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基本原理:利用混合物中各组分挥发度的差异,通过多次部分气化和部分冷凝,使液体分离成相当纯的组分。随着精馏操作压力提高,液体混合物沸点相应升高,可利用加压精馏塔顶较高温度成品甲醇的冷凝热作为常压精馏塔再沸器的热源,降低蒸汽消耗。
工艺流程:以粗甲醇精馏为例,从合成工段送来的粗甲醇先进入粗甲醇贮槽,经泵打到预热器升温后进入预蒸馏塔。预蒸馏塔下部用过热蒸汽间接加热,塔顶采用两级冷凝,除去轻组分和杂质,塔顶不凝气体送往三废锅炉燃烧,釜液经泵送入加压塔。加压塔同样用过热蒸汽加热,塔顶蒸汽进入常压塔再沸器冷凝,冷凝液一部分回流,一部分作为产品冷却后进入精甲醇计量槽,塔底甲醇溶液减压后进入常压精馏塔。常压塔再沸器由加压塔塔顶蒸汽加热,塔顶蒸汽冷凝后一部分回流,一部分作为产品冷却后送至精甲醇计量槽。
各塔作用:
预分馏塔:主要对原料进行初步分离,去除轻组分和杂质,同时可通过重力沉降等手段去除固体杂质和水分,为后续工艺提供稳定原料。
主分馏塔:对预处理后的物料进一步分离,得到目标产品。混合物根据各组分沸点差异分离,沸点较低的组分先汽化并在塔中被凝结回收,沸点较高的组分留在塔底。
回收塔:对主分馏塔产生的废气或废液进行回收处理,提取沸点较高的组分,减少环境污染,提高原料利用率。
关键设备:主要包括精馏塔、冷凝器、再沸器、泵和阀门等。精馏塔通常采用板式塔或填料塔,如组合式导向浮阀塔、双浮阀塔盘塔、不锈钢鲍尔环填料塔等。冷凝器和再沸器实现冷凝液体的循环利用和塔底液体的再加热,泵用于输送物料,阀门用于控制流量和压力等。
操作参数:操作过程中需合理调节塔内压力、温度、流量等参数。如预蒸馏塔塔底温度保持在 75-80℃左右,加压塔塔釜温度控制在 130-132℃,常压精馏塔塔釜温度维持在 105-110℃等,同时要密切监控塔底液位,防止泵抽空或溢流,及时排出不凝气,确保各组分在塔内得到有效分离。
优点与不足:优点是分离效率高,产品纯度高,适用于处理组分沸点相差较大的混合物,操作稳定且易于控制。缺点是设备投资大,能耗较高,操作复杂,需要专业人员维护,对原料的适应性也有一定限制。
应用领域:广泛应用于石油化工产品的分离提纯,还适用于精细化工、医药化工等领域,如甲醇、DMF(二甲基甲酰胺)等产品的生产过程中,可实现对相关混合物的高效分离,获得高纯度的目标产品。