化工基础(张四方)第四章精馏解析.ppt

注意：工业用精馏塔内由于塔顶的液相回流和塔底的汽相回流，为每块塔板提供了汽、液来源。 塔板的作用是提供气液分离的场所；每一块塔板是一个混合分离器，并且足够多的板数可使各组分较完全分离。因此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。 塔板的作用 回流的作用 回流的主要作用就是提供不平衡的汽液两相，而构成汽液两相接触传质的必要条件。 吸收 * 回流的作用 从上面所讨论的精馏操作不难看出，精馏区别于蒸馏就在于精馏有“回流”，而蒸馏没有“回流”。 回流包括塔顶的液相回流与塔釜部分汽化造成的气相回流。 塔顶回流为第一块塔板提供浓度适合的液相，塔釜气相回流为最下一块塔板提供浓度适合的气相，使每一块塔板上气液传质的基本条件得以形成，所以回流是构成汽、液两相接触传质使精馏过程得以连续进行的必要条件。若塔顶没有液相回流，或是塔底没有再沸器产生蒸汽回流，则塔板上的气液传质就缺少了相互作用的一方，也就失去了塔板的分离作用。因此，回流液的逐板下降和蒸汽的逐板上升是实现精馏的必要条件。 思考：为什么只需要部分回流而不必全部回流？（唯有如此，塔顶和塔底才有产品，否则没有工业意义） 吸收 * 精馏段：加料位置以上，自下而上气相中轻组分浓度提高，完成了上升蒸汽的精制（即除去重组分 ） 提馏段：加料位置以下（若为板式塔，则包括加料板），自上而下实现下降液体中重组分的提浓（即提出了轻组分 ） 吸收 * 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、实际塔板数等。 4-3 连续精馏物料衡算 计算的主要对象：精馏塔的理论塔板数。 理论塔板：具有理想的传质条件，气液相充分接触，换热、传质均达到平衡状态的塔板。即无论进入此板的气、液相组成如何，离开时气液相必须达到平衡。它可以作为衡量实际塔板分离效果的一个重要依据和标准。 吸收 * 4-3.1 全塔物料衡算 总物料衡算： F=D+W 易挥发组分衡算： F xF=D xD+W xw 原料液 F , xF , IF 馏出液 D , xD , ID 釜残液 W , xW , IW L V V’ L’ 馏出液的采出率 釜液的采出率 ①由全塔物料衡算知，在F、xF、D、xD、W、xW 6个变量中任意4个量已知，则另外2个变量的值已被唯一地确定。 讨论： 塔顶易挥发组分回收率： 塔底难挥发组分回收率： ②规定塔顶、塔底产品组成xD、xW 时，即规定了产品质量，则可计算产品的采出率D/F及W/F。换言之，规定了塔顶，塔底的产品质量，产品的采出率 D/F及W/F 不再能自由选择；规定塔顶产品的采出率D/F ，则塔底产品的质量xW 及采出率W/F 不能自由选择；规定塔底产品的采出率W/F 和质量xW ，则塔顶产品的质量xD 及采出率 D/F 不能再自由选择。 ③在规定分离要求时应使 根据 吸收 * 4-3.2 操作线方程 设计连续精馏塔，首要的问题是计算为完成一定的分离任务，达到一定的分离要求，所需要的塔板数。而要解决这个问题，就得找出相邻两板间气液两相浓度的对应变化关系。表达这个关系的方程称为操作线方程，可通过物料衡算推导出来。 1、基本假定 由于精馏过程比较复杂，推导操作线方程时，需作适当的简化处理，故提出以下两个基本假定。 （1）恒mol气化 在精馏段内，单位时间内从每块塔板上升蒸气的mol数都相等。在提馏段也是一样，但两段的上升蒸气mol数不一定相等。 在精馏段：V1=V2=…=Vn=V 　　　　 mol数 在提馏段：V1＇=V2＇=…=Vn＇=V＇ mol数 但V不一定等于V＇ 吸收 * （2）恒mol溢流 在精馏段内单位时间内从每块塔板下降的液体的mol数都相等，在提馏段也一样，但两段的下降液体mol数不一定相等。 在精馏段： L1=L2=…=Ln=L mol数 在提馏段：L1＇=L2＇=…=Ln＇=L＇ mol数　 但L不一定等于L＇。 上述假设的恒mol流要能成立，就必须是：有１mol蒸气冷凝，相应地就有１mol液体气化。 保证以上两个基本假定成立的条件是： ①塔的热损失可以忽略不计（塔设备保温好，无热损失）。 ②在气液相接触时，由于温度不同造成的显热变化可以忽略不计。即相邻两板间的温度差忽略不计。 ③各组分的气化潜热接近相等。 吸收 * 2、精馏段操作线方程 精馏段的作用：利用回