《化工原理》.ppt

概述（Introduction） 6.1 双组分溶液的气液相平衡关系(Vapor-liquid equilibria in binary systems) 6.2.2 汽液相平衡图（equilibrium diagram） 汽液相平衡图（equilibrium diagram） 3. 汽液平衡关系式的表示方法 6.1.3 相对挥发度（Relative volatility） 6.2 平衡蒸馏与简单蒸馏 6.2 平衡蒸馏与简单蒸馏 6.2 平衡蒸馏与简单蒸馏 6.2.2 简单蒸馏 6.2.2 简单蒸馏 精馏：将由挥发度不同的组分所组成的混合液，在精馏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。 6.2 精馏原理 3. 定义 图6-6所示的为精馏塔的模型，目前工业上使用的精馏塔是它的体现。塔中各级的易挥发组分浓度由上至下逐级降低，而温度逐步增高。当某级的浓度与原料液的浓度相同或相近时，原料液就由此级进入。 图 6-6 精馏塔模型 图6-7是以筛板塔为例，由精馏塔模型转变为实际精馏塔的一段。 图 6-7 精馏塔的一段 6.2.3 精馏塔的操作情况 精馏操作在直立圆形的精馏塔内进行. 塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料, g--l 两相传质可以是微分接触式或逐级接触式. 传质设备对吸收和蒸馏过程通用. 本章以逐级接触的板式塔为重点. 6.2 精馏原理 图6-8所示的为泡罩塔中任意第n层板上的操作情况. 进入第板的气相浓度和温度分别为yn+1和tn+1，液相的浓度和温度分别为xn-1和tn-1，二者互不平衡, yn+1xn-1, tn+1tn-1 ---存在温度差和浓度差---传质和传热. 其结果: 图 6-8 泡罩塔的操作情况 1) 气相部分冷凝, 使其中难挥发组分转入到液相中； 2) 气相冷凝放出潜热传给液相, 使其部分气化, 其中的部分易挥发组分转入到气相, 结果: xnxn-1,ynyn+1。 理论板: 气.液两相在塔板上充分接触.混合, 进行传质.传热后,两相组成均匀且离开塔板的气.液两相呈相平衡关系.显然,在相同条件下, 理论板具有最大的分离能力, 是塔分离的极限. 6.2 精馏原理 6.2.4 精馏流程 图 6-9 连续精馏流程 典型的连续精馏流程如图6-9所示.预热到一定温度的原料液送入精馏塔的进料板,在每层塔板上, 回流液体与上升蒸气互相接触, 进行热和质的传递. 塔顶冷凝器的作用: 获得塔顶产品及保证有适宜的液相回流.再沸器的作用: 提供一定量的上升蒸气流. 对于间歇精馏: 原料液一次加入塔底, 只有精馏段. 精馏段:加料板以上的塔段.上升汽相中重组分向液相传递，液相中轻组分向汽相传递，完成上升蒸气轻组分精制。 提馏段:加料板及其以下的塔段.下降液体中轻组分向汽相传递，汽相中重组分向液相传递，完成下降液体重组分提浓。 6.3 双组份连续精馏的计算 １．确定产品的流量和组成. ２．确定精馏塔的类型, 如选择板式塔或填料塔. 根据塔型, 求算理论板层数或填料层高度. ３．确定塔高和塔径. ４．对板式塔, 进行塔板结构尺寸的计算及塔板流体力学验算; 对填料塔, 需确定填料类型及尺寸, 并计算填料塔的流体阻力. ５．计算冷凝器和再沸器的热负荷, 并确定两者的类型和尺寸. 本章的核心内容 双组分连续精馏塔的工艺计算主要包括以下内容： 本节重点讨论前两项,其中3). 4) 项内容将在第8章详细讨论.5 ) 项属于传热问题, 在第4章已做过讨论. 6.3 双组份连续精馏的计算 6.3.1 恒摩尔流假设 在设计中, 先求得理论板层数, 然后结合塔板效率予以校正，即可求得实际板层数。 对于一个理论板, 离开该板的气液两相组成（yn与xn）的确定可通过相平衡关系. 如果再能确定下降液体的组成xn及下一层板上升蒸气组成yn+1之间的关系, 那么整个塔内个各板的组成可逐板算出, 板数即为指定分离要求下的理论板层数. 操作关系: yn+1 与xn之间的关系, 由精馏条件来确定, 精馏的特征方程. 恒摩尔流假定:对整个精馏塔, 每层板上升蒸汽摩尔流率相等，每层板下降液体摩尔流率相等。 由于精馏过程是涉及传热和传质的过程,相互影响的因素较多, 引入恒摩尔流假定, 使得连续精馏过程计算大大简化。 塔板上有多少摩尔的蒸汽冷凝