化工原理蒸馏例题.ppt

例：在常压连续精馏中，分离甲醇—水混合液，原料液组成为0.3，（甲醇摩尔分率，下同）冷液进料（q=1.2），馏出液组成为0.9，甲醇回收率为90%，回流比为2.0，试分别写出以下两种加热方式时的操作线方程。 1) 间接蒸汽加热 2) 直接蒸汽加热。 解： 1)间接蒸汽加热时操作线方程 精馏段操作线方程为： 提馏段操作线方程为： 对易挥发组分 2) 直接蒸汽加热时操作线方程 精馏段操作线方程与1）同 提馏段操作线方程为： 设F=1 kmol/h， 加热蒸汽流量： 讨论： 当 相同时，两种加热方式比较 间接蒸汽加热 直接蒸汽加热 W W NT NT = = 直接蒸汽加热所需理论板数比间接蒸汽加热的多，因为直接蒸汽的稀释作用，故需增多理论板数来回收易挥发组分。 例：在常压连续精馏塔中，分离乙醇—水溶液，组成为xF1=0.6（易挥发组分摩尔分率，下同）及xF2=0.2的两股原料液分别被送到不同的塔板进入塔内，两股原料液的流量之比F1/F2=0.5，均为饱和液体进料。操作回流比R=2，若要求馏出流组成xD为0.8，釜残液组成xW为0.02，试求理论板层数及两股原料液的进料板位置。 分析： 求理论板层数 图解法 操作线 两股进料 三段？ 解： 组成为xF1的原料液从塔较上部位的某加料板进入，该加料板以上塔段的操作线方程式与无侧线塔的精馏段操作线方程相同。 两股进料板之间塔段的操作线方程，可按虚线范围内作物料衡算求得： 总物料： 易挥发组分： ——两股进料之间塔段的操作线方程 因进料为饱和液体 D如何求？ 全塔物料衡算 总物料： 易挥发组分： 设 对原料液组成为xF2的下一股进料，其加料板以下塔段的操作线方程与无侧线塔的提馏段操作线方程相同 各段操作线交点的轨迹方程分别为： 理论板层数为9 自塔顶往下的第5层为原料F1的加料板 自塔顶往下的第8层为原料F2的加料板 * 例1：在常压下对苯与甲苯二元理想溶液分别进行平衡蒸馏与简单蒸馏。若原料液中苯的浓度为0.5（摩尔分率）。物系的相对挥发度为2.47。试求： 1）用平衡蒸馏方法分离，当汽化率为 0.4时，釜液与馏出液的组成。 2）用简单蒸馏方法分离，使釜液浓度与平衡蒸馏相同，所得馏出物中苯的平均组成。 解：1） 因为汽化率f=0.4，q=0.6 物料衡算式为： 2）简单蒸馏中了时的釜液浓度与平衡蒸馏时相同 设馏出液的平均组成为 在相同的原料液浓度及相同釜液的条件下，简单蒸馏所得到的馏出液浓度高于平衡蒸馏，而平衡蒸馏的优点是连续操作，但其分离效果不如间歇操作的简单蒸馏。 例:将15000kg/h含苯40%（质量分率）和甲苯60%的溶液，在连续精馏塔中进行分离，要求釜残液中含苯不高于2%，塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%。试求馏出液和釜残液的流量及组成，以摩尔流量和摩尔分率表示。 解： 进料组成： 釜残液组成： 平均分子量： 原料液流量： 已知： 全塔物衡： 即： 已知某精馏塔精馏段的操作线方程为 ，求回流比和塔顶馏出液组成。 例：求下列各种进料状况对应的q值。 ①如已知进料中，蒸汽量:液体量＝3:1 ②原料的液化率为1/3 ③每千摩尔原料液变成饱和蒸汽所需热量等于原料液的千摩尔汽化潜热的1.2倍。 ④饱和蒸汽进料(露点进料) ⑤饱和液体进料(泡点进料） ⑥冷液进料 ⑦过热蒸气进料 例：在常压操作的连续精馏塔中分离含甲醇0.4与水0.6（摩尔分率）的溶液，进料的热状况参数为1.1，原料液流量为100kmol/h，要求塔顶易挥发组分的回收率不低于0.94，釜液组成为0.04（以上均为易挥发组分的摩尔分率），回流比为2.5，试求产品的流量、精馏段和提馏段的操作线方程及提馏段上升的蒸汽流量。假设气液相均为恒摩流动。 解: (1) (2)精馏段操作线方程: (3) 提馏段操作线方程: (4) 另 例：在一两组份连续精馏塔中，进入精馏塔中第n层理论板的气相组成为0.75，从该板流出的液相组成为0.65(均为摩尔分数)，塔内气液比V/L＝2，物系的相对挥发度为α＝2.5，求：①从该板上升的蒸汽组成；②流入该板的液相组成；③回流比R。 解: ①已知 和 成平衡 ②求 由第n板的物料衡算可得： ∵ 方法2： 和 满足精馏段操作线关系。 ∵ ③ 但 和 满足精馏段操作线关系。 第四节 双组分连续精馏塔的计算 四、理论板数的确定 例：某苯与甲苯的混合原料，苯的摩尔分率为0.4。拟采用精馏塔加以分离，原料液处理量为100kmol