分馏塔塔板_分馏塔的原理
1.分馏塔蒸塔时间
2.塔板理论之缺点
3.塔板理论不能解释哪些问题
塔板方程式成功是把整色谱柱比拟为一座分馏塔把色谱的分离过程比拟为分馏过程,直接引用分馏过程的概念、理论和方法来处理色谱分离过程。塔板理论形象地描述了某-物质在柱内进行多次分配的运动过程,n越大,H越小,柱效能越高分离得越好。定性地给出了塔板数及塔板高度的概念。塔板方程式的不足之处:某些基本设不严格如组分在纵向上的扩散被忽略了、分配系数与浓度的关系被忽略了、分配平稳被设为瞬时达到的等。因此,塔板理论不能解释在不同的流速下塔板数不同这一实验现象,也不能说明色谱峰为什么会展宽及不能解决如何提高柱效能的问题。
分馏塔蒸塔时间
塔板理论就是将色谱层析柱比作蒸馏塔,待分离组分在分馏塔的塔板间移动,在每一个塔板内组分分子在固定相和流动相之间形成平衡,随着流动相的流动,组分分子不断从一个塔板移动到下一个塔板,并不断形成新的平衡.
而柱效通常用每米层析柱的理论塔板数(N)或每个塔板的柱床长度H(理论塔板高度,HETP)表示.
纸层析又称纸色谱法,以纸为载体的色谱法.滤纸纤维的结合水为固定相,而以有机溶剂作为流动相.由于样品中各物质分配系数不同,因而扩散速度不同,从而达到分离的目的.
塔板理论之缺点
24小时。根据查询分馏塔相关信息得知,分馏塔蒸塔时间为24小时,为了破坏聚合物中的过氧化物,必须用水蒸气蒸煮塔板,当聚合物多时,蒸煮时间应长些。一般蒸煮24小时,可以完全破坏过氧化化物。
塔板理论不能解释哪些问题
减压精馏塔的塔板数少,压降小,真空度高,塔径大。为了尽量提高拔出深度而又避免分解,要求减压塔在经济合理的条件下尽可能提高汽化段的真空度。因此,一方面要在塔顶配备强有力的抽真空设备,同时要减小塔板的压力降。减压塔内应用压降较小的塔板,常用的有舌型塔板、网孔塔板、筛板塔盘、泡罩塔盘等。减压馏分之间的分馏精确度要求一般比常压蒸馏的要求低,因此通常在减压塔的两个侧线馏分之间只设3~5块精馏塔板。在减压下,塔内的油汽、水蒸汽、不凝气的体积变大,减压塔径变大。它们的特点是:
1、筛板塔盘:筛板塔是扎板塔的一种,内装若干层水平塔板,板上有许多小孔,形状如筛;并装有溢流管或没有溢流管。操作时,液体由塔顶进入,经溢流管(一部分经筛孔)逐板下降,并在板上积存液层。气体(或蒸气)由塔底进入,经筛孔上升穿过液层,鼓泡而出,因而两相可以充分接触,并相互作用。泡沫式接触气液传质过程的一种形式,性能优于泡罩塔。为克服筛板安装水平要求过高的困难,发展了环流筛板;克服筛板在低负荷下出现漏液现象,设计了板下带盘的筛板;减轻筛板上雾沫夹带缩短板间距,制造出板上带挡的的筛板和突孔式筛板和用斜的增泡台代替进口堰,塔板上开设气体导向缝的林德筛板。筛板塔普遍用作H2S-H2O双温交换过程的冷、热塔。应用于蒸馏、吸收和除尘等。
2、舌形塔盘:舌形塔是喷射型塔,气体喷出的方向和液体流动的方向一致,可充分利用气体动能促进气液两相间的接触,提高传质效率。气体不必通过较深的液层,压力降小,雾沫夹带小,可用较大气速,故生产能力高。结构简单,安装、维修方便。
缺点:液体被气体冲至塔壁落入降液管,带有大量泡沫,气相夹带严重,塔板效率低。固定舌形塔操作弹性小,气流量小时易漏液;浮动舌形塔浮舌易损坏。
