生物工程设备精馏.ppt

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1、第六章蒸馏设备概述1.蒸馏的应用2.蒸馏分离的目的和依据3.蒸馏过程的分类4.蒸馏操作的费用2、蒸馏分离的目的和依据目的：对液体混合物的分离，提取或回收有用组分依据：液体混合物中各组分挥发性的差异液体混合物：(如:酒精水溶液)挥发性大（乙醇），称为易挥发组分或轻组分（A）挥发性小（水），称为难挥发组分或重组分（B）间歇蒸馏连续蒸馏按操作方式：普通蒸馏特殊蒸馏按分离难易：4、蒸馏操作的费用4、蒸馏操作的费用主要费用：加热和冷却费用，即能耗大。第一节蒸馏分离提纯原理一。酒精-----水混合液的相平衡1.1双组分溶液的气液关系1、相律分析：组分：A、B变量：t、p、xA、yA相数：气相、

2、液相自由度：一定压力下:液相（气相）组成xA(yA)与温度t存在一一对应关系气液组成之间xA~yA存在一一对应关系一定压力下:液相（气相）组成xA(yA)与温度t存在一一对应关系气液组成之间xA~yA存在一一对应关系自由度：1、相律分析：组分：A、B变量：t、p、xA、yA相数：气相、液相1.1双组分溶液的气液关系pA，pB——溶液上方A、B组分的分压，Pa；pA0，pB0——溶液温度下纯组分的饱和蒸汽压，Pa；xA，xB——液相中A、B组分的摩尔分率。对于理想溶液：1.拉乌尔定律（Raoult’sLaw）1.2气液相平衡2、道尔顿分压定律：——泡点方程液相组成x与温度（泡点）的关

3、系气相组成yA与温度（露点）的关系——露点方程三个区域：液相区气、液共存区气相区3、组成~温度图（t~x~y图)两条线：气相线（露点线）yA~t关系曲线液相线（泡点线）xA~t关系曲线4、x~y图对角线y=x为辅助曲线x~y曲线上各点具有不同的温度；平衡线离对角线越远，挥发性差异越大，物系越易分离。5.压力x~y图的影响压力增加，平衡线靠近对角线，分离难度大对于非理想溶液具有正偏差的溶液一般正偏差：pA>pA理，pB>pB理。乙醇－水溶液相图正偏差溶液：x=0.894，最低恒沸点，78.15℃1.4酒精---水混合液的相平衡图谱解释：非理想溶液的原因：酒精和水分子间的吸引力<酒精分

4、子间的吸引力混合物分子间吸引力<纯组分所受的吸引力特点：分子易汽化液面上各组分的蒸汽分压比理想溶液大在恒定压力下进行汽化1.4酒精---水混合液的相平衡从T—x图能得到的结论：1。蒸汽中易挥发酒精组分的含量比原混合液中的高（y1>x1,y2>x2...）所以经过连续分离，冷凝，加热,酒精得到浓缩2。在T-x图中的交点M处蒸汽组成和液体组成相等，不能通过常规常压（大气压）蒸馏法得到无水酒精3。若增加液相中酒精含量，会促使液面上蒸汽总压增大，即在一定压力下溶液沸点降低，酒精在蒸汽中的含量比与之相平衡的液相中含量要高二。相对挥发度和挥发系数混合液某组分挥发度:1.挥发度pA、pB——汽液

5、平衡时，组分A,B在气相中的分压；xA、xB——汽液平衡时，组分A,B在液相中的摩尔分率。组分的挥发度:是该物质挥发难易程度的标志，表示。理想溶液则:2.相对挥发度(以α表示)理想气体：一般物系：对于二元物系：yB=1-yAxB=1-xA即——相平衡方程理想溶液：4.平均相对挥发度3.α的物理意义气相中两组分组成之比是液相中两组分组成之比的倍数α标志着分离的难易程度:α愈大,平衡线愈远离对角线，物系愈易分离；α=1,无法用普通蒸馏方法分离。挥发系数K表示物质在溶液中挥发性能的强弱K酒=A/Q其中A%-----溶液沸腾时蒸汽中酒精含量（V）Q%------混合液中酒精含量（V）杂质

6、：Kc=α/β其中α%----气相中杂质含量β%----液相中杂质含量在酒精蒸馏过程中，有些杂质的挥发系数始终大于1，其他的一些始终小于1，有些则在酒精浓度高时Kc由大于1变为小于1挥发系数大于1在蒸馏过程中沿塔上升，否则沿塔下移若挥发系数随酒精浓度升高在某一浓度时挥发系数由大于1变成小于1，则该组分浓缩在该酒精浓度相当塔板上简单蒸馏1.装置1、多次部分汽化和多次部分冷凝三。酒精精馏缺点：1、收率低；2、设备重复量大，设备投资大3、能耗大，过程有相变。2、有回流的多次部分汽化和多次部分冷凝第二节酒精蒸馏流程一两塔式流程二三塔式流程三多塔蒸馏第三节粗馏塔作用：从发酵成熟醪中将酒精成分

7、提取出来要求：1。处理能力大2。塔板效率高3。塔板压降低4。操作弹性大5。结构简单，制造成本低6。能够满足工艺的特定要求一。粗馏塔板类型及结构一、泡罩塔二、筛板塔筛板塔的主要结构：筛孔——提供气体上升的通道；2.溢流堰——维持塔板上一定高度的液层，以保证在塔板上气液两相有足够的接触面积；3.降液管——作为液体从上层塔板流至下层塔板的通道。3.导向筛板4.浮阀波纹筛纹5。斜孔塔斜孔孔口都朝一个方向二。粗馏塔的设计和计算1。酒精粗馏塔的热量衡算和物料衡算包括：加热蒸汽用量