汽提塔內(nèi)混合油與蒸汽的逆流接觸過程是怎樣的？

2024-10-28

汽提塔內(nèi)混合油與蒸汽的逆流接觸是汽提過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以下是詳細(xì)的過程描述：

一、初始狀態(tài)

? 汽提塔主要由塔體、內(nèi)部構(gòu)件（如填料或塔板）、進(jìn)料口、蒸汽入口、溶劑蒸汽出口和油脂出口等部分組成。在工作開始前，汽提塔內(nèi)部處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，塔內(nèi)的溫度和壓力根據(jù)上一次操作結(jié)束后的情況或者預(yù)熱設(shè)定處于一定水平。

? 混合油從汽提塔的上部進(jìn)料口進(jìn)入。此時(shí)混合油是一種油脂和溶劑的均勻混合物，以植物油浸出為例，混合油中的溶劑（如正己烷）通常占有較大比例，其狀態(tài)為液態(tài)。混合油以一定的流速進(jìn)入，流速由進(jìn)料泵和流量調(diào)節(jié)閥控制，確保穩(wěn)定且合適的進(jìn)料量，避免進(jìn)料過快導(dǎo)致汽提不充分，或者進(jìn)料過慢降低設(shè)備效率。

? 蒸汽從汽提塔的底部進(jìn)入。一般采用低壓飽和蒸汽，其溫度略高于溶劑的沸點(diǎn)，壓力在合適的操作范圍（如0.2 - 0.4MPa）。蒸汽以向上的流動方向進(jìn)入塔內(nèi)，為混合油中的溶劑汽化提供熱量來源。

二、逆流接觸開始

? 當(dāng)蒸汽從底部進(jìn)入塔體后，開始向上流動。同時(shí)，混合油從頂部進(jìn)入并向xia流動，二者形成逆流接觸。這種逆流接觸方式是非常高效的，因?yàn)樗沟谜羝突旌嫌椭g的溫度差和濃度差能夠在整個(gè)塔內(nèi)得到充分利用。

? 混合油剛進(jìn)入塔內(nèi)時(shí)，首先會在蕞上層的填料或者塔板上展開。如果是填料塔，混合油會在填料表面形成液膜。填料通常具有較大的比表面積，如鮑爾環(huán)填料，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使得混合油能夠均勻地分布在其表面。如果是塔板塔，混合油會在塔板上形成一定厚度的液層。以篩板塔為例，混合油在塔板上積聚，通過塔板上的降液管流到下一層塔板。

? 蒸汽從底部進(jìn)入后，在向上流動的過程中，首先接觸到的是已經(jīng)在塔內(nèi)下層經(jīng)過部分汽提的混合油。對于這部分混合油，由于部分溶劑已經(jīng)汽化，其溶劑含量相對較低，蒸汽與之接觸后，繼續(xù)為其中剩余的溶劑提供汽化所需的熱量，使溶劑進(jìn)一步汽化。

三、在填料或塔板上的接觸過程

? 填料塔情況

? 在填料塔中，蒸汽向上穿過填料時(shí)，會與填料表面的混合油液膜進(jìn)行充分接觸。由于填料的存在，蒸汽和混合油的接觸面積*大增加。例如，每一個(gè)鮑爾環(huán)填料的內(nèi)外表面都可以作為接觸界面。蒸汽與混合油之間存在溫度差，蒸汽的熱量通過傳導(dǎo)和對流的方式傳遞給混合油。混合油中的溶劑吸收熱量后，分子運(yùn)動加劇，當(dāng)達(dá)到溶劑的沸點(diǎn)時(shí)，溶劑分子開始汽化。

? 汽化后的溶劑分子從液膜表面逸出，進(jìn)入氣相，與蒸汽一起向上流動。隨著蒸汽不斷向上，它會遇到新的混合油液膜，重復(fù)上述的熱量傳遞和溶劑汽化過程。這個(gè)過程在整個(gè)填料層中持續(xù)進(jìn)行，使得混合油中的溶劑逐漸汽化，并且隨著蒸汽向上移動。

