化工原理下册学时.ppt

2020/7/30 一、简单蒸馏装置 原料液在蒸馏釜中通过间接加热使之部分汽 化，产生的蒸汽进入冷凝器中冷凝，冷凝液作为 馏出液产品排入接受器中。在一批操作中，馏出 液可分段收集，以得到不同组成的馏出液。 简单蒸馏为间歇、单级蒸馏操作。 微分 蒸馏 2020/7/30 简单蒸馏装置简图 1 －蒸馏釜 2 －冷凝器 3 －接受器 2020/7/30 二、简单蒸馏的特点及其应用 1 . 简单蒸馏的特点 ? 间歇操作过程。 ? 非稳态过程。 ? 单级过程，无塔段。 2 . 简单蒸馏的应用场合 ? 液体混合物的初步分离。 ? 测油品的沸程 ? 恩式蒸馏。 ? 某些料液的脱色。 2020/7/30 三、简单蒸馏过程的计算 简单蒸馏为非稳态过程。因此，简单蒸馏的计 算应该进行微分衡算。 设在某瞬间 τ 釜液量为 L ， kmol 釜液组成为 x 经时间 釜液量为 L - dL ， kmol 釜液组成为 x - dx ? d 馏出量 dD ， kmol 馏出组成为 y 2020/7/30 总物料衡算 dD dL ? 易挥发组分衡算 ydD dx x dL L Lx ? ? ? ? ) )( ( 联立以上两式，并略去二阶无穷小量得 x y dx L dL ? ? 三、简单蒸馏过程的计算 2020/7/30 设 积分 ? ? ? F W x x x y dx W F l n ? ? ? ? F W x x F W x y dx L dL 得 三、简单蒸馏过程的计算 简单蒸馏过程 物料衡算关系 初始时，釜液量为 F ， 组成为 x F 。 结束时，釜液量为 W ， 组成为 x W 。 2020/7/30 设汽液平衡关系为 x x y ) 1 ( 1 ? ? ? ? ? 积分，可得 ] 1 1 ln [ln 1 1 ln F W W F x x x x W F ? ? ? ? ? ? ? 三、简单蒸馏过程的计算 2020/7/30 馏出液的平均组成可通过一批操作的物料衡算 求得 W F D ? ? W F Wx Fx y W F ? ? ? W F W x F x y D ? ? 联立得 三、简单蒸馏过程的计算 馏出液的 平均组成 2020/7/30 一、多次部分汽化和冷凝 平衡蒸馏 简单蒸馏 单级过程 精馏 多级过程 液体混合物 的初步分离 进行一次部分汽化 比较 进行多次部分汽化和冷凝 实现液体混合 物的完全分离 2020/7/30 多次部分汽化和冷凝的 t- x- y 图 F x F t 1 x 1 y 2 x 2 y 3 x 3 y 1 2 3 y y y ? ? A 2 x ? 2 y ? 3 x ? 3 y ? 1 2 3 x x x ? ? ? ? ? B 2020/7/30 二、精馏塔模型 上述的多次部分汽化和冷凝过程是在精馏塔 内进行的。 精馏塔 板式塔 塔内装有若干层塔板 填料塔 塔内装有一定高度的填料层 √ 2020/7/30 精馏塔模型 塔板上的操作情况 2020/7/30 塔板操作分析 1 ? n t n t 1 ? n t t n-1 t n t n+1 1 ? n x n x 1 ? n x 1 ? n y n y y n-1 y n y n+1 x n+1 x n x n-1 1 ? n y 2020/7/30 一、连续精馏操作流程 化工生产以连续精馏为主。操作时，原料液 连续地加入精馏塔内，连续地从再沸器取出部分 液体作为塔底产品（称为釜残液）；部分液体被 汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶 蒸汽进入冷凝器被全部冷凝，将部分冷凝液用泵 （或借重力作用）送回塔顶作为回流液体，其余 部分作为塔顶产品（称为馏出液）采出。 2020/7/30 连续精馏装 置示意图 精馏段 提馏段 1 －精馏塔 2 －再沸器 3 －冷凝器 2020/7/30 二、间歇精馏操作流程 与连续精馏不同之处是：原料液一次加入精 馏釜中，因而间歇精馏塔只有精馏段而无提馏段。 在精馏过程中，精馏釜的釜液组成不断变化，在 塔底上升蒸汽量和塔顶回流液量恒定的条件下， 馏出液的组成也逐渐降低。当釜液达到规定组成 后，精馏操作即被停止。 2020/7/30 间歇精馏装 置示意图 1 －精馏塔 2 －再沸器 3 －冷凝器 4 －观察罩 5 －储 槽 2020/7/30 一、理论板的假定 理论板的概念 用作衡量实际板分离效率的依据和标准。通 常，在工程设计中，先求得理论板层数，再用塔 板效率予以校正，即可求得实际塔板层数。 ? 离开该板的汽液两相互成平衡； ? 塔板上各处的液相组成均匀一致。 理论板提出的意义 2020/7/30 1 . 恒摩尔汽流 精馏段 常 ? ? ? ? ? V V V V n ? 2 1 提馏段 常