连续精馏装置实验室

A. 精馏塔的工作原理

精馏塔主要分为两种类型：填料塔和板式塔，其中板式塔包括筛板塔、浮阀塔、泡罩塔等。实验室中最常用的精馏塔是玻璃制成的，它们由塔釜、玻璃精馏柱、玻璃精馏头和冷凝器构成。

精馏塔的主体部分是精馏柱。若采用填料塔，精馏柱内部堆有不规则填料，使得气液两相实现良好的传质。填料层的高度决定了精馏柱的有效分离长度。为了防止漏流和沟流现象，可以将填料层分为多个段落，并将回流液收集起来，重新分配到柱的中心。对于需要绝热精馏的过程，可以将填料柱制成真空夹套以保温。精馏柱的尺寸根据处理物料量及分离效率来确定，实验常用直径为700毫米、1000毫米和1300毫米的精馏柱，高度限制在500毫米和1500毫米之间。

影响分离能力的因素很多，其中填料层的影响尤为重要。在一定的填料层高度内，填料的总表面积与填料的类型、规格、材质及填料的装填方法有关，这些因素影响液膜厚度、压降及分离效率。一般规定填料尺寸应小于柱径的1/10，且柱径与填料尺寸之比保持在10:1到12:1为宜。现在已有许多高效填料品种，如不锈钢θ环填料和不锈钢三角螺旋填料。所选填料应能保持适当的持液量，使液体能完全润湿填料，以确保汽液充分接触进行质的交换，这与填料的比表面及填料可润湿性有关。填料的分离效率常用等板高度表示。

实验室中的塔釜通常采用平底烧瓶或圆底烧瓶。一般使用标准化的带有磨口接头的圆底烧瓶，最好采用短颈的三颈烧瓶。其两根支颈与瓶中心的颈的轴线在瓶底相交，这两根带有磨口的支颈用于安装温度计、加料或出料、气体或蒸气引入管及取样管。瓶中放置待分离的物质，其装料量最多为容积的三分之二，而真空精馏时不超过二分之一。塔釜液可以直接用电加热或间接用热载体加热，用电加热具有易于调节和控制的优点。

精馏头是连接精馏柱和冷凝器的部件，带有调节和测量回流比的装置。根据塔顶回流的方式，精馏头分为部分冷凝和全冷凝两种类型。内回流控制时，塔顶产物以气态取出，通常采用分凝形式。工业上常使用一个分凝器来产生回流，而将取出的馏出物在产物冷凝器中冷凝。使用分凝器时，需控制一定的回流比以适应蒸气组分和量的变化。实验室中最常用和最可靠的方法是全冷凝，即将塔顶的蒸气采用全凝形式，以液态出料，凝液通过精馏头自流进入塔内，方便地根据回流比分配凝液。特别是在需要保持高回流比的情况下更为适用。

B. 原油蒸馏是什么

一、原油蒸馏原理

原油炼制的基本途径是将原油分割为几个不同沸点范围的馏分，然后按照石油产品的使用要求，分离除去这些馏分中的有害组分，或是经过化学反应转化成所需要的组分，从而获得合格的石油产品。原油的分割和石油馏分在加工过程中的分离常常采用蒸馏的手段。原油常减压蒸馏是原油加工中的第一道工序，常减压蒸馏装置是炼油厂的龙头装置。

（一）精馏

蒸馏是按原油中所含组分的沸点（挥发度）不同，加热原油使其汽化冷凝，将其分割为几个不同的沸点范围（即馏分）的方法。由于原油成分十分复杂，沸点相近，采用一次汽化和一次冷凝的蒸馏方法，分离效果差，因此在炼油厂采用多次汽化、多次冷凝的复杂的蒸馏过程，称为精馏。精馏按操作方式分为连续和间歇式两种。

图8-2原油常压塔

原油减压塔常采用减压和塔底通入水蒸气汽提“双管齐下”的方法，蒸馏重质油品效果较好。采用塔底水蒸气汽提可减少塔底排出的减压渣油中轻馏分的含量。

二、原油蒸馏流程

一个完整的原油蒸馏过程，除了精馏塔外，还配置了加热炉、换热器、冷凝器、冷却器、机泵等设备。这些设备按一定的关系用工艺管线连接起来，同时还配有自动检测和控制仪表，组成了一个有机的整体，这就形成了原油蒸馏装置的工艺流程。

图8-3是典型的原油常减压蒸馏原理流程图，主要由加热炉（常压炉、减压炉）、常压塔和减压塔三部分组成。其工艺过程为：

（1）原油换热。原油经原油泵加压后，在换热器内换热至130℃进入脱盐罐，在破乳剂、注水、电场的作用下脱去携带的水分和部分盐类；经脱盐、脱水的原油继续与各种馏分在换热器内换热，原油被加热到230℃进入初馏塔。在初馏塔塔顶蒸出一部分初顶汽油馏分，初馏塔塔底油经初底泵抽出后继续换热至270～300℃进入常压炉，加热至约360℃进入常压塔。

（2）常压蒸馏。原油经加热送入常压塔后，在塔顶分出汽油馏分或重整原料油，经换热、冷凝，冷却到30～40℃，一部分作塔顶回流，一部分作汽油产品流出装置。常压塔设有三个侧线，分别进入三个汽提段构成一个汽提塔，汽提出煤油、轻柴油和重柴油等馏分。

（3）减压蒸馏。用常底泵将常压塔底抽出常压重油（约358℃）通到减压加热炉加热到约390℃，进入减压塔，真空泵抽至塔内压力为3.0kPa左右或更低。减压塔顶不出产品，塔顶管线是供抽真空设备抽出不凝气之用。从减压塔侧抽出的几个侧线原料（减压一线、减压二线、减压三线等）和减压塔底抽出沸点很高（＞550℃）的减压渣油，可进行二次加工。

图8-3典型的原油常减压蒸馏原理流程图

C. 实验室制取蒸馏水的装置

冷水从下部流入冷凝管，可以使管内充满冷水且停留较长时间，然后从上面流出，让热的水蒸气得到充分冷凝