化学工程基础第6章精馏-1课件.ppt

第六章 精馏 ;利用液体混合物中各组分挥发度不同的性质，对液体混合物进行多次部分气化和部分冷凝相结合的操作后，就会使气相中易挥发组分的含量越来越高，而液相中难挥发的组分的含量也越来越高，从而达到分离混合物的目的。 ;乙醇-水体系的蒸馏分离;按蒸馏方式 ;简单蒸馏或平衡蒸馏：一般用在混合物各组分挥发性相差大，对组分分离程度要求又不高的情况下。 精馏：在混合物组分分离纯度要求很高时采用。 特殊精馏：混合物中各组分挥发性相差很小，或形成恒沸液（azeotrope），难以或不能用普通精馏加以分离时，借助某些特殊手段进行的精馏。 间歇精馏：多用于小批量生产或某些有特殊要求的场合。 连续精馏：多用于大批量工业生产中。;常压蒸馏：蒸馏在常压下进行。 减压蒸馏：用于常压下物系沸点较高，使用高温加热介质不经济或热敏性物质不能承受的情况。减压可降低操作温度。 加压蒸馏：对常压沸点很低的物系，蒸汽相的冷凝不能采用常温水和空气等廉价冷却剂，或对常温常压下为气体的物系（如空气）进行精馏分离，可采用加压以提高混合物的沸点。 多组分精馏：例如原油的分离。 双组分精馏：例如乙纯-水体系的分离。 本章着重讨论常压下双组分连续精馏。其原理和计算方法可推广应用到多组分体系。 ;7;§1 气液相平衡 ;古老的烧酒制作过程 （1）粬的制作——发酵过程（获得菌种） （2）粗酒的制作——将酒粬与蒸熟的米饭，按一定比例混合发酵，制成酒、水、酒糟的糊状混和物（生物降解）。 （3）酒的提纯——蒸馏操作过程。 ; 　　锅为汽化器，顶盖为冷凝器。 ;为什么能使乙醇增浓？ 主要因为乙醇比水的沸点低（或说乙醇比水的挥发度高）。这样蒸汽中乙醇的含量YA高于粗酒中乙醇的含量XA ，即YAXA。蒸汽冷凝之后，就得到乙醇含量高的酒。 yA——蒸汽中乙醇所占的摩尔分率;1-1 x-y相图;在一定的温度下，溶液上方任意组分的蒸汽分压，等于该纯组分在同温度下的蒸汽压与该组分在溶液中的摩尔分率之乘积。 道尔顿分压定律： pA=yA.P pB=yB.P;t-x-y图 ;如图所示，对于一定组成的溶液（x1）加热到与t-x相交的点，即出现第一个气泡，所以t-x线亦称泡点线。 对于组成为y1的蒸汽，冷却至与t-y线相交，出现第一个露珠，所以称t-y线为露点线。 若t-x线与t-y线重合，则表示该溶液不能分离。若两线相距愈远，则表示愈易分离。 ;若为二元理想溶液，t-x-y图可利用计算方法求得： ;x-y图 ;1-2 气-液相平衡方程 ;相对挥发度——各组分的挥发度之比，称为组分间的“相对挥发度”。 ;通常定义易挥发组分挥发度与难挥发组分挥发度之比为相对挥发度。这样定义的α ，则α 1 。 ;由式（II）得知，当α=1时，表示该二元溶液不能用精馏的方法分离。 x , y一般表示为易挥发组分浓度。 ;由 ;? ;常见的精馏塔分板式、填料式。 板式安装有若干层塔板，每层塔板上保证有一定的液层高度，气、液两相通过塔板进行部分气化和部分冷凝。 填料塔内充填一定的填料层，气、液两相在被润湿的填料表面上进行部分气化和部分冷凝。; 液体混合物经过多次部份汽化后可变为高纯度的难挥发组分 。; 气体混和物经过多次部分泠凝后可变为高纯度的易挥发组分。;精馏基本原理;2-2 精馏流程 ;29;无回流多次简单蒸馏图;在上图中，对第i釜作物料衡算： 众所周知，只有同时满足式（I）和式（II），才可称为稳定操作。我们分两种情况进行分析： ; 众所周知，只有同时满足式（I）和式（II），才可称为稳定操作。我们分两种情况进行分析： 若式（I）成立，即式（II）不能成立。 若式（II）成立，即式（I）不能成立。 据此分析，由于实际中， 式（I）和式（II）不能同时成立。所以，图中的流程是不稳定操作。即，无回流的多次简单蒸馏是不稳定操作。;有回流的多次简单蒸馏 ;连续精馏流程 ;原料从加料板被送入精馏塔后，在加料板上与上层塔板下降的回流液混合后，逐板下降，直达塔底，一部分进入再沸器气化，上升与回流液接触，直达塔顶。每层不断进行传热与传质过程。随着原料的进入，易挥发的组分含量高的馏出液产品和难挥发组分含量高的塔底产品连续不断地从塔顶和塔底分别排出。 ;;间隙式精馏塔 ;§3 双组分连续精馏的物料衡算和能量衡算 ;3-1 恒物质的量流假定;理论板——假设离开该板（第n块板）的上升蒸汽组成yn和板上（第n块板）下流液体组成xn互成平衡，该板称之为理论板。 ; 恒物质的量气化 假定精馏塔没有物料的出与进，每层塔板上上升气流的物质的流量相等。即内每层塔板上升蒸汽的摩尔流