化工原理 电子教案 第七章 液体精馏

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1、10.4精馏10.4.1精馏过程原理和条件一、精馏原理平衡蒸馏和简单蒸馏都只能使液体混合物得到初步的分离，为获得高纯度的产品，可以采用多次部分汽化和多次部分冷凝的方法。即将每次得到的气相再部分冷凝以得到纯度更高的气相；将每次得到的液相再部分汽化以得到易挥发组分更低，难挥发组分更高的液相。只要部分冷凝、部分汽化的次数足够多，就可以得到高纯度的的产品。在精馏操作中，塔底产生蒸气上升及塔顶液体回流是过程得以正常进行的必要条件。二、精馏流程原料液加入的位置称加料板，加料板以上部分完成上升蒸气的精制—精馏段；加料板以下部分完成下

2、降液体的提浓（难挥发份）—提馏段；一个完整的精馏过程包括精馏段和提馏段，如此，才能在塔顶得到轻组分，在塔底得到重组分，达到完全分离。冷凝器精馏回流段馏出液原料汽液精馏塔提馏段加热釜（再沸器）釜液三．精馏塔操作分析n1yt进入第n块塔板的汽相组成：n1温度：n1xt液相组成：n1温度：n1ttxyx二者温度不平衡n1n1；浓度不平衡n1与n1呈平衡的液相浓度n1。xyxy进行传热、传质，使得离开第n块板的汽、液组成变为n、n，而n与n呈平衡。xnyn板上：平衡关系(yn~xn)，1(1)

3、xn；(y~x)板间：衡算关系（操作关系）n1n10.4.2二元连续精馏的分析与计算一．恒摩尔流假设1．恒摩尔流汽化：精馏段内每板上升蒸汽量相等，提馏段也是这样。VV.......VV12nkmol/s或者kmol/h////VV......VV提馏段：12n/一般，V不等于V。2．恒摩尔溢流：精馏段各板下降液量相等，提馏段也是。LL......LL精馏段：12nkmol/s或kmol/h////LL......LL提馏段：12n/一般，L不一定等于L。二．物料衡算及操作线方程1．全塔

4、的物料衡算确定塔顶D,xD，塔底xW,WD,xDF,xFFDWFxDxWxFDwkmol/sW,xW2.精馏段操作线方程VVLDV.yL.xDxn1nDV,y1LDD,xyxxDn1nDDLDL1V,yn令L/DR回流比x,L1R1nyn1xnxDV,yn1R1R1x,LR1nyn1xx更一般地：R1R1y~x系板间关系）精馏段操作线方程（3．提馏段操作线方程LVWLxVyWxm1m1WLWyxxm1mWLWL

5、WmV,ym1LWyxxWmxm,L1一般地：LWLW提馏段操作线方程L应与L有关，还与加料液的状况有关，即与进料状况有关。W,xW4．进料状况的影响进料状况：（1）饱和蒸汽进料（露点进料）（2）饱和液体进料（泡点进料）（3）汽液混合物（4）过热蒸汽（5）过冷液体它将影响提馏段下降液量L，精馏段上升蒸汽量V，但是对L和V没有影响。q(1q)设原料液中液相比例，则进料中汽相比例LLqLLqF或者F精馏段上升蒸汽量F,xVV(1q)FF所以前面的式子又可以写成以下

6、形式：LqFWyxxWLqFWLqFWqi(kJ/kmol)的大小与进料的热状况有关，以0℃为基准温度，进料液的焓为F，其中饱和蒸汽的焓为iV，饱和液体的焓iL，则有：FqF(1q)FFiqF.i(1q)F.iFLViViF由进料状况变为饱和蒸汽所需要的kmol热量qii原料液kmol汽化潜热VL（1）饱和液体（泡点）进料q1，LLF，VV（2）饱和蒸汽进料（露点）进料q0，LL，VVF(0q1)（3）汽液混合物进料V(1q)FVLqFLq

7、1（4）低于泡点的过冷液进料（）LLQFcPF(T泡T进料）LLFFLVrr即潜潜c(TT）PF泡进料LLF[1]r潜LLcPF(T泡T进料）q11Fr潜q0（5）高于露点的过热蒸汽进料（）LLL三．操作方程的图示—操作线1.精馏段操作线方程的分析与图示R1yxxR1R1R/(R1)x/(R1)xyx/(R1)斜率=，截距=D，过点（D，D）和点（0，D）的直线；2.提馏段操作线方程的分析与图示LqFWyxxWLqFWLqFW当L

8、、q、F、W、xW一定时，过点（xW，xW）的直线，斜率与q有关。(x，y)精馏段和提馏段操作方程均为一直线，同处于平面，而斜率又不同，因此必(x，y)然相交，设其交点坐标为qq则有：LDxDyx..........(1)qqLDLDLqFWxWyx..........(2)qqLqFWLqFW由（1）式可得