《化工传质与分离过程》第三章蒸馏要点.ppt

* * 第三章 蒸 馏 3.1 蒸馏过程概述 3.2 两组分溶液的汽液平衡 3.3 平衡蒸馏与简单蒸馏 3.3.1 平衡蒸馏 3.3.2 简单蒸馏 一、简单蒸馏装置 二、简单蒸馏的特点及其应用 三、简单蒸馏过程的计算 简单蒸馏为非稳态过程。因此，简单蒸馏的计算应该进行微分衡算。 设在某瞬间τ 釜液量为L，kmol 釜液组成为 x 经时间 釜液量为L - dL，kmol 釜液组成为 x - dx 馏出量 dD ，kmol 馏出组成为 y 总物料衡算 易挥发组分衡算 联立以上两式，并略去二阶无穷小量得 三、简单蒸馏过程的计算 设 积分 得 三、简单蒸馏过程的计算 简单蒸馏过程 物料衡算关系 初始时，釜液量为F， 组成为xF 。 结束时，釜液量为W，组成为xW。 设汽液平衡关系为 积分，可得 三、简单蒸馏过程的计算 馏出液的平均组成可通过一批操作的物料衡算求得 联立得 三、简单蒸馏过程的计算 馏出液的 平均组成 第三章 蒸 馏 3.1 蒸馏过程概述 3.2 两组分溶液的汽液平衡 3.3 平衡蒸馏与简单蒸馏 3.4 精馏的原理与流程 3.4.1 精馏的原理 一、多次部分汽化和冷凝 平衡蒸馏 简单蒸馏 单级过程 精馏 多级过程 液体混合物的初步分离 进行一次部分汽化 比较 进行多次部分汽化和冷凝 实现液体混合物的完全分离 多次部分汽化和冷凝的 t- x- y 图 A B 二、精馏塔模型 上述的多次部分汽化和冷凝过程是在精馏塔内进行的。 精馏塔 板式塔 塔内装有若干层塔板 填料塔 塔内装有一定高度的填料层 √ 精馏塔模型 塔板上的操作情况 塔板操作分析 tn-1 tn tn+1 yn-1 yn yn+1 xn+1 xn xn-1 第三章 蒸 馏 3.1 蒸馏过程概述 3.2 两组分溶液的汽液平衡 3.3 平衡蒸馏与简单蒸馏 3.4 精馏的原理与流程 3.4.1 精馏的原理 3.4.2 精馏操作流程 一、连续精馏操作流程 化工生产以连续精馏为主。操作时，原料液连续地加入精馏塔内，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（称为釜残液）；部分液体被汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器被全部冷凝，将部分冷凝液用泵（或借重力作用）送回塔顶作为回流液体，其余部分作为塔顶产品（称为馏出液）采出。 连续精馏装置示意图 精馏段 提馏段 1－精馏塔 2－再沸器 3－冷凝器 二、间歇精馏操作流程 与连续精馏不同之处是：原料液一次加入精馏釜中，因而间歇精馏塔只有精馏段而无提馏段。在精馏过程中，精馏釜的釜液组成不断变化，在塔底上升蒸汽量和塔顶回流液量恒定的条件下，馏出液的组成也逐渐降低。当釜液达到规定组成后，精馏操作即被停止。 间歇精馏装置示意图 1－精馏塔 2－再沸器 3－冷凝器 4－观察罩 5－储 槽 第三章 蒸 馏 3.1 蒸馏过程概述 3.2 两组分溶液的汽液平衡 3.3 平衡蒸馏与简单蒸馏 3.4 精馏的原理与流程 3.5 两组分连续精馏的计算 3.5.1 计算的基本假定 一、理论板的假定 理论板的概念 用作衡量实际板分离效率的依据和标准。通常，在工程设计中，先求得理论板层数，再用塔板效率予以校正，即可求得实际塔板层数。 离开该板的汽液两相互成平衡； 塔板上各处的液相组成均匀一致。 理论板提出的意义 1.恒摩尔汽流 精馏段 提馏段 注意：两段上升的汽相摩尔流量不一定相等 。 二、恒摩尔流假定 精馏段中上升 蒸汽摩尔流量 提馏段中上升 蒸汽摩尔流量 2.恒摩尔液流 精馏段 提馏段 二、恒摩尔流假定 注意：两段下降的液相摩尔流量不一定相等 。 精馏段中下降 液体摩尔流量 提馏段中下降 液体摩尔流量 恒摩尔流动的假定成立的条件 恒摩尔流动虽是一项简化假设，但某些物系能基本上符合上述条件，因此，可将这些系统在精馏塔内的汽液两相视为恒摩尔流动。后面介绍的精馏计算均是以恒摩尔流为前提的。 混合物中各组分的摩尔汽化潜热相等； 塔设备保温良好，热损失可以忽略。 二、恒摩尔流假定 第三章 蒸 馏 3.5 两组分连续精馏的计算 3.5.1 计算的基本假定 3.5.2 物料衡算与操作线方程 一、全塔物料衡算 精馏塔各股物料(包括进料、塔顶产品和塔底产品)的流量、组成之间的关系可通过全塔物料衡算来确定。 精馏塔的物料衡算 原料液 馏出液 釜残液 总物料衡算 易挥发组分衡算 馏出液采出率