化工原理多媒体教案.ppt

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1、化工原理多媒体教案下册安徽理工大学张洪流第六章蒸馏（Distillation)学习要求：1、熟练掌握的内容精馏原理；操作线方程；q线方程；双组分连续精馏塔的计算（包括物料衡算、进料热状态参数、最小回流比和回流比、逐板计算和图解法求理论塔板数）；进料热状态参数和回流比对精馏塔操作和设计的影响。2、理解的内容平衡蒸馏和简单蒸馏的特点与计算；理论塔板数的简捷计算法；精馏装置的热量衡算；精馏操作分类；非理想物系气液相平衡；间歇精馏的特点；直接蒸汽加热、多股进料或有侧线采出和塔顶为分凝器的精馏过程计算。第一节概述化工生产中所处理的原料、

2、中间产品、粗产品等几乎都是混合物，而且大部分是均相物系，例如：石油、石油裂解气和空气等。为了满足生产的要求，常需将混合物分离成纯净的或接近于纯的物质，对于均相物系的分离必须造成两相物系，并且根据物系中各组分的差异，使其中一组分或几个组分从一相向另一相转移以达到分离的目的，该过程通常称为传质过程或分离操作。常见的传质过程有蒸馏、吸收、萃取、干燥等。一、蒸馏依据原理：将液体混合物部分气化，利用混合物中各组分的挥发度不同使各组分得以分离。其中沸点低的组分为易挥发组分（轻组分）沸点高的组分为难挥发组分（重组分）蒸出冷凝液–––馏出液。

3、蒸出后剩余的混合液–––釜残液。二、蒸馏分类1、按操作方法分：{2、按蒸馏方法分：简单蒸馏（分离要求不高）平衡蒸馏（闪蒸）精馏特殊精馏{{3、按组分数分：双组分蒸馏多组分蒸馏复杂系蒸馏4、按操作压力分：{常压减压（热敏性物料）加压连续蒸馏间歇蒸馏本章主要讨论常压下双组分连续精馏第二节双组分溶液气液相平衡6—1相组成的表示法一、质量分率xwixwA=mA/mxwB=mB/m∑xwi=1二、摩尔分率xixA=nA/nxB=nB/n∑xi=1三、质量分律与摩尔分律的换算1、xwi→xixi=(xwA/MA)/(xwi/MA+xwB/

4、MB)2、xi→xwixWA=(xiMA)/(xAMA+xBMB)四、气体混合物的组成气体混合物中各组分的组成，除了可以用上述方法表示外，还可以用组分的分压和分体积来表示。二元混合物1、压力分率2、体积分率一、气液相平衡拉乌尔定律：在一定温度下，溶液上方某组分的平衡分压等于此组分在该温度下的饱和蒸汽压乘以其在溶液中的摩尔分率。即p=p0x1、泡点方程pA=pA0xApB=pB0xBp=pA+pB=pA0xA+pB0xB=PA0xA+PB0(1-xA)理想气体混合物yi=ypi=yvi用途：(1)已知泡点，计算液相组成。(2）已

5、知液相组成求泡点。X=f（pt）2、露点方程二、气液平衡相图1、温度—组成图在总压一定的条件下，将T—X、T—Y关系标绘在同一直角坐标系中，即得到T—X—Y图，T为纵坐标，以液相组成或气相组成为横坐标。确定露点温度或气相组成温度Xi（或yi）p分析温度—组成图二条线：泡点线、露点线。三个相区：液相区、气相区、气液两相区。两个温度：泡点温度、露点温度杠杆定律：2、相平衡图对于大多数溶液，达到平衡时，气相轻组分的浓度总大于液相浓度，故平衡线位于对角线上方。平衡线偏离对角线愈远，该溶液愈易分离。yx6—3挥发度和相对挥发度一挥发度的

6、定义1纯液体的挥发度：指液体在一定温度下的饱和蒸汽压。2溶液中各组分的挥发度：可用它在蒸汽中的分压和与之平衡液相中的摩尔分率之比来表示。νA=PA/XA若A、B形成理想溶液：VA=PA0对于纯液体，即XA=1（或XB=1）纯液体及理想溶液中任一组分的挥发度都等于它在纯态时的饱和蒸汽压，随温度而变化，因而使它在蒸馏计算中用起来很不方便，故引出相对挥发度的概念。二相对挥发度定义：溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比。α=VA/VB=(PA/xA)/(PB/xB)=yAxB/yBxA对于理想溶液α=PA0/pB0精馏塔各

7、截面的α变化不大可视为常数，计算可取平均值当α=1时，y=x，不能用普通精馏方法分离该混合物。当α>1时，y>x,能用普通精馏方法分离该混合物,α越大，越易分离。相平衡方程第三节蒸馏方式蒸馏方式:简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、恒沸精馏、萃取精馏、水蒸汽蒸馏。一、简单蒸馏定义：使混合液在蒸馏釜中逐渐受热气化，并不断将生成的蒸气引入冷凝器内冷凝，以达混合液中各组分得以部分分离的方法。操作流程：原理：tX或(y)设某一瞬间釜液量为W,组成x,经过dt时间后,蒸出液为dW,组成为y,则釜内剩余液体量为W-dW,组成为x-dx.对易挥发组分

8、物料衡算得:带入相平衡方程:Y=mx二、平衡蒸馏全系统物料衡算：热量衡算：加热器闪蒸器内三、精馏精馏是多次而且同时运用部分气化和部分冷凝的方法，使混合液较完全分离，获得接近纯组分的单元操作。（一）精馏原理1多次部分气化和多次部分冷凝x3y2y1xFx2x1y3多次部分冷凝如图