特殊精馏-萃取精馏10.11.ppt

四、萃取精馏的计算 2、萃取剂浓度分布及用量 因为：V=L’+ D - S V+S=L’+D 所以： 相平衡求ys的关系式 定义：β—精馏段萃取剂对被分离组分的平均相对挥发度 则： 四、萃取精馏的计算 2、萃取剂浓度分布及用量 整理上式得： 物料平衡结果与相平衡结果相同： 因为： S有挥发，在已知浓度的情况下，计算S的用量 S不挥发，恒分子流时萃取剂的用量 四、萃取精馏的计算 2、萃取剂浓度分布及用量 同理，若已知S，用相同的方法可以推出精馏段： 此式为x的隐函数形式，故需用试差法求解。 同样的方法，可以推出提馏段计算萃取剂浓度的公式如下： 四、萃取精馏的计算 2、萃取剂浓度分布及用量 的简化计算 萃取剂挥发性很小 四、萃取精馏的计算 2、萃取剂浓度分布及用量 的简化计算 全塔的平均β值 四、萃取精馏的计算 2、萃取剂浓度分布及用量 的简化计算 在塔顶： 在塔釜： 全塔几何平均值为： 四、萃取精馏的计算 3、萃取剂精馏塔理论板的简化计算 图解法和解析法 1）图解法 主要靠萃取剂存在时 来改变 柯干公式： 则 和 很小， 就更小。 很大， 不变， 不变 近似假设1 : 3、萃取剂精馏塔理论板的简化计算 1）图解法 图 溶剂的热容比较小，萃取剂进料板与塔釜温差不大时，则L和V的变化很小，则可视为恒摩尔流。 近似假设2 ： 或者象书中， 图 3、萃取剂精馏塔理论板的简化计算 1）图解法 利用二元精馏的图解梯级法求理论板数。 步骤为： (a)根据所设一系列 ，由上式计算出与 相对应的一系 列的 ，画出 图。 (b)根据进料条件求出最小回流比Rm，进而确定适宜回流比R。 (c) 在 图上画出操作线。 (d) 图解梯级，得到理论板数N。 3、萃取剂精馏塔理论板的简化计算 2）解析法 基本假设与图解法一样 在全塔变化不大，恒摩尔流。 推导出计算Rm的公式 适宜回流比R Fenske 公式求Nm Gilliland 关联图查处N 3、萃取剂精馏塔理论板的简化计算 2）解析法 (a) Rm的 计算 ● RD n n+1 m m+1 F 恒浓区 精馏段： 提馏段： 令m,m+1,n,n+1板都靠近进料板，在Rm下操作时，在进料板处出现恒浓区，提浓程度为0，即： 精馏段 3、萃取剂精馏塔理论板的简化计算 2）解析法 (a) Rm的 计算 组分1： 组分2： 两式相除，在进料板处消去下标n和n+1: q=1,在进料板处， ● 饱和液体进料 饱和汽体进料 适宜回流比：R=(1.2-2.0)Rm (b) 萃取剂用量S的 计算 有挥发，有损失啊！！！ 2）解析法 工艺给定 (c) 用 Fenske 公式求Nm 2）解析法 不包括塔釜再沸器 (d) 用 Gilliland 关联图查处N 根据 查 计算 对于全塔： 4、萃取精馏塔理论板数的计算机计算 ①三对角矩阵法 ②比流量法 ③松弛法 ④C，M，B矩阵法 丙烯腈(1)和乙腈(2)二元混合物，进料流量为100Kmol/h，进料中丙烯腈含量为80% (mol%)，用水进行萃取精馏，塔釜出乙腈，分离要求丙烯腈的回收率为91% (mol%)，乙腈的回收率为99% (mol%)，R=1.5，塔板上水的浓度应保持在98% (mol%)，萃取剂对其它组分的相对挥发度β≈0，求萃取剂的用量。（进料状态q=1.0） 作业题： 四、萃取精馏的注意事项 （1）板效率低，约为普通精馏的1/2 （2）塔顶产品不合格时，减少进料或增加萃取剂的用量 （3）严格控制萃取剂进塔温度 （4）萃取精馏与恒沸精馏比较： ①可供选择的萃取剂数目比恒沸剂要多； ②恒沸精馏能耗大，萃取精馏能耗小 ③恒沸精馏可间歇操作，萃取精馏需连续操作 ④有热敏性物质采用恒沸精馏 1、分子精馏 在高真空、蒸发面与冷凝面间距离小于或等于分子平均自由程条件下，通过二元混合物中两组分以不同的速度在液相主体向蒸发界面扩散，自蒸发面逸出的分子不与任何分子碰撞，直接奔射并冷凝在冷凝面上，即完成一级分子蒸馏过程，实现一次分离。该过程属于高真空度的蒸馏操作分子蒸馏的操作残压一般约为0.1～1Pa数量级。非平衡精馏。 特点： ① 可在任何温度下进行，只要冷、热面存在一定温差，就可以达到分离目的② 该过程的蒸发和冷凝是不可逆的，即奔射至冷凝面上的分子不再返回蒸发面 ③ 在液层表面上的自由蒸发，而不是在液体内鼓泡。 ④ 表示分离能力的分离因数，不但与两组分的饱和蒸汽压之比有关，而且还与两组分的摩尔质量比有关。 其它特殊精馏简介 应用：广泛应用于