16-化学工程基础-2013-5-8-2003.ppt

第三章 精 馏 3.1 传质分离过程 3.2 双组分溶液的气液相平衡 3.3 平衡蒸馏和简单蒸馏 3.4 双组分连续精馏的分析和计算 3.5 间歇精馏 3.6 双组分精馏的操作型计算与操作 3.7 特殊精馏 习 题 指 导 塔顶采出率 塔底采出率 F, xF D, xD W, xW 精馏过程的物料衡算 其中：F、D、W——kmol/h； xF、xD、xW——摩尔分率 塔顶易挥发组分回收率 塔底难挥发组分回收率 精馏段操作线方程 令 ——回流比 ——精馏段操作线方程 精馏段操作线： 当R, D, xD为一定值时,该操作线为一直线，过点(xD, xD) 斜率: 截距: y x xD 作图方法：直线经过两点(xD, xD)和(0, xD/(R+1)) (xD, xD) ——提馏段操作线方程 提馏段操作线方程 斜率: 截距: 提馏段操作线： 直线经过点(xw, xw) x y xw (xw, xw) 加料处的操作线方程 (1) 冷液 （料液温度没有达到沸点） (2) 饱和液体（泡点进料，料液加热到沸点） (3) 气液混合（料液加热到泡点和露点之间 ） (4) 饱和蒸汽（露点进料，料液加热到泡点和露点之间 ） (5) 过热蒸汽（料液的温度高于露点） 根据料液预热情况，可以分为以下五种进料热状况： 加料板的物料衡算和热量衡算 FhF+LhF-1+V’HF+1=VHF+L’hF 物料衡算：F+V’+L=V+L’ 热量衡算： 加料板F F, xF, hF L, hF-1 V, HF L’ hF V’ HF+1 式中： H，h，hF---分别为饱和蒸汽、饱和液体、原料液的摩尔焓kJ/kmol； HF=HF+1=H =原料在饱和蒸汽状态下的摩尔焓 hF=hF-1=h＝原料在饱和液体状态下的摩尔焓 假设： 联立物料和热量衡算式： q——进料热状况参数 F L V’ L’ V F L V’ L’ V F qF (1-q)F L V’ L’ V 冷液进料 (1) 泡点进料 (2) 汽液混合进料 (3) 说明：提馏段上升的蒸气与进料液相遇时，由于料液温度较低，提馏段上升的蒸气部分被冷凝下来与料液、精馏段回流液一起进入提馏段。 说明：进料随精馏段回流液一起进入提馏段。 说明：进料中气相部分随提馏段上升蒸气一起进入精馏段，液相部分随精馏段下降的液体进入提馏段。 F L V’ L’ V F L V’ L’ V 饱和蒸汽进料 (4) 过热蒸汽进料 (5) 说明：进料随提馏段上升蒸气一起进入精馏塔。 说明：过热蒸气进料将精馏段溢流下来的一部分液体被气化后随提馏段上升蒸气一起进入精馏段。 q 线方程应为精馏段操作线与提馏段操作线的交点轨迹坐标方程;令： 精馏段操作线方程 V y = Lx + D xD (1) 提馏段操作线方程 V’ y = L’ x - W xW (2) (2) - (1) ( V’- V ) y = ( L’- L) x - ( W xW + D xD ) L’ – L = qF V’ – V = ( q – 1 ) F WxW + DxD＝ FxF ( q – 1 )Fy = qFx - FxF q线方程或进料方程 进料方程（q线方程） 进料线方程（图解） （xD，xD） 精馏段操作线方程为： 提馏段操作线方程为： y xW （xw，xW） xF xD M （xF，xF） x 进料线方程（或q线方程）为： P174，例题3-7 精馏段操作线、提馏段操作线和进料线三条直线交于一点M。同理，M点的坐标均满足三线方程。 进料线方程(q线方程) x y xF d(xF, xF) ① ② ③ ④ ⑤ 讨论: ① 冷液进料， q＞1，K＞1，q线 ② 泡点进料， q = 1，K = ∞，q线 ③ 气液混合进料，0＜ q＜1，K＜0，q线 ④ 饱和蒸气进料， q = 0，K = 0，q线 ⑤ 过热蒸气进料， q＜0，0＜K＜1，q线 操作线方程在y-x图上的表示 3.4.4 理论塔板和理论塔板数 (1) 理论塔板： 精馏的传质与气液两相的接触面积、混合情况有关，而这些又和塔板结构、两相的流动情况有关，因此传质过程十分复杂。理论塔板：当气液两相在其上进行接触传质时，离开该塔板的两相在传质、传热都达到了平衡，气液两相的温度相同、组成互呈平衡。 使浓度为yn-1的蒸气提浓到yn*的过程或使溢流液浓度xn+1提浓到与xn+1在同一截面的上升蒸气成气液相平衡的浓度xn*的过程。 (一个理论板的分离过程)。 ★yn*与溢流液xn成气液相平衡的浓度： 3.4.4 理论塔板和理论塔板数 理论塔板可作