? 塔板塔情況

? 在塔板塔中，蒸汽通過塔板上的小孔（如篩板塔）或其他通道（如浮閥塔）鼓泡進(jìn)入混合油液層。當(dāng)蒸汽鼓泡時(shí)，在氣泡的表面形成了蒸汽 - 混合油的接觸界面。在這個(gè)界面上，熱量從蒸汽傳遞到混合油。溶劑分子在獲得足夠的熱量后汽化，進(jìn)入氣泡內(nèi)部。

? 氣泡在上升過程中，會不斷地與周圍的混合油進(jìn)行熱量和質(zhì)量交換。隨著氣泡的上升，混合油中的溶劑不斷汽化進(jìn)入氣泡，氣泡的體積也會逐漸增大。當(dāng)氣泡上升到液層表面時(shí)，破裂并釋放出其中的溶劑蒸汽，這些溶劑蒸汽與其他氣泡釋放的蒸汽一起向上移動到上一層塔板。同時(shí)，混合油在重力作用下，通過塔板上的降液管流到下一層塔板，在新的一層塔板上繼續(xù)與蒸汽進(jìn)行接觸。

四、汽提過程中的動態(tài)平衡

? 在整個(gè)逆流接觸過程中，汽提塔內(nèi)存在著動態(tài)的平衡。一方面，蒸汽不斷地將熱量傳遞給混合油，使溶劑汽化，溶劑蒸汽向上流動；另一方面，混合油中的油脂在重力作用下向下流動，并且隨著溶劑的汽化，混合油的組成和性質(zhì)也在不斷變化。

? 從質(zhì)量傳遞的角度來看，溶劑從混合油相（液相）向蒸汽相（氣相）的轉(zhuǎn)移是一個(gè)關(guān)鍵過程。這個(gè)過程的速率取決于蒸汽和混合油之間的接觸面積、溫度差、溶劑在混合油中的濃度以及汽提塔內(nèi)的壓力等因素。例如，當(dāng)溫度升高或者壓力降低時(shí)，溶劑的汽化速率會加快，有利于溶劑從液相向氣相的轉(zhuǎn)移。

? 同時(shí)，蒸汽的流量和混合油的流量也需要保持一定的平衡。如果蒸汽流量過大，可能會導(dǎo)致混合油在塔內(nèi)停留時(shí)間過短，溶劑汽化不完全；如果蒸汽流量過小，又無法提供足夠的熱量來汽化溶劑。同樣，混合油的流量也需要根據(jù)蒸汽流量和汽提塔的處理能力進(jìn)行合理調(diào)節(jié)。

五、接近出口階段的接觸

? 隨著蒸汽和混合油的逆流接觸不斷進(jìn)行，靠近汽提塔頂部時(shí)，蒸汽已經(jīng)攜帶了大量汽化后的溶劑。此時(shí)，混合油經(jīng)過多層填料或塔板的汽提，其中的溶劑大部分已經(jīng)汽化，剩余的混合油中溶劑含量已經(jīng)很低。

? 從混合油的角度來看，它在向xia流動的過程中，蕞后在汽提塔底部流出時(shí)，已經(jīng)是經(jīng)過充分汽提的油脂，其殘留溶劑含量符合生產(chǎn)要求。從蒸汽的角度來看，在頂部出口附近，蒸汽幾乎飽和了溶劑蒸汽，這些溶劑蒸汽隨后會被輸送到冷凝器進(jìn)行冷卻回收。

六、逆流接觸的優(yōu)化

? 為了確保逆流接觸的效果，汽提塔的內(nèi)部構(gòu)件（填料或塔板）的設(shè)計(jì)和選擇非常重要。合適的填料類型和尺寸可以蕞程度地增加接觸面積，而塔板的設(shè)計(jì)（如塔板間距、小孔大小和數(shù)量等）也會影響蒸汽和混合油的接觸效果。

? 此外，操作過程中的參數(shù)控制，如溫度、壓力、蒸汽流量和混合油流量等，也需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。通過對這些參數(shù)的精細(xì)控制，可以實(shí)現(xiàn)蒸汽和混合油之間高效、穩(wěn)定的逆流接觸，從而提高汽提塔的分離效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全。