萃取精馏幻灯片.ppt

山东轻工业学院 概述（Introduction） 蒸馏分离操作：利用液体混合物中各组分（component）挥发性（volatility）的差异，以热能为媒介使其部分汽化，从而在汽相富集轻组分，液相富集重组分，使液体混合物得以分离的方法。 闪蒸罐 塔顶产品 yA xA 加热器 原料液 塔底产品 Q 减压阀 概述（Introduction） 蒸馏分离操作实例：石油炼制中使用的 250 万吨常减压装置 蒸馏操作的用途：许多生产工艺常常涉及到互溶液体混合物的分离问题，如石油炼制品的切割，有机合成产品的提纯，溶剂回收和废液排放前的达标处理等等。分离的方法有多种，工业上最常用的是蒸馏或精馏。 概述（Introduction） 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。 概述（Introduction） 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。 气液两相的接触方式 连续接触（微分接触）：气、液两相的浓度呈连续变化。如填料塔。 级式接触：气、液两相逐级接触传质，两相的组成呈阶跃变化。 如板式塔。 散装填料 塑料鲍尔环填料 规整填料 塑料丝网波纹填料 DJ 塔盘 新型塔板、填料 双组分溶液的气液相平衡关系Vapor-liquid equilibria in binary systems 理想溶液的汽液平衡——拉乌尔（Raoult）定律 蒸馏分离的物系由加热至沸腾的液相和产生的蒸汽相构成。相平衡关系既是组分在两相中分配的依据，也为确定传质推动力所必需，是蒸馏过程分析和设计计算的重要基础。 汽、液两相物系分为理想物系与非理想物系两大类。 理想物系：液相为理想溶液、汽相为理想气体的物系。 实验表明，理想溶液服从拉乌尔（Raoult）定律，理想气体服从理想气体定律或道尔顿分压定律。 理想溶液的汽液平衡——拉乌尔（Raoult）定律 溶液沸腾时，溶液上方的总压应等于各组分的分压之和，即 根据拉乌尔定律，两组分物系理想溶液上方的平衡蒸汽压为 式中：pA、pB — 液相上方A、B两组分的蒸汽压，Pa； xA、xB — 液相中A、B两组分的摩尔分数； poA、poB — 在溶液温度 t 下纯组分A、B的饱和蒸汽压，为温度的函数，Pa。 泡点方程（bubble-point equation） 在组分A、B组成的理想溶液中，则有： 精馏 平衡蒸馏以及简单蒸馏只能使混合液得到部分分离。 简单蒸馏操作是对液体的连续部分汽化，釜液组成沿 t-x(y) 相图的泡点线变化，其结果可得难挥发组分（重组分）含量很高而易挥发组分（轻组分）摩尔分数 x 很低的釜液。 在一定压力下，将混合蒸汽进行连续部分冷凝，蒸汽相的组成沿 t-x(y) 相图的露点线变化，结果可得到难挥发组分（重组分）含量很低而易挥发组分（轻组分）摩尔分数 y 很高的蒸汽。 精馏是多次部分汽化与多次部分冷凝的联合操作. 精馏原理 塔板提供了汽液分离的场所。 每一块塔板是一个混合分离器 足够多的板数可使各组分较完全分离 塔板的作用 精馏与简单蒸馏的区别：汽相和液相的部分回流。也是精馏操作的基本条件。 提馏段：下降液体（包括回流液和料液中的液体部分）中的轻组分向汽相（回流）传递，而汽相中的重组分向液相传递，从而完成下降液体重组分的提浓。 精馏原理精馏原理 精馏段：汽相中的重组分向液相（回流液）传递，而液相中的轻组分向汽相传递，从而完成上升蒸气的精制。 料液, xF Feed 塔顶产品, xD Overhead product 塔底产品, xW Bottoms product 液相回流 Liquid reflux 汽相回流 Vapor reflux 精馏段 Rectifying section 提馏段 Stripping section 再沸器 Reboiler 冷凝器condenser 精馏原理 由塔釜上升的蒸汽与塔