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《大学课件-化工原理-蒸馏-2.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、6.3简单蒸馏和平衡蒸馏6.3.1简单蒸馏(微分蒸馏,Reyleigh蒸馏)1、简单蒸馏装置和操作方法浓度变化简单蒸馏过程DifferentialDistillationtx(y)x2y2x1y1简单蒸馏组成变化关系2、特点(1)间歇操作过程是一动态过程;(2)易挥发组分更多地传质到气相中,釜液温度不断升高(3)产品与釜液组成随时间而改变(降低)(4)瞬时蒸气与釜中液体处于平衡状态3、简单蒸馏的计算nW——釜内液相量,kmol;x——任一时刻液相组成;dnW——d时间内蒸发的釜液量,kmol;dnV——d时间内移出的蒸汽量,kmol,其组成为y;
2、(1)易挥发组分的物料衡算:低压下,液相为理想溶液的双组分蒸馏,数值积分图解法积分(2)蒸馏产品的平均组成设nW为任一时刻的釜液量,kmol6.3.2平衡蒸馏(闪蒸)(FlashorEquilibriumDistillation)1、闪蒸流程和操作方法动画示意2、特点(1)连续操作(2)组成和温度恒定不变(3)气、液两相平衡示意图3、平衡蒸馏的计算进料流量qnF、组成zFi、温度TF、压力pF确定体系的自由度为2。平衡蒸馏有多种计算类型。见P19表6.3.14、计算公式qnF----进料流率,kmol/s或kmol/h;qnV-----气相产物的流率
3、,kmol/s或kmol/h;qnL-----液相产物的流率,kmol/s或kmol/h;yi,xi---气相产物、液相产物的组成。物料衡算:相平衡方程:归一方程:热量衡算:由i组分的物料衡算关系和相平衡关系得:--汽化率——操作线方程二元理想物系:处于平衡状态给定压力与汽化率,图解法确定闪蒸后两相组成——操作线方程——相平衡方程操作线slope:q/(q–1)intercept:-zF/(q–1)pointF(zF,zF)q=0q<1q=1q>1q<0Inindustrialpractice,achievedbyarrangementknownas
4、fractionatingcolumnSuccessivevaporizationandcondensationaccomplishedinoneunit6.4精馏(Rectification)6.4.1精馏原理(1)精馏过程精馏段提馏段BottomproductReboilerVerticalcylindricalRectifyingsectionStrippingsectionFeedTopproductLiquidreflux(2)精馏原理回流①液相回流②汽相回流实现高纯度分离的必要条件2.传质推动力示意图易挥发组分:液相→汽相(部分汽化)难挥
5、发组分:汽相→液相(部分冷凝)3.传质方向精馏段-------精制气相的作用zFzF提馏段--------精制液相的作用4.热量传递过程液体汽化所需热量由蒸汽冷凝提供。以第一板为例说明其传质与传热过程:y2y1xDx15.过程控制由传质过程控制。板式塔填料塔6.传质设备板式塔—逐级接触式设备Platecolumn方浮阀板式塔正常操作泡罩塔塔板浮阀塔板圆浮阀Packingcolumn直径:0.3-10m塔高:3-75m填料塔—微分接触式设备(3)精馏的特点:①存在回流;②易挥发组分沿塔高方向增加,温度沿塔高方向降低;③塔顶产品富含易挥发组分,塔底产品富
6、含难挥发组分。(4)理论板(平衡级)的概念--idealtray热量、质量传递理论板上气液平衡yx平衡yn=f(xn)tn=f'(xn)平衡关系Txn=Tyn实际-非理论板②气业、液混合不充分;③流动类型复杂。①热量、质量传递速度有限;注意:N不包括塔釜(再沸器)总板效率(Efficiency)N---理论板数Np---实际板数(30—100%)ET=f(流动状态,两相混合,……)单板效率(Murphreeefficiency)yn+16.4.2精馏过程的数学描述计算类型:操作型计算设计型计算▲物料衡算▲热量衡算▲相平衡关系▲归一方程qnD,xDqn
7、W,xWqnF,zfa.全塔物料衡算qnF=qnD+qnW(1)精馏过程物料衡算易挥发组分物料衡算:回收率Recoveryefficiencyb.塔板物料衡算qnV-----气相流率,kmol/h,kmol/s;qnL-----液相流率,kmol/h,kmol/s;qnLn-1,xn-1qnVn,ynqnVn+1,yn+1qnLn,xnnc.进料板物料衡算:qnLn-1,xn-1qnVn,ynqnVn+1,yn+1qnLn,xnnqnF,zF(2)精馏过程热量衡算a.无进料和采出塔板的热量衡算qnVn,ynqnVn+1,yn+1qnLn,xnnb.恒
8、摩尔流假定(constantmoleoverflow)(对多数有机同系物和许多相近的理想溶液体系)(1)热损