3、泡罩塔盘: 泡罩塔板是工业上应用最早的塔板,它主要由升气管及泡罩构成。泡罩安装在升气管的顶部,分圆形和条形两种,以前者使用较广。泡罩有f80、f100、f150mm三种尺寸,可根据塔径的大小选择。泡罩的下部周边开有很多齿缝,齿缝一般为三角形、矩形或梯形。泡罩在塔板上为正三角形排列。 操作时,液体横向流过塔板,靠溢流堰保持板上有一定厚度的液层,齿缝浸没于液层之中而形成液封。升气管的顶部应高于泡罩齿缝的上沿,以防止液体从中漏下。上升气体通过齿缝进入液层时,被分散成许多细小的气泡或流股,在板上形成鼓泡层,为气液两相的传热和传质提供大量的界面 泡罩塔板的优点是操作弹性较大,塔板不易堵塞;缺点是结构复杂、造价高,板上液层厚,塔板压降大,生产能力及板效率较低。泡罩塔板已逐渐被筛板、浮阀塔板所取代,在新建塔设备中已很少用。
4、浮阀塔盘:浮阀塔板具有泡罩塔板和筛孔塔板的优点,应用广泛。浮阀的类型很多,国内常用的有F1型、V-4型及T型等。浮阀塔板的优点是结构简单、造价低,生产能力大,操作弹性大,塔板效率较高。其缺点是处理易结焦、高粘度的物料时,阀片易与塔板粘结;在操作过程中有时会发生阀片脱落或卡死等现象,使塔板效率和操作弹性下降。
概括:
浮阀、筛板、圆形泡罩、槽型、舌型、浮舌、浮动喷射、网孔、斜孔等形式的塔板。优缺点及适用范围如下:
圆形泡罩:优点:较成熟,操作范围寛;缺点:结构复杂、阻力大、生产能力低;适用于某些要求弹性好的特殊塔。
浮阀板:优点:效率高,操作范围宽;缺点:需要不锈钢,浮阀易脱落;适用于分馏要求高,负荷变化大的塔。
筛板:优点:效率高,成本低;缺点:安装要求水平,易堵塞;适用于分馏要求高,塔板数较多的塔。
舌型板:优点:结构简单生产能力大;缺点:操作范围窄,效率低;适用于分离要求较低的闪蒸塔。
浮喷板:优点:压降小,生产能力大;缺点:浮板易脱落,效率低;适用于分离要求较低的塔;
网孔板:优点:压降小,生产能力大,效率高;缺点:操作范围窄;较多用于润滑油型减压塔。
塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果,也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。
塔板理论是基于热力学近似的理论,在真实的色谱柱中并不存在一片片相互隔离的塔板,也不能完全满足塔板理论的前提设。
如塔板理论认为物质组分能够迅速在流动相和固定相之间建立平衡,还认为物质组分在沿色谱柱前进时没有径向扩散,这些都是不符合色谱柱实际情况的。
因此塔板理论虽然能很好地解释色谱峰的峰型、峰高,客观地评价色谱柱地柱效,却不能很好地解释与动力学过程相关的一些现象,如色谱峰峰型的变形、理论塔板数与流动相流速的关系等。
内容
塔板理论是色谱学的基础理论,塔板理论将色谱柱看作一个分馏塔,待分离组分在分馏塔的塔板间移动,在每一个塔板内组分分子在固定相和流动相之间形成平衡,随着流动相的流动,组分分子不断从一个塔板移动到下一个塔板,并不断形成新的平衡。一个色谱柱的塔板数越多,则其分离效果就越好。
理论塔板高度越低,在单位长度色谱柱中就有越高的塔板数,则分离效果就越好。决定理论塔板高度的因素有:固定相的材质、色谱柱的均匀程度、流动相的理化性质以及流动相的流速等。