第5章传质.ppt

5.5 蒸馏 蒸馏分离 的目的和依据 目的：对液体混合物的分离，提取或回收有用组分 依据：液体混合物中各组分挥发性的差异 双组分溶液的气液相平衡 理想体系 --平衡的汽液相分别为理想溶液和理想气体 液相遵循拉乌尔定律； 气相遵循道耳顿分压定律 拉乌尔定律（ Raoult’s Law） 道尔顿分压定律： 气液平衡关系的表达（2）平衡常数 气液平衡关系的表达（3）相对挥发度 非理想体系平衡关系 多数非理想情况是指：常压下或压力不太高的情况下，通常气相可以看作理想气体（服从分压定律），而液相为非理想溶液（不服从拉乌尔定律） 通过活度系数对拉乌尔定律进行修正 活度系数的计算（1）二元体系的Van Larr方程 活度系数的计算（2）溶解度参数法 蒸馏的原理 简单蒸馏 进料被加热至部分气化，使气液两相迅速分离（一次平衡） 理论板的概念和恒摩尔流的假设 理论板：离开塔板的蒸汽和液体呈平衡的塔板。 恒摩尔流的假设: （1）两组分的摩尔汽化潜热相等； （2）两相接触因两相温度不同而交 换的显热可忽略不计； （3）塔设备保温良好，热损失可以忽略不 计 双组份体系精馏简捷计算 回流比与最小回流比 实际操作回流比和理论级数 由操作费用和基建费用权衡，R/Rm=1.2-1.5求出实际操作回流比R，在图上查得 由已知Sm从中得实际操作理论级数S。 或者由S/Sm=2，求得 ，在图上查得 ，由已知Rm从中得到实际操作回流比R。 进料板位置 双组份体系精馏图解法 5.6 液-液萃取 利用溶质在两种溶剂中的溶解度不同使溶质和溶剂分离 处理热敏性物料，用其它方法不易分离的物料等 三角坐标图与三角相图 杠杆规则 浓度为R的混合液与浓度为E的混 合液混合，其浓度为M。M点 必位于连接RE的直线上。 其质量比 当然，如果加入纯溶 剂，原理同样适用 溶解度曲线 辅助线 已知M点，如何确定共轭的ER点？ 溶解度曲线由实验得到，其上必有若干对已知的共轭相。由已知的共轭相作辅助线 分配系数 分配曲线 yA随xA的变化规律 单级萃取的计算 原料液与萃取剂同时加入混合器，充分接触后分离澄清。可以连续操作，亦可间歇。 利用杠杆规则 相图已知 从图上可以读出萃取液、萃余液和总浓度 根据杠杆原理可以求得加入溶剂量、萃取液及萃余液的量 1在yx图上作气液平衡线及对角线； 2在图上依次定出进料组成xF，塔顶xD塔釜xW组成； 3在yx图上根据不同进料状况作q线； 4求最小回流比和操作回流比, 5根据已知回流比定出精馏段操作线方程在图上标出 5根据已知回流比定出精馏段操作线方程在图上标出 6精馏段操作线与q线的交点与对角线上xW点相连，得提馏段操作线 7由a点出发，在平衡线与操作线之间作阶梯，到跨过c点为止， 所得阶梯数即理论板数，跨过e点的板即进料板 xn~yn符合平衡关系； yn +1~ xn符合操作关系。 塔顶设全凝器，泡点回流。 塔顶全凝器 精馏段（n-1）块板，第n块为加料板。 精馏段： F, xF D, xD W, xW yW m-1 1 2 n x1 x2 xn xm-1 y2 y1 ym-1 双组份体系精馏逐板计算法 精馏段操作线： 平衡线： 1、全塔效率E NT:不包括塔釜 塔效率 2、单板效率(莫弗里板效率)Emv, EmL xn* xn xn-1 yn* yn yn+1 将答案代入 如图a,b,c，M点均表示40%A，30%B，30%S 特点： 坐标为质量分率 只考虑浓度关系，无量的概念（在添加ABS中任意组分，浓度发生变化，相图仍然适用） 通常B表示原溶剂，S表示萃取剂，A表示溶质 解： (1) 因混合气中氨含量很少，故 实际吸收剂用量L=1.4Lmin=1.4×35.4=49.8kmol/h (2) （2）等板高度法 理论级:不平衡的气液两相在一段填料层内相互接触， 离开该段填料的气液两相达到相平衡，此段填 料为一个理论级。 Z=HETP×NT NT——完成分离任务所需的理论级数。 HETP——等板高度。 等板高度：分离效果达一个理论级所需的填料层高度。 1. 图解法求NT 步骤：1）画平衡线OE， 操作线AB； Y1 X0 X1 Y2 X2 Y3 X3 Y4 A B o E 2) 从A