精馏杨保俊课件.ppt

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1、化工分离工程第三章精馏合肥工业大学化工学院2013.02精馏原理精馏是分离液体混合物的单元操作，是利用混合物中各组分间相对挥发度的差异及回流(R)的工程手段，实现组分的分离。不适宜用普通精馏进行分离的物系1）2），即待分离组分形成恒沸物，平衡的气液两相组成一样3）热敏性物料：在高温下易发生聚合、结垢、分解等不良反应的。4）难挥发组分的稀溶液3.1多组分精馏3.1.1多组分精馏过程分析3.1.2多组分精馏的简捷（群法）计算法3.2恒沸精馏3.2.1恒沸物和恒沸组成的计算3.2.2精馏曲线和恒沸剂的选择3.2.3恒沸精馏过程及计算3.3萃取精馏3.3.1萃取精馏过程3.

2、3.2萃取精馏的原理3.3.3萃取剂的选择3.3.4萃取精馏过程分析3.3.5萃取精馏过程平衡级数的简捷计算3.3.6萃取精馏操作设计的特点3.3.7恒沸精馏与萃取精馏的比较3.4加盐萃取精馏3.4.1盐效应及其对汽液平衡的影响3.4.2溶盐精馏3.4.3加盐萃取精馏理论板、板效率精馏过程的开发方法1）板式塔：理论板=f(相平衡,分离要求,操作参数)板效率=f(传质速率,传质面积,返混,相平衡,设备等因素)理论板实际板(E0)塔高2）填料塔：填料层高度Z=N×HETP(理论板当量高度)精馏塔中的气液两相在塔板（板式塔）或填料（填料塔）表面接触传质，发生在塔板或填料表面的

3、两相传质量是由传质速率和传质界面面积决定，传质过程十分复杂。理论板—平衡级分离过程理论板又称平衡级，是一个理想化的进行气液两相接触传质的场所。符合如下三个假定：1）进入该板的不平衡物流发生充分的接触传质，使离开该板的气液两相物流间达到相平衡；2）该板上汽液两相各自完全混合，板上各点的汽相浓度和液相浓度各自一样；3）无级间返混：即该板上气液两相实现了完全的机械分离，离开该板的汽流中不挟带雾滴、液流中不挟带气泡、也不存在板间漏液。精馏操作开发的内容和步骤精馏操作的开发目的将A+B混合物→分离成A、B两股物料，要求：确定适宜的操作条件和参数P，R，NT，q…工艺参数确定适宜的

4、设备结构和尺寸D，H，结构…设备参数开发内容1）多座精馏塔分离序列的安排（见第6章）2）精馏塔类型的选择（见《化工原理》）3）单座精馏塔的设计计算具体包括：1）确定塔的直径和高度2）确定适宜的操作条件和参数3）进行再沸器和冷凝器的设计计算4）进行塔的结构的设计计算开发步骤（单座精馏塔的设计计算）1）确定操作压力；P2）确定相平衡关系；TPXY3）建立精馏操作的数学模型；MESH；4）解数学模型，求出操作参数(R、q)、和设备参数(NT、NF)；5）板式塔：确定板效率，将理论板数转化为实际板数；填料塔：选定填料型式和尺寸，求取理论板当量高度HETP，从而算得填料层高度；6

5、）板式塔：确定塔板型式，求算塔径、塔高以及塔板的结构尺寸；填料塔：计算塔径，进行液体和汽体分布器的设计。精馏操作的开发步骤相平衡，操作压力（P）建立数学模型（MESH）模型求解板效率塔板设计等板高度液体分布器设计3.1多组分精馏3.1.1多组分精馏过程分析3.1.1.1关键组分3.1.1.2多组分精馏过程的复杂性3.1.2多组分精馏的简捷（群法）计算法3.1.2.1清晰分割的物料衡算3.1.2.2芬斯克法计算最小理论级数Nm3.1.2.3最小回流比Rm和回流比3.1.2.4平衡级数N的确定3.1.2.5进料级位置3.1.2.6简捷法计算平衡级数步骤3.1.1　多组分精馏

6、过程分析3.1.1.1关键组分（1）轻、重关键组分（2）分配与非分配组分（3）清晰分割与非清晰分割3.1.1.2多组分精馏过程的复杂性（1）求解方法（2）摩尔流率（3）温度分布（4）组成分布3.1.1　多组分精馏过程分析多次单级分离的串联，简称精馏利用混合物中各组分的相对挥发度不同，采用液体多次部分汽化，蒸汽多次部分冷凝等汽液间的传质过程，使汽液相间浓度发生变化并结合应用回流R手段，使各组分分离精馏操作流程精馏操作流程简单塔精馏操作流程2、严格计算法操（作型计算）———设备给定，进行工艺条件核算；精馏计算1、简捷计算法（设计型计算）———给定分离任务，选择工艺条件。精馏

7、的定态数学模型有平衡级（理论板）和非平衡级两类，本书讨论平衡级模型多元精馏计算主要采用的方法3.1.1.1　关键组分关键组分定义：在设计或操作控制中，按分离要求选取的两个组分，（大多是挥发度相邻的两个组分）。它们在塔顶或塔底产品中的回收率（或含量）通常是给定的，因此，对于系统的分离起着决定性的作用。其中：轻关键组分：挥发度较大的组分，对它在塔釜产品中的含量需有严格控制；并在进料液中比该组分轻的组分及该组分的绝大部分应从塔顶采出。重关键组分：挥发度较小的组分，对它在塔顶产品中的含量需有严格控制；在进料液中比该组分重的组分及该组分的绝大部分应