化工原理-精馏课件.ppt

6. 精馏 本章重点及难点内容 掌握双组分理想溶液气液相平衡的各种表达形式； 掌握进料的不同热状况及其对精馏操作的影响； 掌握两组分连续精馏塔理论塔板数的的图解法； 掌握回流比对精馏过程的影响； 了解简捷法求理论板层数的方法； 了解各种类型的塔板的特点及性能，掌握筛板塔的流体力学性能。 6. 概述 蒸馏：利用液体混合物各组分挥发度的不同，使其部分气化，从而达到分离的单元操作 易挥发组分：沸点低的组分，又称为轻组分 难挥发组分：沸点高的组分，又称为重组分 蒸馏的分类 按操作方式分：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏 按组分数目分：双组分蒸馏及多组分蒸馏 按操作压力分：常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏 按操作流程分：连续蒸馏和间歇蒸馏 6.1 理想溶液的气液相平衡 精馏与吸收的对比 操作过程中相态的变化：精馏时两相同时产生，而吸收是操作前已经是两相； 操作结果的不同：精馏能得到较为纯净的分离产物，而吸收则必须通过后续的进一步处理才能得到较纯净的物质； 传质的方向不同：精馏过程中既有气相传质，也有液相传质，而吸收一般只有气相中溶质分子进入吸收剂中，属于单向传质。 6.1 理想溶液的气液相平衡 蒸馏是气液两相间的传热和传质过程 气液相平衡关系是指溶液与其上方蒸汽达到相平衡时，汽液相间组成、温度和压强的关系。 气液相平衡关系是分析蒸馏原理和进行设备计算的理论基础，过程以两相达到平衡为极限 气液相平衡关系可用 p（分压）— x 或 t — x（或 y ）或 x — y 的函数关系或相图来表示。 6.1 理想溶液的气液相平衡 6.1.1 相平衡——拉乌尔定律 6.1 理想溶液的气液相平衡 6.1.2 相平衡——相图 t — x （或 y） 图（温度—组成图） 6.1 理想溶液的气液相平衡 y — x 图（气液组成关系图） 6.1 理想溶液的气液相平衡 6.1.2 相平衡——相平衡方程 纯液体的挥发度：该液体在一定温度下的饱和蒸气压。 溶液中各组分的挥发度：该组分在蒸气中的分压和与之相平衡的液相中的摩尔分率之比。 相对挥发度：是指溶液中两组分挥发度之比，常以易挥发组分的挥发度为分子。 6.1 理想溶液的气液相平衡 相平衡方程 6.2 精馏原理 6.2.1 精馏工艺 精馏流程（熟悉相关的概念） 原料液（进料）、馏出液（产品）、回流液和釜液； 冷凝器（分凝器、全凝器）、再沸器（塔釜加热）； 加料板、精馏段和提馏段 6.2 精馏原理 6.2.2 精馏原理 一次部分气化和部分冷凝 y1xFx1y1——加热原料液时产生的第一个 气泡的组成。x1——经过一次气化后原料剩下的液体的组成。 6.2 精馏原理 多次的部分气化和部分冷凝 6.2 精馏原理 有回流的多次部分汽化、冷凝 6.3 双组分连续精馏塔的计算 涉及的主要问题： 全塔物料衡算、恒摩尔流假设、操作线方程 、q线方程、（最小）回流比 、适宜回流比 、（最少）理论塔板数、全塔效率、实际塔板数 6.3 双组分连续精馏塔的计算 6.3.1 全塔物料衡算 总物料： F=D+W 易挥发组分： F xF=D xD+W xw 应用见P263例7－1 6.3 双组分连续精馏塔的计算 6.3.2 恒摩尔流的假设 塔顶采用全凝器，塔釜间接加热 离开每块塔板的气液相达到平衡 每段各板上的气液摩尔流量各自恒定（不一定相等） 满足恒摩尔流的 条件 各组分的摩尔汽化潜热相等； 气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略； 塔设备保温好，无热损失。 6.3 双组分连续精馏塔的计算 6.6.3 操作线方程 研究相邻两块塔板 气液组成之间的关系 精馏段——操作方程 对精馏段作物料衡算 V=L+D V yn+1=L xn+ D xD 6.3 双组分连续精馏塔的计算 6.3 双组分连续精馏塔的计算 提馏段操作线方程对提馏段物料衡算 L’=V’+W L’ xn =V’ ym+1+ W xw 6.3 双组分连续精馏塔的计算 由于提馏段下降液体量L’不易确定，所以提馏段操作线的实际应用价值不大。但提馏段操作线一定通过C点（xW，xW）（间接蒸汽加热方式） 操作线的应用举例详见教材P265 例 7－2、例 7－3 6.3 双组分连续精馏塔的计算 6.3.4 进料热状况——q 线方程 提馏段操作线不易确定，但可以通过两条操作线的交点（轨迹）来确定（两点一线） 精馏段操作线：V yn+1=L xn+ D xD…………………………A 提馏段操作线： L’