汽液传质分离过程课件.ppt

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1、上节内容回顾溶剂的作用稀释作用改变原溶液中关键组分的相互作用的作用2、溶剂的选择原则1）考虑分子极性2）考虑能否形成氢键3）考虑其它因素沸点高、不与1、2组分共沸，不起化学反应；溶解度大；溶剂比（溶剂/进料）不得过大；无毒、不腐蚀、低廉、易得。萃取精馏过程的简化计算1）操作线方程2）相平衡关系3）操作回流比、理论板数、进料位置；4）溶剂进料量例：用萃取精馏法分离正庚烷(1)-甲苯(2)二元混合物。原料组成z1=0.5；z2=0.5（摩尔分数）；采用苯酚为溶剂，要求塔板上溶剂含量xS=0.55（摩尔分数）；操作回流比为5；饱和蒸汽进料；平均

2、操作压力为124.123kPa。要求馏出液中含甲苯不超过0.8%（摩尔），塔釜含正庚烷不超过1%（摩尔）（以脱溶剂计），试求溶剂与进料比和理论板数。解：计算基准：进料100kmol/h。①脱溶剂的物料衡算：代入已知条件解得：D′=49.898kmol/h；B′=50.102kmol/h②计算平均相对挥发度由文献中查得本物系有关二元Wilson方程参数（J/mol）各组分的安托尼方程常数：t:℃;ps:kPa组分ABC正庚烷6.018761264.37216.640甲苯6.075771342.31219.187苯酚6.055411382.6

3、5159.493各组分的摩尔体积（cm3/mol）：,          ,假设在溶剂进料板上正庚烷和甲苯的液相相对含量等于馏出液含量，经泡点温度的试差得：泡点温度为109.4℃。同理，假设塔釡上一板液相中正庚烷和甲苯的液相相对含量为釡液脱溶剂含量，且溶剂含量不变，经泡点温度的试差得：泡点温度为132.7℃。故平均相对挥发度为：公式作y'－x'图。按③核实回流比和确定理论塔板数：由露点进料，y'－x'图上图解最小回流比：故R>Rm按操作回流比作操作线，图解理论塔板数，得N=14，进料板为第7块（从上往下数）。④确定溶剂/进料：粗略按溶剂进

4、料板估计溶剂对非溶剂的相对挥发度：若按塔釡上一板估计β，则由α1S=28.32和α2S=9.76得β=0.1。从式（3-27）可以看出，用较小的β值计算溶剂进料量较为稳妥。L'=S+RD'=S+249.49经试差，得S=270kmol/h，故溶剂/原料比S/F=2.7。剩余曲线剩余曲线一个由蒸馏釜和冷凝器构成的简单间歇蒸馏过程。液体混合物在蒸馏釜中慢慢沸腾，气体在逸出瞬间立即移出。由于一般情况下汽相组成与液相组成不同，与此同时，蒸馏釜的温度，即釜中剩余液体的泡点温度也连续变化。用于描述间歇蒸馏釜中剩余液体组成随时间的变化的曲线称之为剩余曲

5、线。故随蒸馏过程的进行，釜中剩余液体的组成连续变化。曲线指向时间增长的方向，从较低沸点状态到较高沸点状态。剩余曲线是指无回流简单蒸馏过程中塔釜浓度随时间变化的轨迹。三元物系的剩余曲线对于三元混合物的蒸馏，可以很直观地在三角相图上表示剩余曲线。以正丙醇-异丙醇-苯三元物系为例，在101.3kPa操作压力下所做完整的剩余曲线图如图。图中正丙醇、异丙醇和苯的沸点分别为97.3℃、82.3℃和80.1℃。正丙醇、苯和异丙醇、苯分别形成二元最低共沸物，共沸温度为77.1℃和71.7℃。该三元物系的所有剩余曲线都起始于异丙醇-苯的共沸物D。其中一条剩

6、余曲线DE终止于另一个共沸物E，即正丙醇-苯二元共沸物。因为该剩余曲线将三角相图分成两个蒸馏区域，故称它为简单蒸馏边界。蒸馏区域边界（如DE）均开始和终结于纯组分顶点或共沸物。1、简单蒸馏边界所有处于蒸馏边界右侧的剩余曲终止于正丙醇顶点C，它是该区域内的最高沸点(97.3℃)。所有处于DBE区域的剩余曲线都终止在纯苯的顶点B，它是第二蒸馏区域的最高沸点80.1℃。若原料组成落在ADEC区域内，蒸馏过程液相组成趋于C点，蒸馏釜中最后一滴液体是纯正丙醇。位于DBE区域的原料蒸馏结果为纯苯（B点）。2、不同蒸馏区域剩余曲线的特点3、稳定节点、不

7、稳定节点、鞍形点按附近剩余曲线的形状和特征不同可将纯组分顶点和共沸点分为三类：凡剩余曲线汇聚于某特殊点，则称该点为稳定节点。如B、C两点。凡剩余曲线发散于某点，则称该点为不稳定节点。如D点。凡某特殊点附近的剩余曲线是双曲线的，则为鞍形点。如A、E。在同一蒸馏区域中，剩余曲线簇仅有一个稳定节点和一个不稳定节点。4、剩余曲线的应用剩余曲线图近似描述无限高连续精馏塔内在全回流条件下的沿塔高方向的液体浓度分布。为共沸精馏流程的设计以及萃取精馏、共沸精馏和多组分精馏的集成提供理论依据。1、共沸剂的选择当a、b组分形成两元共沸物时，加入共沸剂的作用是

8、在塔顶或者塔釜分离出较纯的产品a、b。只有在三角相图上，剩余曲线开始或者终止于a和b，即a和b分别为稳定点或不稳定点时，分离才能成为可能。从较低沸点状态到较高沸点状态。1）a、b形成最低共沸物