化工原理多媒教体案.ppt

化工原理多媒体教案;;第一节 概述;二、蒸馏分类;第二节 双组分溶液气液相平衡 ;1、压力分率 2、体积分率 一、气液相平衡 拉乌尔定律：在一定温度下，溶液上方某组分的平衡分压等于此组分在该温度下的饱和蒸汽压乘以其在溶液中的摩尔分率。 即 p = p0x 1、泡点方程 pA =pA0xA pB = pB0xB p = pA+ pB =pA0xA+ pB0 xB = PA0xA+PB0(1-xA) ;2、露点方程 二、气液平衡相图 1、温度—组成图 在总压一定的条件下，将T—X、T—Y 关系标绘在同一直角坐标系中，即得到T—X—Y图，T为纵坐标，以液相组成或气相组成为横坐标。 ;2、相平衡图 对于大多数溶液，达到平衡时，气相轻组分的浓度总大于液相浓度，故平衡线位于对角线上方。平衡线偏离对角线愈远，该溶液愈易分离。; 纯液体及理想溶液中任一组分的挥发度都等于它在纯态时的饱和蒸汽压，随温度而变化，因而使它在蒸馏计算中用起来很不方便，故引出相对挥发度的概念。 二 相对挥发度 定义：溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比。 α=VA/VB =(PA/xA)/(PB/xB)=yAxB/yBxA 对于理想溶液 α=PA0/pB0 精馏塔各截面的 α变化不大可视为常数，计算可取平均值 当α=1时，y=x ，不能用普通精馏方法分离该混合物。 当α1时，yx ,能用普通精馏方法分离该混合物, α越大，越易分离。;第三节 蒸馏方式 ; 设某一瞬间釜液量为W,组成x,经过dt时间后,蒸出液为dW,组成为y,则釜内剩余液体量为W-dW,组成为x-dx.对易挥发组分物料衡算得:;二、平衡蒸馏;热量衡算：;三、 精馏 精馏是多次而且同时运用部分气化和部分冷凝的方法，使混合液较完全分离，获得接近纯组分的单元操作。 （一 ）精馏原理 1 多次部分气化和多次部分冷凝;如此类推，最终可得难挥发组分浓度低，易挥发组分接近于纯组分的气相。 多次部分汽化 将组成为X1 的饱和液体加热T2 （J 点），使其部分气化，这时又出现新的气液平衡，将气液两相分开，液相组成为X2’ 。再将组成为X2’ 的饱和液体部分气化，如此类推，最终可得易挥发组分浓度很低，接近于纯净的难挥发组分的液相。;x3; （二）精馏塔 1、分类： 板式塔：泡罩塔、浮阀塔、筛板塔。 填料塔：塔内充填一定高度的填料。 2、塔板的作用：气液两相传质，传热的场所。 3、筛板塔中n层板上的操作情况;鞍环填料;（三）精馏流程： 再沸器 冷凝器 加料板;第四节 双组分连续精馏的分析和计算 ;6—8 精馏塔的操作线方程 一、理论板的概念及恒摩尔流假定 1、理论板：离开这块板的气液两相互成平衡，而且塔板上的液相组成也可视为均匀一致。 2、恒摩尔流假定： （1）恒摩尔气化：精馏操作时，在精馏塔的精馏段内每层塔板的上升蒸汽摩尔流量都是相等的，提馏段也是这样。但两段的上升蒸汽摩尔流量不一定相等，即: V1=V2=V3=…=Vn=V V1’=V2’=V’3=…=V’n=V’ （2）恒摩尔溢流：精馏操作时，在塔的精馏段内，每层塔板下降的液体摩尔流量都是相等的，提馏段也是这样。但两段的液体摩尔流量不一定相等。即： L1 =L2 =…=Ln=L L1’=L2’=L3’=…=Ln’=L’ 3恒摩尔流假定成立的条件： （1） 各组分的摩尔气化潜热相等。 （2） 气液接触因温差交换的显热可以忽略。;（3） 塔设备保温良好，热损失可以忽略。 二 精馏段操作线方程 按图作物料衡算 总物料衡算 V = L + D 易挥发组分量 Vyn+1=Lxn+DxD 令 L/D=R 化简为 物理意义：在一定的操作条件下，精馏段内任意第n层板下降的液相组成Xn与其相邻的下一层塔板上升蒸汽的气相组成Yn+1 之间的关系。 在稳定条件下，D、XD为定值，根据恒摩尔流假定L为定值,R为定值，Y与X成线性。 ;1 、斜率为R/（R+1），截矩为XD /（R+1）绘于 X—Y相图上。 2 、两点法（0，XD /（R+1））、（XD，XD） R----回流比 L=RD V=L+D=（R+1）D L/V----液气比 L/V=R/（R+1） R越大L/V越大。Yn+1 ≥ xn 三 提馏段操作线方程 总物料衡算 L’=V’+W 易挥发组分 L’Xm’=V`Ym+1’+WXW ;物理意义：在一