化工原理 PPT 蒸馏.ppt

6.2 双组分溶液的气液相平衡 6.2.2 两组分理想物系的气液平衡 6.2.3 相图 6.2.4 挥发度和相对挥发度 6.2.5 非理想溶液 非理想溶液 6.4 精馏 ⑤ 进料状态（q 值）对分离过程的影响 0 1 1 q↓，进料带入的热量增大，xF、xD 、xW 、R不变，塔底的供热量必减少才能保证塔顶冷凝量不变，则塔釜上升的蒸汽量V’ 相应减小，L’ /V’↑,提馏段操作线远离对角线，达到同样的分离要求，所需理论塔板数增大。 若塔釜供热量（V’）不变，进料带入热量增加， q↓，则V↑， R↑，精馏段操作线斜率L/V↑，靠近对角线，远离平衡线，所需理论塔板数减小。 在热量不变的情况下，热量应尽可能在塔底输入，使所产生的汽相回流能在全塔中发挥作用；而冷量应尽可能施加于塔顶，使所产生的液体回流能经过全塔而发挥最大的效能。 6.5.6 理论塔板数的计算 （1）逐板计算法 提馏段操作线方程 精馏段操作线方程 相平衡方程（理想溶液） y1 x1 图6-21 精馏段的分析 y2 计算过程总共用了n+m次相平衡关系，因而全塔所需的理论板数N = n + m块（包括再沸器）。为什么理论板数中包含再沸器呢？ 求x1 求y2 求x2 相平衡 … yn 求y3 精馏段 相平衡 （说明第n块板为理论加料板） 精馏段 求 相平衡 提馏段由xn 求 求 提馏段 求 求 。。。， 相平衡 直至 为止。 相平衡 塔顶为全凝器，则 y1 = xD（ xD为已知值） 再沸器实现了部分汽化相当于一块理论板，L’=V’+W，xw与yw呈平衡关系。精馏段塔板数为n-1；提馏段塔板数为m（不含再沸器）；进料板为第n块。 这种方法适用于相平衡关系可写成数学表达式的场合。 （2）梯阶法求理论板数------图解法 （3）理论塔板数捷算法-----吉利兰关联法 后面介绍 6.5.7 回流比的选择 1．全回流与最少理论板数 全回流时精馏塔不加料F=0，也不出料D=0、W=0，R=L/D=L/0=∞，两操作线合二为一且与对角线重合，操作线方程即为对角线yn+1=xn，这是全回流的一个重要特点，即两板之间任一截面上，上升蒸汽组成yn+1与下降液体组成xn相等。 讨论： ① 相同的汽化率下简单蒸馏的效果优于平衡蒸馏； x f 1.0 1.0 y e 0 ② p↑，平衡线靠近对角线， yD↓，xW↑； ③ 汽化率f↑，q↓，则斜率↑，yD↓，xW↓； ④ 进料组成xF↑，则yD↑，xW↑； ⑤ 闪蒸塔中实现部分汽化，若将汽相进行冷却实现部分冷凝也属于平衡蒸馏过程。 6.4.1 精馏原理 （1）流程 原料 A+B 汽 液 全凝器 液相回流 馏出液 A(B) 气相回流 再沸器 残液 B(A) 图6-12 连续精馏装置流程 精馏是利用混合液中各组分挥发度的差异，实现组分高纯度分离的多级蒸馏操作，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，实现精馏操作的主体设备是精馏塔。 由此可知，简单蒸馏，即将液体混合物进行一次部分气化(单级)的过程，只能起到部分分离的作用，只适用于要求粗分或初步加工的场合。而要使混合物中的组分得到高纯度（几乎完全）的分离，只有进行精馏。 对于简单蒸馏，从相图可以看出，用一次部分气化得到的气相产品的组成不会大于yD，而yD 是加热原料液xF时产生的第一个气泡的平衡气相组成。同时，液相产品的组成不会低于xW，而xW是将原料也全部气化时剩下最后一滴液体的平衡液相组成。组成为xW的液体量及组成为yD的气体量是极少的。至于将xF的原料液加热到t3时，液相量和气相量之间的关系，可由杠杆规则来确定。 为何要采用精馏？ 6.4.2 多次部分气化和部分冷凝 如果将前面所示的蒸馏单级分离加以组合, 变成如右图所示的多级分离流程（以3级为例）。 若将第1级溶液部分气化所得气相产品在冷凝器中加以冷凝, 然后再将冷凝液在第2级中部分气化, 此时所得气相组成为y2，y2＞y1, 这种部分气化的次数（级数）愈多, 所得到的蒸汽浓度也愈高, 最后几乎可得到纯态的易挥发组分。同理, 若将从各分离器所得到的液相产品分别进行多次部分气化和分离, 那么这种级数愈多, 得到的液相浓度也愈低, 最后可得到几乎纯态的难挥发组分。 1. 过程分析 上述的气－液相浓度变化情况可以从图中清晰地看到。因此,同时多次地进行部分气化是使混合物得以完全分离的必要条件。 不难看出, 上面所示的流程在工业上是不能采用的, 因其存在以下两个问题： （1）分离过程得到许多中间