化工原理——精馏课件.ppt

下册第1章 蒸馏与精馏 Distillation and Rectification;蒸馏的有关基本概念;1.1 概述;;定义：将液体混合物加热造成气、液两相物质，利用物系 中各组分挥发度不同的特性而实现分离的目的。;蒸馏----当生产上对产品的纯度要求不高，只需要初 步分离时采用的分离方法；;按蒸馏的方法或产品要求不同，可以分为： ;根据操作的压力，可以分为：;;1.2 蒸馏原理——气液相平衡vapor-liquid phase equlibrium;理想物系----液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律； 气相为理想气体，遵循道尔顿分压定律 的混合物系;拉乌尔定律： 一定温度下，理想溶液上方气相中任意组分i 的分压pi等于该纯组分在该温度下的饱和蒸气 压pio与它在溶液中的摩尔分率xi的乘积。;假设系统的总压为p ，则;纯组分的po与t的关系通常可由Antonine方程表示： ;双组份理想溶液的气液平衡相图;;双组份非理想物系的气液相平衡;1、非理想溶液;非理想溶液引入活度系数γ来修正对拉乌尔定律的偏差;;2、非理想气体;挥发度与相对挥发度volatility and relative volatility;对于双组分理想溶液，则有： ;如果操作压强不高，气相遵循道尔顿分压定律，则： ;计算时α可取操作温度范围内的平均值，或者取两个纯组分在各自沸点下的相对挥发度的几何平均值;yB=1-yA，xB=1-xA ;① 由α可求出一系列温度下的y、x数据;1.3.1 平衡蒸馏（闪蒸馏）Flash Distillation;2、平衡蒸馏过程计算;设液化率q=W/F，液相产物占总加料量F的分率;;减压后，液体部分气化所需的热量来自于物料放出的显热，设分离器中的平均温度为te ，平均摩尔气化热为r kJ/kmol;1.3.2 简单蒸馏 Batch Distillation;2、简单蒸馏的特点： ;3、简单蒸馏计算;改进;1.4 精馏 rectification;1.4.2 精馏原理及流程;;;连续精馏的流程;;间歇精馏流程;1.5 连续精馏的计算任务;1.5.1 理论板的基本假设;连续精馏的实现----全塔的操作情况;5. 进料的位置：不在塔顶，也不在塔底;1.5.2 物料衡算与操作线方程;通常已知进料量F及其组成xF，根据对馏出液（塔顶产品）和残液（塔底产品）的组成xD、 xw的要求，可求出馏出液和塔底残液量。;2 、精馏段物料衡算和操作线方程;;或者：下一块塔板上升蒸气与上一块塔板回流液中 易挥发组分的含量的关系。;3、 提馏段物料衡算和操作线方程;根据假设：提馏段各层塔板上升的蒸气量V ′均应相等，从各层塔板下降的液体 量L ′也相等。;∵在连续精馏过程中L′、W、xw保持不变;⑤加料液已成为温度高于露点的过热蒸气，即过热 蒸气进料;1.5.3 进料热状况的影响;以泡点进料为例：;泡点进料时提馏段的操作线;精馏段操作线和提馏段操作线的交点方程----q线方程;则：F I F-[L’ - L]I L =[V-V’]I V;∴精馏段和提馏段的气液流量之间的关系：;如何求精馏段与提馏段操作线交点的轨迹，即q线方程;∴精馏段操作线与q线的交点也是q线与提馏段操作线的交点 。;操作线的作图步骤;;斜率;;q线位于第二象限内， 如ef3;提馏段的回流液的量为： L’ = L 蒸气量为： V = V’ +F;提馏段的回流液： L’ ＜ L ， 蒸气： V ＞ V’ +F，;1.5.4 理论塔板数的求法;精馏段的理论塔板数;在塔釜内，xw和yw是处于相平衡状态，∴塔釜也起一块理论板的作用，计算时应考虑到塔釜的作用。;总的理论塔板数为n-1+m（不包括塔釜） ;例：苯-甲苯混合液，含苯50%（摩尔%），要求塔 顶产品组成为xD=0.95,塔底产品组成xW=0.05， 选用R=2，泡点进料，试用逐板计算法求理论 塔板数NT。已知αm=2.45;(3)提馏段操作线方程为：;第一块板:y1=xD=0.95，∴由平衡关系得x1=0.886 第二块板: y 2=0.667x1+0.317=0.908, 由平衡关系得x2=0.801 第三块板: y 3=0.667x2+0.317=0. 851, 由平衡关系得x3=0.700 第四块板: y 4=0.667x3+0.317=0.784,