化工原理学--蒸馏.pptx

1第九章 蒸馏9.1 概述9.2 二元物系的气液相平衡9.3 蒸馏方式9.4 二元连续精馏的分析和计算9.5 其他精馏方式9.6 多元精馏 29.1概述蒸馏过程通常以如下方法进行分类：１、根据被蒸馏的混合物的组分数，可分为二元蒸馏和多元蒸馏。２、根据操作过程是否连续，可分为间歇蒸馏和连续蒸馏。３、根据操作压力，可分为常压蒸馏、加压蒸馏和减压蒸馏。４、根据操作方式，可分为简单蒸馏、平衡蒸馏和精馏。根据被分离物系的一些特殊要求，精馏还包括水蒸气精馏、间歇精馏、恒沸精馏、萃取精馏、反应精馏等等。 3若气液平衡时总压Ｐ不是很高（ ），则气相克永道尔顿分压定律来描述：一、理想物系的气液平衡对较易挥发组分A与较难挥发组分B形成的A、B溶液来说，它们之间满足：9.2二元物系的气液相平衡根据相律，用于描述相平衡物系的自由度数 应该满足一下关系式：对于二元理想物系，组成中可略去下标Ａ，有 4对二元溶液若气相符合道尔顿分压定律，则有或　　对二元溶液，有，　显然对理想溶液，根据拉乌尔定律就有二、挥发度和相对挥发度若混合物是理想溶液，则有 5根据溶液的蒸汽压偏离拉乌尔定律的方向，一般可将非理想溶液分成两大类：１、正偏差溶液当异分子间吸引力 小于同分子间吸引力 和 时，溶液中组分的平衡分压比拉乌尔定律预计的高，即 ， 。属于该类的物系较多，有甲醇－水、乙醇－水、苯－乙醇等。２、负偏差溶液当异分子间吸引力 大于同分子间吸引力 和 时，溶液中组分的平衡分压比拉乌尔定律预计的低，即 ， 。属于该类的有硝酸－水、氯仿－丙酮等物系。三、非理想物系的气液平衡 69.3蒸馏方式9.3.1简单蒸馏 简单蒸馏的基本流程如图所示。一定量的原料液投入蒸馏釜中，在恒定压力下加热气化，陆续产生的蒸汽进入冷凝器，经冷凝后的液体（又称馏出液）根据不同要求放入不同的产品罐中。因上述流程很简单，故称其为简单蒸馏，它是较早的一种蒸馏方式。 7上式可变成 此式形式简单，且对多元理想物系也适用。根据物系的相平衡情况，可分为以下三种情况来计算：（１）理想物系， 为常数。简单蒸馏的计算要借助物料恒算关系和相平衡关系。有：整理得 8３）若平衡关系不能用简单的数学公式表示，则采用数值积分或图解积分求取。利用上述关系确定 或 后，某段时间内馏出液的总量 和平均组成 就可以根据以下的物料恒算关系确定： ２）若在操作范围内，相平衡关系可近似用直线 表示，则对稀溶液，相平衡关系通常可用通过原点的直线来表示；若蒸馏浓度变化区域不大，则可用直线近似代替曲线。 99.3.2平衡蒸馏平衡蒸馏又称闪蒸，其基本流程如图所示。原料液经泵加压后连续地进入加热器，在加热至一定温度后（高于分离器内压力下的泡点）流经一节流阀减压至预定压力。由于压力的突然降低，液体处于过热状态，高于泡点的显然随即转化为潜热－使部分液体气化。气、液混合物在分离器中分开：顶部为气相产品，其中的易挥发组分得到提浓，经冷凝后收集；底部为液相产品，其中的难挥发组分得到提浓。 10由于ｙ，ｘ间达到气液平衡，它们之间满足相平衡关系。因此对 为常数的理想物系，可联立上面两式求解ｙ和ｘ。平衡蒸馏的计算也要借助物料恒算关系和相平衡关系。通常已知原料液的流量Ｆ，组成 以及闪蒸后的气相流量Ｖ（或液相流量Ｌ），根据物料恒算有： 若令１kmol料液经平衡蒸馏后产生的液相量为ｑ kmol，则气相量为（１－ｑ）kmol，上式变为　 11一、平衡级蒸馏平衡级蒸馏的流程如图９－７所示，即让流量为Ｖ和Ｌ（摩尔流率）、组成为 和 的蒸气和液体在某一设备中进行接触。一个较为常用的气液两相接触设备时如图９－８所示的塔板。若两股流体接触足够充分，离开时气液两相达到相平衡，责成这种设备为一个平衡接触级，简称平衡级。9.3.3精馏 12经过该接触级后，离开的气液组成ｙ，ｘ满足： ， ，也就是说气相和液相都得到了提浓。若两组分的摩尔气化潜热近似相等，且组成改变时显热变化、混合热以及热损失可忽略不计或相互抵消，则有 ， 。一个平衡级蒸馏可能达到的分离程度同样由物料恒算关系和相平衡关系所决定。对易挥发组分做物料恒算有虽然平衡级蒸馏与平衡蒸馏在计算方法上基本相同，但这两个过程的实质有着重要的区别：平衡蒸馏是传热过程，过程速率受传热速率控制；而平衡级蒸馏为伴有传热传质过程，过程受传质控制，而且它与外界无