比较全面的精馏塔设计基础ppt课件.ppt

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1、本章学习要求一、掌握的内容1.双组分理想物系的气液平衡、拉乌尔定律、泡点方程、露点方程、气液相平衡图，相对挥发度和挥发度等及应用，气液相平衡方程及应用，相组成的表示法及应用。2.精馏过程的原理及分析，精馏装置的作用。3.精馏塔的物料衡算及应用。操作线方程和q线方程及其在y-x图上的作法和应用。4.理论塔板数和实际塔板数的确定；进料热状况的分析及其q值的计算和对操作线的影响。5.回流比对塔板数的影响，最小理论塔板数，最小回流比的计算，适宜回流比的选择。第1章蒸馏（Distillation)二、理解的内容1.平衡蒸馏和简单蒸馏的特点及其计算；相律。2.精馏装置的热量衡算。3. 直接

2、蒸汽加热精馏塔的计算。4.简捷法估算理论塔板数。5.塔高和塔径的计算。6.精馏塔的操作型计算。三、了解的内容1.间歇精馏特点及典型的操作方式。2. 恒沸精馏，萃取精馏特点及应用。第2节双组分溶液气液相平衡1、掌握的内容：两组分理想溶液的气液相平衡、泡点方程、露点方程、气液相平衡图、挥发度与相对挥发度的定义及应用、气液相平衡方程及应用。2、了解内容：非理想溶液的气液相平衡。3、本节重点：相组成表示方法、泡点方程、露点方程、气液相平衡方程的应用。4、本节难点：气液平衡相图，用相对挥发度判断物系能否用蒸馏方法分离的难易程度。1.2.1相律和相组成气液相平衡关系，是指溶液与其上方的蒸气达到

3、平衡时，系统的总压、温度及各组分在气、液两相中组成的关系。一、相律相律表示平衡的物系中，自由度数目F、相数φ和独立组分数c之间的关系，即：F=c-φ+2              (1-1)式中2表示外界影响平衡状态的两个因素即压强和温度。对两组分平衡物质由相律可知自由度数F=2。对两组分的气液平衡系统，可变化的温度t、压强p、一组分（通常为易挥发组分）在气相中的组成y和在液相中的组成x四个参数中任意规定两个参数后，物系的状态即被唯一的确定。蒸馏可视为恒压下操作，当压强p确定后，平衡物系的F=1，即在t、x或y中选定其中一个参数后，其他参数都是它的函数。所以两组分的气液平衡可用一定压强下t-x

4、（或y）、x-y的函数关系或相图表示。二、相组成的表示法1.摩尔分数：混合物中组分A的物质的量占混合物总物质的量的分数。对两组分(A和B)的混合液，则有：（1-2）式中：nA、nB、n分别表示组分A、组分B和混合物的物质的量kmol2.质量分数：混合物中组分A的质量占混合物总质量的分数。对两组分（A和B）的混合液，则有：（1-2a）式中：mA、mB、m分别表示组分A、组分B和混合物的质量kg。3.质量分数和摩尔分数的换算关系：（以A组分为例）(1-3)(1-3a)式中：M为组分的摩尔质量kg/kmol。应指出：气相中组分的摩尔分数以y表示。1.2.2拉乌尔定律实验表明，理想溶液的气液平衡关系遵

5、循拉乌尔定律。拉乌尔定律：当气液呈平衡时，溶液上方组分的蒸气压与溶液中该组分的摩尔分数成正比，即pA=PAºxA(1—4)pB=PBºxB=PBº(1-xA)                  (1—4a)式中：p——溶液上方组分的平衡分压，Pa     x——溶液中组分的摩尔分数pº——同温度下纯组分的饱和蒸气压，Pa纯组分的饱和蒸气压是温度的函数，即：PAº=f(t)PBº=φ(t)           (1—5)纯组分的饱和蒸气压可直接从理化手册中查得。理想物系气相服从道尔顿分压定律，即总压等于各组分分压之和。对两组分物系：P=pA+pB(1—6)式中：p——气相总压，Pa；1、泡点方

6、程根据拉乌尔定律(1—4)、(1—4a)和道尔顿分压定律(1—6)可得以下方程：（1—7）式1—7称为泡点方程。该方程表示平衡物系的温度和液相组成的关系。在一定压强下，液体混合物开始沸腾产生第一个气泡的温度，称为泡点温度（简称泡点）。用途：(1)已知泡点，计算液相组成。(2）已知液相组成求泡点。X=f（pt）2、露点方程（1—8）式1—8称为露点方程。该方程表示平衡物系的温度和气相组成的关系。在一定压强下，混合蒸气冷凝开始出现第一个液滴时的温度，称为露点温度（简称露点）。气液平衡时，露点温度等于泡点温度。当总压不太高时，平衡气相可视为理想气体。气相组成可表示为：yA=pA/PyB=pB/P将(

7、1—4)、(1—4a)和（1—7）代入以上两式，可得：yB=p0BxB/P（1—8a）在一定的压强下，对两组分理想溶液，只要已知平衡温度和纯组分的饱和蒸气压，根据泡点方程和露点方程，即可求得平衡时的气液相组成。严格说，实际上理想溶液是不存在的。仅有那些由性质极相近、分子结构相似的组分所组成的溶液，如苯—甲苯、甲醇—乙醇、烃类同系物等可视为理想溶液。1.2.3两组分溶液的气液平衡相图用相图表达气液平