化工原理精馏1-2讲解.ppt

第九章 蒸 馏 9.1 蒸馏过程概述 9.2 两组分溶液的气液平衡 9.2.1 两组分理想物系的气液平衡 9.2.2 两组分非理想物系的气液平衡 9.3 平衡蒸馏与简单蒸馏 9.3.1 平衡蒸馏 选读 一、平衡蒸馏装置 将混合液在压力P1下加热，然后通过减压阀使压力降低至P2后进入分离器。过热液体混合物在分离器中部分汽化，将平衡的气、液两相分别从分离器的顶部、底部引出，即实现了混合液的初步分离。 平衡蒸馏的原理 平衡蒸馏为单级蒸馏操作。 闪蒸 平衡蒸馏装置简图 1.加热器； 2.减压阀； 3.分离器。 二、平衡蒸馏过程的计算 1.物料衡算 总物料衡算 易挥发组分物料衡算 气相产品的流量为 设 则 整理得 直线 方程 斜率 过点 液化率 汽化率 平衡蒸馏中气液 相组成的关系式 二、平衡蒸馏过程的计算 2.热量衡算 对加热器作热量衡算，忽略热损失，得 对减压阀和分离器作热量衡算，忽略热损失，得 整理得 二、平衡蒸馏过程的计算 te分离器中的平衡温度 3.气液平衡关系 平衡蒸馏中，气液两相处于平衡状态，即两相温度相等，组成互为平衡。 在平衡蒸馏中，气液组成关系同时满足平衡 方程与物料衡算方程。 注意 二、平衡蒸馏过程的计算 练 习 题 目 思考题 作业题: 1、2 1.讨论溶液的气液平衡关系有何意义？ 2.挥发度与相对挥发度有何不同？ 3.相对挥发度在精馏计算中有何重要意义？ 4.何为泡点和露点，如何进行计算？ 5.平衡蒸馏的原理是什么？ 第九章 蒸 馏 通过本章学习，应掌握两组分理想物系的气 液平衡关系；精馏的原理与流程；两组分连续精 馏的基本计算方法。了解间歇精馏与特殊精馏过 程。掌握板式塔的结构、塔板类型、板式塔的流 体力学性能与操作特性。 学习目的 与要求 用普通蒸馏法蒸馏乙醇水溶液 油田开采出来的是原油，如何将原油加工成汽油、煤油、柴油、重油呢？ 酿酒厂酿制出了原酒，如何将粗酒加工成600的白酒呢？ 第九章 蒸 馏 9.1 概述 9.1.1 蒸馏的原理及其应用 一、蒸馏过程的原理 蒸馏操作原理 液体混合物 多次部分汽化、多次部分冷凝 各组分挥发度不同 易挥发组分 液相 难挥发组分 相际间的质量传递 易挥发组分 最终气相 气相 液相 液相 气相 气相 最终液相 难挥发组分 蒸发和冷凝合起来就是蒸馏 液体混合物分离 二、蒸馏过程的应用 混合芳烃蒸馏可得到苯、甲苯及二甲苯等。 气体混合物分离 空气液化蒸馏可得到纯态的液氧和液氮等。 固体混合物分离 固体脂肪酸加热融化后用蒸馏方法分离。 加压液化 加热熔化 第九章 蒸 馏 9.1 概述 9.1.1 蒸馏的原理及其应用 9.1.2 蒸馏的特点及其分类 一、蒸馏分离的特点 通过蒸馏分离可以直接获得所需要的产品 蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离 蒸馏操作耗能较大，节能是个值得重视的问题 蒸馏分离具有以下特点 适用范围广，可分离液态、气态或固态混合物 按蒸馏操作方式分类 蒸馏 按蒸馏操作流程分类 二、蒸馏过程的分类 简单蒸馏 平衡蒸馏 精 馏 特殊精馏 √ 蒸馏 间歇蒸馏 连续蒸馏 √ 按物系中组分数目分类 蒸馏 两组分蒸馏 多组分蒸馏 √ 按操作压力分类 蒸馏 常压蒸馏 加压蒸馏 √ 减压蒸馏 第九章 蒸 馏 9.1 概述 9.2 两组分溶液的气液平衡 9.2.1 两组分理想物系的气液平衡 一、气液平衡相图 1. 温度—组成图 在恒定的总压下，溶液的平衡温度随组成而变，将平衡温度与液（气）相的组成关系标绘成曲线图，该曲线图即为温度一组成图。 t - x –y图 苯－甲苯混合液的 t- x- y 图 气相线 液相线 液相区 气相区 两相区 泡点 露点 2. 气—液相组成图 气—液相组成图直观地表达了在一定压力下，处于平衡状态的气液两相组成的关系，在蒸馏计算中应用最为普遍。 一、气液平衡相图 x –y图 苯－甲苯混合液的 x- y 图 平衡线 对角线 平衡线与对角线之间的距离越大 分离越容易 x1与y1互成平衡 1.拉乌尔定律 二、气液平衡关系式 当理想溶液气液两相呈平衡时，溶液上方组分的分压与溶液中该组分的摩尔分数成正比。 拉乌尔定律 整理，得 泡点方程 气液平衡时液相组成与平衡温度间的关系 二、气液平衡关系式 安托尼 方程 溶液上方的总压 等于各组分的分压之和 2.以平衡常数表示的气液平衡方程 设平衡的气相遵循道尔顿分压定律，即 令 以平衡常数表示 的气液平衡方程 平衡常数 二、气液平衡关系式 代入泡点方程，得 由 露点方程 气液平衡时气相组成与平衡温度间的关系 二、气液平衡关系式 3.以相对挥发度表示的气液平衡方程 挥发度定义 对于理想物系，有 1 挥发度