《化工原理 蒸馏》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工原理 蒸馏(108页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、1第六章 蒸馏第一节 双组分溶液的气液相平衡 第二节 蒸馏与精馏原理第三节 双组分连续精馏的计算与分析第五节 恒沸精馏与萃取精馏第四节 间歇精馏第六节 板式塔2蒸馏在化工生产中的应用 分离多组分混合物; 某一组分的提纯; 有用组分的回收。目的:广泛性: 液体混合物; 气体混合物; 固体混合物。345蒸馏过程的分离依据依据:蒸馏是利用混合物中各组分挥发性的差 异。易挥发组分(或轻组分): 挥发性高的组分,以A表示;难挥发组分(或重组分): 挥发性低的组分,以B表示。 蒸馏过程液体混合物加热部分汽化液相:xA, xB 汽相:yA, yB 液相冷凝6必有: yA xA, yB x两条线:液相线(泡点
2、线)气相线(露点线)组成相同,t露点t泡点14对角线y=x为辅助曲线,yx ,平衡线在对角线之上;xy线上各点温度不同;平衡线离对角线越远,挥发性差异越大,物系越易分离。15压力对txA(yA)图及xy图的影响压力增加,平衡线靠近对角线,分离难度大16(三) 相对挥发度与理想溶液的yx关系组分的挥发度: 是该物质挥发难易程度的标志,表示。pA、 pB汽液平衡时,组分A,B在气相中的分压;xA、xB汽液平衡时,组分A,B在液相中的摩尔分率。 混合液某组分挥发度:1. 挥发度纯组分的挥发度: = pAo17理想溶液则:2. 相对挥发度(以表示) 理想气体:或:一般物系:183. 理想溶液的气液相平
3、衡方程式 代入相平衡方程讨论: 的物理意义:汽相中两组分组成之比是液相中两 组分组成 之比的倍数。 其值标志着分离的难易程度。19 若=1,则普通蒸馏方式将无法分离此混合物。 1。 平均相对挥发度m。三、 非理想溶液气液相平衡(一)对拉乌尔定律有正偏差的溶液 (1)无恒沸点的溶液 如甲醇-水溶液 pApA理, pBpB理,介于pAo、pBo 之间。20(2)有最低恒沸点的溶液 如乙醇-水(二)对拉乌尔溶液有负偏差的溶液(1)无恒沸点溶液 如氯仿-苯溶液pA1(2) 饱和液体 q1(3) 气液混合 01推动力NTq NT是以塔顶负荷增加为代价60R的影响RNT、操作费七、塔顶液相回流比的选择61
4、(一)全回流与最少理论板数 全回流:塔顶上升蒸气冷 凝后全部引回塔 顶作为回流。 D=0,W=0,F=0;两条操作线合二为一,与对角线重合。 N=Nmin 全回流的特点:62全回流时Nmin:第1块63第1块第2块第2块第N-1板 第N块(再沸器) 塔顶全凝器64芬斯克公式(多组分) 适用条件:双组分混合物,塔顶全凝器,塔釜间接加热。65注意: Nmin:包括再沸器; xw=xF 全回流的意义:开工、实验研究、设备异常或调试时,便于控制。66(二)最小回流比Rmin67最小回流比对于某一物系,在一定的分离任务下,所需理论板为无穷多时所对应的回流比。恒浓区(夹紧点) 在p点前后气液两相浓度没有变
5、化 ,即无增浓作用。所以此区称作恒浓区,p点叫夹紧点。68作图法: 理想物系平衡线 非理想物系平衡线最小回流比的计算p hDFFxqyq69gg70(三)适宜回流比R 对操作费用的影响: R 对设备费用的影响:71八、理论板的简捷计算法R 、NT 、Rmin 、Nmin关系关联图:吉利兰图72左端:右端:最小回流全回流 适用条件:多组分,多种进料状态,:1.264.05N: 2.443.1 特点:简便、快;双组分、多组分都适用;误差大,可用N估算,方案的比较。73 NT的计算步骤:(1)由物系性质及分离程度定Rmin 、R;(2)计算全回流下的Nmin (图解法、芬斯克公式 )(4)xw=xF
6、,定加料位置 注意:吉利兰图可回归成74九、精馏塔的操作计算(试差法)先设xw物料衡算求xD(y1)(接近xw为止)十、直接蒸气加热及两股进料的精馏塔(一)直接蒸汽加热的精馏塔75目的:处理某轻组分的水溶液,难挥发组分为水时,直接蒸气加热,省再沸器流程及特点:F xFWD76NT的计算 精馏段操作线 提馏段操作线 q线总物料衡算L+S=V+b易挥发组分Lxn=Vyn+1+bxnF, xFD, xDW, xWSV,yn+1 L,xnnn+177过点(xb,0)斜率:b/SS=Vb=LxDxWxF 理论板数的求取78(二)两股进料的精馏塔F2, xF2D, xDW, xWF1, xF1V, ys+1L, xss+1s段:段:79DxF2xF1xDxw357共7块(含再沸器) 第3块为xF1加料板第5块为xF2加料板 斜率: 100全回流101四、塔高的确定 五、塔径的计算u气相的空塔气速,m/s.102C气相负荷因子液体表面张力,dyne/cm (同mN/m)2020dyne/cmC 2 . 02020CC =ss下的气相负荷因子103泡 罩泡罩塔板(一)泡罩塔六、板式塔类型104V- 浮阀V- 浮阀塔板(二)浮阀塔105筛 板导向筛板(三)筛板塔106浮舌塔板舌形塔板(四)其它类型塔板1)舌形塔板与浮动舌形塔板1072) ADV浮阀塔板108ADV塔盘的鼓泡状态