传质分离技术理论讲解课件项目

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1、项目一氯苯生产中苯-氯苯混合液的分离子项目二苯-氯苯混合液分离工艺条件的确定—全塔物料衡算及理论板数的计算1集团公司氯苯生产车间产生大量苯-氯苯混合液体，为了节约原料，提高产品收率，预将该混合物体系进行分离。要求年产纯度为99.8%的氯苯6500吨/年，得到的苯中氯苯含量不得高于2%，原料液中含苯62%。背景资料：苯-氯苯汽液相平衡数据：在101.3kPa下，C6H6（A）与C6H5Cl（B）的饱和蒸汽压（kPa）和温度（K）的关系如下：2一、相组成表示方法（一）质量分率：组分的质量与总的质量之比。表示为：（二

2、）摩尔分率：组分的摩尔数与总的摩尔数之比。表示为：精馏基础知识：由质量分率换算成摩尔分率：由摩尔分率换算成质量分率：3二、气液相平衡关系(一)理想物系：液相为理想溶液、气相为理想气体的物系。理想溶液中，在一定温度下，汽液相平衡时，汽相中任一组分的分压等于该纯组分在该温度下的饱和蒸汽压乘以它在液相中的摩尔分数。理想溶液遵循拉乌尔定律。1.拉乌尔定律对于双组分理想溶液，则有：4三、挥发度、相对挥发度及相平衡方程(一)挥发度νA定义：某组分的溶液蒸汽压与该组分的摩尔分率之比。pA、pB——汽液平衡时，组分A,B在气相

3、中的分压；xA、xB——汽液平衡时，组分A,B在液相中的摩尔分率。理想溶液则:5(二)相对挥发度α—溶液中两组分挥发度之比。一般物系：理想溶液：对双组分物系有yB=1-yA，xB=1-xA，代入并略去下标A可得——相平衡方程（三）相平衡方程6精馏塔全塔物料衡算1.恒摩尔汽化流：在塔的精馏段内，从每一块塔板上上升的蒸汽的縻尔（千）流量皆相等，提馏段也是如此，但两段的蒸汽流量不一定相等。2.恒摩尔液流：在塔的精馏段内，从每一块塔板上下降的液体的縻尔（千）流量皆相等，提馏段也是如此，但两段的液体流量不一定相等。(一)

4、恒摩尔流假定7(二)理论板离开这一块板的气液相组成满足平衡关系的板。(三)塔顶的冷凝器为全凝器塔顶引出的蒸汽在此处被全部冷凝，其冷凝液的一部分在泡点温度下回流入塔。3.恒摩尔流假定成立的条件①各组分的摩尔潜热相等②汽液交换的显热可以忽略③保温良好，塔的热损失可以忽略8一、全塔物料衡算如图所示，设:F—原料(液)摩尔流量，kmol/h；D—馏出液摩尔流量，kmol/h；W—釜残液摩尔流量，kmol/h；xF、xD、xW—原料液、馏出液、釜残液的易挥发组分的摩尔分率。对全塔进行易挥发组分的物料衡算，则对全塔进行总物

5、料衡算，则F,xFD,xDW,xW1、全塔物料衡算式9二、精馏段操作线方程令——称为回流比——精馏段操作线方程在一定的操作条件下，精馏段内任意一块塔板下降的液相组成xn与其相邻的下一块塔板的上升的蒸汽组成yn+1之间的关系。精馏段操作线方程的物理意义:10三、提馏段操作线方程图示，对虚线范围进行总物料衡算：所以——提馏段操作线方程提馏段内自任意第m板下降的液相组成与其相邻的下一层塔板上升的蒸汽组成之间的关系提精馏段操作线方程的物理意义:11四、操作线方程在x-y图上的表示提馏操作线：c点：（xW，xW）截距：（

6、0，-WxW/V’）常利用c点：（xW，xW）和精馏段和q线的交点来作.精馏操作线：a点：(xD，xD）；截距：xD/(R+1)精馏段操作线方程：提馏段操作线方程：12五、进料热状况和进料线方程(一)进料热状况的影响(1)温度低于泡点的冷液体(2)温度等于泡点的饱和液体(3)温度介于泡点和露点之间的汽液混合物(4)温度等于露点的饱和蒸汽(5)温度高于露点的过热蒸汽精馏塔的进料热状况1.五种进料热状态132.进料热状况参数定义—加料热状态参数提馏段操作方程的常用表达式：14(二)q(进料)线方程在进料板上,同时满

7、足精馏段和提馏段的物料衡算,故两操作线的交点落在进料板上。当q为定值，改变塔操作的回流比时，两操作线交点轨迹即q线。联立两操作线方程式。因q为一常数，故一定状态进料时q线为直线。不同的加料热状态对应着不同的q值，也就对应着不同的q线。—q线方程15(1)冷液体进料,q>1;(2)饱和液体进料,q=1;(3)气液混合物进料,q=0~1;(4)饱和蒸汽进料,q=0;(5)过热蒸汽进料,q<0.进料热状况不同,q值就不同,因此直接影响精馏塔内两段上升蒸汽和下降液体量之间的关系,如右图所示：(三)不同状态下的q值16F

8、LV’L’V①冷液进料②泡点进料FLV’L’VFqF(1-q)FLV’L’V③汽液混合进料17FLV’L’V⑤过热蒸汽进料FLV’L’V④饱和蒸汽进料18eacbdq<0q=00101.0xWxy1.0xDxF不同加料热状态下的q线(四)q线方程在相图上的表示19理论塔板数的求取理论塔板数的确定通常有两种方法:逐板法、图解法等(一)逐板计算法提馏段操作线方程：相平衡方