化工原理上蒸馏-3-.ppt

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1、1小结2.简单蒸馏（微分蒸馏，瑞利蒸馏）（1）装置与流程（2）特点①间歇过程;②产品与釜液组成随时间而改变(降低）;③瞬时蒸气与釜中液体处于平衡状态1.非理想溶液的气液相平衡①在恒沸点处,α=1,故一般蒸馏方法不能使两组分分离。②非理想溶液，α随t(或浓度)变化较大,α不能作为常数2（3）简单蒸馏的计算33.平衡蒸馏（闪蒸）（1）闪蒸流程动画示意（2）特点连续操作，气、液一次平衡、（3）平衡蒸馏的计算对二元理想物系——操作线方程——相平衡方程4—汽化率—液化率57.4精馏7.4.1精馏原理（1）精馏过程进料板以上称为精馏段——精制汽相中

2、的易挥发组分。进料板以下（包括进料板）称为提馏段——提浓液相中难挥发组分。塔顶产品称为馏出液——富含易挥发组分。塔底产品称为釜液——富含难挥发组分。板式塔釜液馏出液进料L0V26（2）精馏原理①回流塔顶液相回流和塔底汽相回流，为偏离平衡的气液相在塔内各板上提供了接触条件，实现了气液相间的质量传递。L0V2V2与L0是偏离平衡的气液相，在塔板上接触，进行质量传递，浓度变化趋向于平衡组成。7②传质推动力④热量传递过程液体汽化所需热量由蒸汽冷凝提供。易挥发组分：液相→汽相；难挥发组分：汽相→液相。③传质方向易挥发组分沿塔高方向增加，而温度沿塔

3、高方向降低。8⑤过程控制精馏过程速率由传质过程控制。（3）传质设备板式塔—逐级接触式设备；填料塔—微分接触式设备。板式塔填料塔9（4）精馏的特点：①存在回流；②易挥发组分沿塔高方向增加，而温度沿塔高方向降低；③塔顶产品富含易挥发组分，塔底产品富含难挥发组分。10（2）理论塔板（平衡级）的概念理论塔板：指这样一块塔板，当汽、液两相在其上进行接触传质时，离开该塔板的两相在传质、传热方面都达到了平衡。即汽、液两相的温度相同、组成互呈平衡，常又称为平衡级。11总板效率注意：N不包括塔釜（再沸器，冷凝器）板式塔釜液馏出液进料实际塔板理论塔板塔实际

4、板数Np分离能力相当于N块理论板每一块板效率不一定等于总板效率126.4.2精馏过程的数学描述计算类型：●操作型计算●设计型计算计算依据：▲物料衡算▲热量衡算▲相平衡关系▲归一方程1314(1)精馏过程物料衡算a.全塔物料衡算总物料衡算：易挥发组分物料衡算：15回收率定义馏出液中易挥发组分的回收率：釜液中难挥发组分的回收率：例7.4.1例7.4.216生产任务qnF,zFqnW,xWqnD,xD精馏塔17qnF,zFqnW,xWqnD,xD精馏塔进料100kmol/h0.5馏出液60kmol/h0.95物料平衡是精馏过程的首要制约因素相

5、平衡关系、热平衡亦是重要制约因素18②塔板物料衡算板式塔釜液馏出液进料19a）无进料和采出塔板物料衡算②塔板物料衡算20b）进料板物料衡算21(2)精馏过程热量衡算①无进料和采出塔板的热量衡算(7.4.8)22②恒摩尔流假定对多数同系物和许多相近的理想溶液体系，若a）热损失很小，可以忽略不计；b）混合热为零；c）各板上混合物的摩尔汽化热近似相等；d)各板液体焓变与摩尔汽化热相比可忽略不计将以上关系代入(7.4.8)中:23又因为：摩尔流率，kmol/h或kmol/s上式对于没有进料或出料的任一塔板均适用。24③进料板的热量衡算根据恒摩尔

6、流假定的物料衡算和热量衡算：q---进料的热状态参数25q值对两段气、液相流量的影响由得到：26五种进料热状态a）过冷液体b）饱和液体27c）气、液混合物d）饱和蒸气28e）过热蒸气说明：①　进料热状态参数q值的大小→气、液两相流量分布→水力学性能、分离能力→设计与操作。29进料热状态对塔内气、液流量的影响30例题苯、甲苯混合物，进料苯摩尔分数0.44，进料温度20℃。解:31当q>1，过冷进料32d.全塔热量衡算不计热损失，则有：33消去②冷凝器的热流量同理①再沸器热流量34③再沸器与冷凝器热流量的关系代入全塔热量衡算中:整理得:——

7、回流比35可见：◆R增加,R增加,操作费增加。◆若物流qnD、qnW带出热流量与qnF带入热量相差不大时，则有：一般情况下，再沸器加入塔内的热量近似等于冷凝器从塔顶移出的热量。366.4.3精馏过程的计算方法(1)塔内的气、液流量分布如果塔内气、液两相流量按恒摩尔流假设确定，塔顶设全凝器时：精馏段：提馏段：（2）物料衡算方程与相平衡方程的求解物料衡算方程：……37相平衡关系：归一方程：求解方法：①顺序求解法②逐级计算法386.4.3精馏过程的计算方法操作型问题设计型问题已知：设计任务进料状况待确定：操作压力回流比理论板数进料位置再沸器

8、、冷凝器负荷已知：进料状况操作压力回流比实际板数进料位置再沸器、冷凝器负荷待确定：塔板效率、分离效果396.4.3精馏过程的计算方法设计型问题、操作型问题没有本质区别通过各板及全塔物料衡算、热量衡算、相平衡