陈敏恒 化工原理课件 第九章(1).ppt

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1、第九章液体精馏第一节蒸馏1-1蒸馏概述一、工业蒸馏的目的：分离液态混合物二、蒸馏的依据1、挥发度的定义：相平衡时组分在气相中的分压和在液相中的浓度反映了该物质挥发能力的大小2、蒸馏依据混合物中各组分挥发度的差异若易挥发组分；难挥发组分则或即由此可知：易挥发组分在气相中增浓难挥发组分在液相中增浓3、相对挥发度的定义三、工业蒸馏过程平衡蒸馏（闪蒸）：连续定态简单蒸馏：间歇注意：蒸馏只能达到有限程度的提浓。四、蒸馏过程实施加热，使混合液部分汽化；再冷凝，达到部分程度的提浓五、蒸馏操作费用和操作压强操作费用：加热费用和冷却费用加压蒸馏：冷凝温度，免用冷冻剂减压蒸

2、馏：沸点，免用高温载热体第二节双组分溶液的气液相平衡2-1、理想物系的气液相平衡理想物系：液相为理想溶液，服从拉乌尔定律气相为理想气体，服从理想气体定律一、汽液两相平衡共存时的自由度相律现，，平衡物系涉及的参数有：且蒸馏中是选定的故在恒压下双组分平衡物系中存在：液相（或气相）组成与温度间一一对应关系气、液相组成之间一一对应关系二、液相组成与温度（泡点）关系式理想溶液:沸腾时：与的关系可由Antoine方程表示：三、气液两相平衡组成间的关系式平衡常数四、气相组成与温度（露点）关系式五、图和图六、相平衡曲线的近似式讨论：（1）对理想物系，随温度变化很小（2）

3、是判别分离难易程度的标志。大易分离；小不易分离；，不能用蒸馏方法分离2-2非理想物系的气液相平衡非理想物系：液相属非理想溶液气相属非理想气体一、非理想溶液非理想溶液不再遵循乌拉尔定律，此时：：活度系数称正偏差系统，称负偏差系统当总压不太高时有：当偏差达到一定程度时，会形成恒沸物在恒沸组成时气液两相的组成相同，因此不能用一般的蒸馏方法将恒沸物中两组分分离。二、非理想气体三、总压对相平衡的影响对同一物系，蒸馏的压强增高，泡点升高，相对挥发度减小，分离困难。第三节平衡蒸馏和简单蒸馏3-1、平衡蒸馏一、物料衡算二、热量衡算加热炉的热流量：节流减压后：料液加热温度

4、：三、过程特征方程式：相平衡方程：理想溶液泡点方程：四、过程计算给定气化率联立方程可得气液相组成3-2简单蒸馏一、过程数学描述对微元时间做易挥发组分的物料衡算：略去二阶无穷小量，则：积分得：相平衡方程式：二、过程计算理想溶液：代入物料衡算式中积分可得：馏出液平均组成例题：如相同，且平衡蒸馏所得液相组成与简单蒸馏终了的液相组成相同，试比较简单蒸馏所得汽相浓度和平衡蒸馏所得汽相浓度的大小第四节精馏4-1精馏过程一、精馏原理精馏段：除去重组分，完成上升蒸汽的精制。提馏段：脱除轻组分，完成下降液体中重组分的提浓。可将双组分混合物高纯度地分离为轻重两组分。精馏与蒸

5、馏的区别：回流回流目的：产生不平衡两相，造成传质的条件回流必须解决的问题：（1）必须造成有利的传质方向塔顶全凝器相平衡关系轻组分向气相转移，重组分向液相转移。（2）回流量必须只是产品的一部分物料衡算：设塔无限高，成平衡，即无须上升蒸汽全部做回流由以上分析可知：精馏过程的基础依然是组分挥发度的差异二、全塔物料衡算，（1）已规定，则亦随之而定（2）规定，则亦随之而定另：，不宜过大三、回流比与精馏的能耗精馏段：相当于吸收过程，液气比，有利于塔顶产品提纯。回流比，若分离要求一定，加热速率，冷凝量，能耗。提馏段：相当于解吸过程，气液比，有利于塔底产品提纯，即增大塔

6、釜加热速率结论：有利于精馏；但能耗4-2精馏过程数学描述的基本方法4-3塔板上过程的数学描述一、单块塔板的物料衡算（非加料板）二、单块塔板热量衡算及简化（非加料扳）对饱和蒸汽：简化：忽略温度与组成所引起的饱和液体焓及汽化潜热化的差别，即则物料衡算、热量衡算联列，可得：，以上称恒摩尔流假定，即：在精馏塔内没有加料和出料的任一塔段中，各板上升的蒸汽量、下降的液体量相等。：精馏段气液流量：提馏段气液流量恒摩尔流假定的条件是：（1）沸点相差较小（2）汽化潜热相近三、塔板传质过程的简化理论板：气液两相充分混合，传质、传热阻力为零。过程特征方程：板效率：表达实际板和

7、理论板的差异理论板与分离要求、相平衡关系、塔内气液两相流率比有关，反映了分离的难易程度。板效率与物性、流动情况、设备结构有关，反映了设备分离性能的优劣。四、加料板过程分析（1）加料的热状态（2）理论加料板不论进入加料板物流的组成、热状态及接触方式如何，离开加料板的气液两相温度相等，组成互为平衡。物料衡算式：相平衡方程：（3）精馏段与提馏段两相流量关系总物料衡算：热量衡算：联立以上两式：令：：加料热状态参数，大小等于每加入1kmol原料使提馏段液体所增加的kmol数。五种加料热状态：：饱和蒸汽进料：气液混合物进料：泡点进料：冷液进料：过热蒸汽进料五、精馏塔

8、内的摩尔流率塔顶设全凝器、泡点回流：精馏段：提馏段：塔顶全凝器的热负荷：塔釜热负