《酒精分馏塔原理》PPT课件

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1、重点：理论塔板、恒摩尔流、操作线方程、进料方程、回流比难点：操作线方程、进料方程、精馏设备第七章蒸馏白酒蒸馏器三塔蒸馏流程图精馏流程图一组冷凝器两塔蒸馏流程图蒸馏：将液体部分气化，利用各组分挥发度的不同从而使混合物达到分离的单元操作。蒸馏是分离液相混合物的典型单元操作。易挥发组分：沸点低的组分，又称为轻组分。难挥发组分：沸点高的组分，又称为重组分。蒸馏操作的分类按操作方式分：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏按操作压力分：常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏按原料中所含组分数目分：双组分蒸馏及多组分蒸馏按操作流程分：连续蒸馏和间歇蒸馏本章主要讨论常压双组分连续精馏。蒸馏是气液两相间的传质

2、过程；组分在两相中的浓度（组成）偏离平衡的程度来衡量传质推动力的大小，传质过程以两相达到相平衡为极限；气液相平衡是分析蒸馏原理和进行蒸馏设备计算的理论基础。第一节双组分溶液的气液平衡相律是研究相平衡的基本规律，它表示平衡物系中自由度数、相数及独立组分数间的关系。F=C-φ+2式中F——自由度数C——独立组分数φ——相数2表示外界只有温度和压强可以影响物系的平衡关系。一、相关概念及气液平衡图1相律汽液相平衡(vapor--liquidphaseequilibrium)：溶液与其上方蒸汽达到平衡时汽液两相各组分组成的关系。溶液的分类：理想溶液和非理想溶液。理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定

3、律，即式中p——溶液上方组分的平衡分压p0——同温度下纯组分的饱和蒸气压x——溶液中组分的摩尔分率2拉乌尔定律根据道尔顿分压定律，溶液上方的蒸汽总压为当总压P不高时，平衡的气相可视为理想气体，服从道尔顿分压定律，即式（a）和（b）为两组分理想物系的气液平衡关系式。（a）（b）纯液体的挥发度是指该液体在一定温度下的饱和蒸气压。相对挥发度（RelativeVolatility）是指溶液中两组分挥发度之比，常以易挥发组分的挥发度为分子。溶液中各组分的挥发度定义为该组分在蒸气中的分压和与之相平衡的液相中的摩尔分率之比，即α=vA/vB=（PA/XA）/（PB/XB）vA=PA/xAvB=PB/x

4、B3相对挥发度及气液平衡方程当总压不高时，蒸气服从道尔顿分压定律对于二元溶液xB=1-xAyB=1-yA整理后，略去下标相平衡方程相对挥发度的意义其值的大小可用于判断某混合溶液能否用蒸馏方法加以分离以及分离的难易程度。当α>1时，表示组分A较B容易挥发，α愈大，挥发度差异愈大，分离愈容易。当α=1时，气相组成与液相组成相同，不能用普通精馏方法加以分离。上曲线：平衡时汽相组成与温度的关系，称为汽相线（露点曲线）；下曲线：平衡时液相组成与温度的关系，称为液相线（泡点曲线）。两曲线将图分成三个区域：液相区、过热蒸汽区、汽液共存区。T---X(Y)x1(y1)t4BHJAt-xt-yTt3t2t

5、14气液平衡图(GraphofG—LEquilibrium)4.1温度–组成图（t–x–y图）TX(Y)T—X—Y图的作法液相组成x气相组成y110X—Y图平衡线位于对角线的上方；平衡线离对角线越远，表示该溶液越易分离。注意：总压对t-y-x关系比对y-x关系的影响大；当总压变化不大时,总压对y-x关系的影响可以忽略不计蒸馏中使用y-x图较t-y-x图更为方便。4.2汽液相平衡图（X—Y图）与理想溶液发生正偏差的溶液：如乙醇–水、正丙醇–水等物系。对于乙醇–水体系，其恒沸组成为x=y=0.894，恒沸点t=78.15℃(常压下)。称为具有最低恒沸点的溶液。与理想溶液发生负偏差的溶液：如硝

6、酸–水、氯仿–丙酮等物系。对于硝酸–水体系，其恒沸组成为x=y=0.383，恒沸点t=121.9℃(常压下)。称为具有最高恒沸点的溶液。同一种溶液的恒沸组成随压强而变。在理论上可采用改变压强的方法来分离恒沸溶液。但在实际使用时，则应该考虑经济性和操作可能性。4.3两组分非理想溶液的气液平衡相图历史上最早应用的蒸馏方法；一种单级蒸馏操作，常以间歇方式进行；简单蒸馏多用于混合液的初步分离。第二节平衡蒸馏和简单蒸馏一、简单蒸馏（微分蒸馏）将料液加热至泡点，溶液汽化，产生的蒸汽随即进入冷凝器，冷凝成馏出液；随着过程的进行，釜中液相组成不断下降，使得与之相平衡的气相组成（馏出液组成）亦随时降低，而

7、釜内液体的沸点逐渐升高；当馏出液的平均组成或釜残液组成降至某规定值后，即可停止蒸馏操作；在同一批操作中，馏出液分批收集，可得到不同组成的馏出液。1简单蒸馏操作原理蒸汽原料液冷却水冷凝器蒸馏釜收集器2简单蒸馏流程将一定组分的液体加热至泡点以上，使其部分气化，或者将一定组分的蒸汽冷却至露点以下，使其部分冷凝，两相达到平衡，然后将两相分离。此过程的结果是易挥发组分在气相中富集，难挥发组分在液相中富集。二、平衡蒸馏（闪蒸）加热器减压阀分离器