化工原理第六章4资料.ppt

上节课主要内容回顾： 两条线 三个区 三种点 1. t-x-y图 ● ● ●露点 ● ● 露点线 泡点线 泡点线 过热蒸汽区 过冷液体区 两相区 ●沸点 ●泡点 露点线 过热蒸汽区 过冷液体区 两相区 * t 汽液两相平衡 t 相同，而yxFx 当 x=y=xF， 则 td t tb 。 x y xF td tb * 2. x-y图 x y t x-y图 t-x-y图 3. 平衡蒸馏和简单蒸馏（连续性，稳定性，平衡问题） 简单蒸馏 平衡蒸馏 * 6.4.1 多次部分汽化和多次部分冷凝 6.4.2 连续精馏操作流程 6.4.3 塔板的作用和理论板概念 6.4.4 回流的作用和回流比 6.4 精馏原理 精馏实例 制酒作坊装置图 6.4.1 多次部分汽化和多次部分冷凝 利用溶液中不同组分的挥发性不同进行分离 精馏过程原理可用t-x-y图来说明。 多次部分汽化和部分冷凝的t-x-y图 xF x3 y1 y2 y3 1 2 3 x1 x2 t1 t2 t3 x2’ x3’ t X(y) P=定值 y3y2y1，气相中可获得高纯度的易挥发组分。 x3’x2’x1,液相中可获得高纯度的难挥发组分 * 1. 液体混合物经过多次部份汽化后可变为高纯度的难挥发组分 * 2. 汽体混和物经过多次部分泠凝后可变为高纯度的易挥发组分 * 多次部分汽化和多次部分冷凝 ，但都为单级操作时 缺点： 1、收率低； 2、设备重复量大，设备投资大； 3、能耗大，气相冷凝和液相气化都需要额外提供能量 精馏是多级分离过程； 可同时进行多次部分汽化和部分冷凝； 精馏可使混合液得到几乎完全的分离； 由平衡蒸馏得y＞xF，x＜ xF 可使气相多次部分冷凝 xF ＜y1＜y2＜y3→yA→1 可使液相多次部分气化 xF＞x1＞x2＞x3→xA→0 * x3 xF y2 y1 x2 x1 y3 3. 精馏是多次部分汽化与多次部分冷凝的联合操作 由图可知，X1 XF Y1 ，X1 X2 Y1 ，X2 与XF比较接近，X3与Y1比较接近，若将第二级产生的中间产品X2 于第一级的原料XF 混合，X3 与Y1 混合这样消除了中间产品。由于温度较高的蒸汽与温度低的X3确接触，使液体部分气化，蒸汽自身被冷凝，省去了中间加热器与冷凝器。 将每一中间产品返回到下一级中，不仅可以提高产品的收率；而且是过程必不可少的条件。 塔顶液体回流和塔底上升蒸汽流是保证精馏过程能连续稳定操作的必不可少的条件。 * 精馏塔由若干块塔板构成，每块塔板均为理论板，其上温度为气液两相达到平衡时的温度 ； 若已设定 则液体的温度 精馏：利用混合液中各组分挥发度的不同，在塔中同时多次进行部分气化和部分冷凝使其分离成几乎纯态组分的过程 连续精馏中物相组成的变化 (n+1)层上升蒸汽通过 n层板上的小孔上升， （n-1）层液体通过溢流管下降到n层板上，在该塔板上横向流动进入下一层塔板。 气相组成yn+1（部分冷凝） ? 液相组成xn-1（部分汽化） X n - 1 y n+1 x n y n X n - 1 y n+1 x n y n X n - 1 y n+1 x n y n 溢流管 塔 板 塔板上的液层， 填料湿表面 热量和质量交换的场所 * * 北京理工大学珠海学院 * 6.4.2 连续精馏操作流程 1.装置及简单流程 全塔分 精馏段 提馏段 另外有 冷凝器 再沸器 塔板 以加料板为界 * 1—原料液储罐；2—加料泵；3—原料液预热器；4—精馏塔；5—冷凝器；6—冷凝液储槽；7—冷却器；8—观测罩；9—馏出液储罐；10—釜液储罐；11—再沸器 * 连续精馏操作流程 为实现分离操作，需要： 若干层塔板的精馏塔; 塔底-再沸器（精馏釜）-上升蒸汽; 塔顶-冷凝器-下降的液流（回流）; 原料液从塔内合适位置加入塔内，并与塔内气液混合。 精馏段：进料板上的塔板，物系的易挥发组成含量比进料的含量高。 精馏段的作用：使气相浓度不断变高，即不断增浓，以得到合格的塔顶产品； 提馏段：进料板（包括进料板）以下的塔板，物系的难挥发组成含量比进料的含量高。 提镏段作用：浓缩难挥发组分以在塔底得到较纯的难挥发组分。 * 6.4.3 塔板的作用和理论板概念 n-1 n n+1 xn yn+1 xn-1 yn 相邻塔板上的组成 提供气液分离的场所，每一块塔板是一个混合分离器，经过若干块塔板上的传质后（塔板数足够多），即可达到对溶液中各组分进行较完全分离的目的。 1. 塔板的作用 tn-1＜tn＜tn+1 yn＞yn+1 xn＜xn-1 * 第n板 是指离开该板的气液两相互成平衡的塔板。 2. 理论板 特点：离开该板的气相组成yn与液相组成xn符合