=RD==(kmol/h)LS=(m3/s) 塔和塔板的主要工藝尺寸計(jì)算（1）塔徑 板間距和塔徑的關(guān)系塔徑/m板間距/mm200300250350300450350600400600根據(jù)上表初選板間距，取板上液層高度得==查Smith關(guān)聯(lián)圖得=根據(jù)式C=。①.查《》第13篇，氣液傳質(zhì)設(shè)備，表75，D=600mm時(shí)D=568mmA= L= W= L/D= A=②.停留時(shí)間 ③.漿液管底隙高度 用Francis公式計(jì)算.④.降液管底隙高度（3）《塔得工藝計(jì)算》 孔徑d=.閥孔動(dòng)能因子取 孔隙 浮閥數(shù) 查《》取無效區(qū)寬度 安全區(qū)寬度 開孔區(qū)面積 浮閥排列方式采用三角形叉排.取同一橫排得孔心距 估算排間距塔徑較小，可用整塊式塔板塔板開孔率 塔板流體力學(xué)校核（1）.《塔得工藝計(jì)算》得公式 ① 干板阻力 ② 液層阻力 取充氣系數(shù) .有 ③ . 單板壓降 （〈）。（3）霧沫夾帶. 查《塔得工藝計(jì)算》.霧沫夾帶公式 由 參考《》泛點(diǎn)率=式中板上流體流徑長(zhǎng)度m 。泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)，K特性系數(shù)，泛點(diǎn)率= 塔板負(fù)荷性能圖（1）%計(jì)算 整理得 .0．0010．0020．20260．1976（2）《塔得工藝計(jì)算》 泛點(diǎn)線方程簡(jiǎn)化上式得與關(guān)系如下計(jì)算數(shù)據(jù)如下表0．0010．0020．0030．004/s)0．0520．0490．0450．041（3）液相負(fù)荷上限線（4），由 即（5） 液相負(fù)荷 下限線取堰上線液層高度，根據(jù)計(jì)算式求得下限值. 經(jīng)過以上流體力學(xué)性能得校核可以將精餾段塔板負(fù)荷性能圖畫出，如圖所示：由塔板負(fù)荷性能圖可以看出：在任務(wù)規(guī)定得氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn)P（，）在適宜的操作區(qū)內(nèi)。 提餾段的物料恒算（1）操作壓力、進(jìn)料板壓力(K)若取每層塔板壓降 rP=(K)塔釜壓力 (K)提餾段平均操作壓力 (K)(2) 溫度、根據(jù)操作壓力、通過試差計(jì)算： 進(jìn)料板 塔釜 (3) 平均摩爾質(zhì)量 進(jìn)料板： 塔釜： 提留餾段的平均摩爾質(zhì)量： (4) 平均密度 進(jìn)料板： 塔釜： 氣象密度： （5）液體黏度 （6）液體表面張力 提餾段氣液負(fù)荷計(jì)算 塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算（1）塔徑、參考表 得 查《塔的工藝計(jì)算》Smith關(guān)聯(lián)圖得： 則： 按標(biāo)準(zhǔn)，則空塔氣速 (2) 流溢裝置 采用單溢流弓形降液管，平行溢流堰，不設(shè)進(jìn)口堰。可用Francis公式計(jì)算 how=（m） === (m)④ 降液管底隙高度ho。查《塔的工藝計(jì)算》，閥孔動(dòng)能因子取9。取同一橫排的孔心距 a=75mm=，估算問題 h=塔徑較小，可用整塊式塔板。 單板壓降 （，符合設(shè)計(jì)要求）（2）淹塔 為了防止淹塔現(xiàn)象發(fā)生，要求控制降液管中液層高度符合 其中查《化學(xué)工程手冊(cè)3》 所以查《化學(xué)工程手冊(cè)3》，板間距，得 符合要求（3）霧沫夾帶 查《塔的工藝計(jì)算》霧沫夾帶公式 由 得[]參考《》 泛點(diǎn)率= ——板上液體留經(jīng)長(zhǎng)度m；——板上液流面積；——泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)，； ——特性系數(shù)。） 塔板負(fù)荷性能圖（1）霧沫夾帶線，按泛點(diǎn)率為80％計(jì)算： 整理得 與分別取值獲得一條直線，數(shù)據(jù)如下表（2）液泛線 查《塔的工藝計(jì)算》 液泛線方程整理得 計(jì)算數(shù)據(jù)如下表//（3）液相負(fù)荷上限線 以降液管內(nèi)停留時(shí)間則（4）漏液線 對(duì)于型重閥，查《塔的工藝計(jì)算》 （5）液相負(fù)荷下限線 取堰上液層高度 查《塔的工藝計(jì)算》 E= 經(jīng)過以上流體力學(xué)性能的校核可以將提餾段塔板負(fù)荷性能圖畫出，如圖所示：由塔板負(fù)荷性能圖可以看出：在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下