《化工原理下1-2平衡蒸馏》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理下1-2平衡蒸馏（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、回顾：蒸馏过程的分类回顾：蒸馏过程的分类1）按操作流程）按操作流程间歇蒸馏、连续蒸馏间歇蒸馏、连续蒸馏2）按蒸馏方式）按蒸馏方式简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏3）按操作压强）按操作压强常压、减压、加压蒸馏常压、减压、加压蒸馏4）按混合物中的组分数）按混合物中的组分数双组分精馏、多组分精馏双组分精馏、多组分精馏1.3.1平衡蒸馏（闪蒸）平衡蒸馏（闪蒸）既可以间歇又可以连续方式进行既可以间歇又可以连续方式进行特点：特点： 低温沸腾，放出的低温沸腾，放出的显热作为气化的潜热。显热作为气化的潜热。适用于：适用于： 粗略分离的物料；粗略分离的物料； 轻组分含量不高。
2、轻组分含量不高。 相对挥发度很大。相对挥发度很大。（1）流程：）流程：QTtexFtFyxP（2）平衡蒸馏原理）平衡蒸馏原理(3) 特点特点 连续操作；连续操作； 组成和温度恒定不变；组成和温度恒定不变； 气、液两相平衡气、液两相平衡 。温度和压力对平衡蒸馏的影响(4) 平衡蒸馏的计算平衡蒸馏的计算 物料衡算物料衡算：QTtexFtFyxP操作性方程操作性方程热量衡算：热量衡算：节流后进入分离器，物料放节流后进入分离器，物料放出的显然等于部分汽化所需出的显然等于部分汽化所需潜热潜热QTtexFtFyxP换热器热交换换热器热交换:则离开换热器的物料温度则离开换热器的物料温度:气液相平衡关系气液相
3、平衡关系对于二元体系的平衡体系，自对于二元体系的平衡体系，自由度为由度为2，当体系的，当体系的压力压力P确定确定后，只有一个自由度，当体系后，只有一个自由度，当体系温度再确定后，体系组成就确温度再确定后，体系组成就确定了，即：定了，即：QTtexFtFyxP给定压力与汽化率，可用图解法方便地确定闪给定压力与汽化率，可用图解法方便地确定闪蒸后的两相组成。蒸后的两相组成。操作性方程操作性方程相平衡方程相平衡方程平衡蒸馏中，平衡蒸馏中，q为恒定值，在为恒定值，在x-y图上为过图上为过点（点（xF.xF），斜率为），斜率为q/(q-1)的直线。的直线。图解过程：图解过程：1.3.2 1.3.2 简单蒸
4、馏简单蒸馏（1 1）流程）流程(2) 特点特点 间歇操作过程是一动态过程；间歇操作过程是一动态过程； 易挥发组分更多地传递到气相中去，釜液温度易挥发组分更多地传递到气相中去，釜液温度不断升高；不断升高； 产品与釜液组成随时间而改变产品与釜液组成随时间而改变( (降低）；降低）； 瞬时蒸气与釜中液体处于平衡状态。瞬时蒸气与釜中液体处于平衡状态。 适用于：适用于： 1. 沸点差较大的混合液；沸点差较大的混合液； 2. 分离要求不高的粗加分离要求不高的粗加工过程。工过程。 (3) 简单蒸馏的计算简单蒸馏的计算 L釜内液相量； x 任一时刻液相组成； dL d时间内蒸发的釜液量； 经过时间d 后，釜液
5、量为L-dL、组成为x-dx； dDd时间内移出的蒸汽量，其组成为 y； y与x呈平衡关系。则：对d时间内做物料衡算忽略dxdL，整理得：积积分，上限：分，上限：L=F，x=xF 下限：下限：L=W，x=x2代入相平衡关系代入相平衡关系蒸馏产品的平均组成蒸馏产品的平均组成设设L1和和L2分别为分别为“1”、“2” 时刻的釜液量，时刻的釜液量，kmol x1和和x2分别为分别为“1”、“2” 时刻釜液摩尔浓度时刻釜液摩尔浓度 D为蒸馏产品量，为蒸馏产品量，kmolxWyDxFt3 32 21 11 12 23 3多次多次部分汽化部分汽化和和部分冷凝部分冷凝可分别得可分别得到较纯的轻重组分到较纯的
6、轻重组分F,xFD,yDW,xW重复单级操作重复单级操作，流程复杂，能耗大，中间产品，流程复杂，能耗大，中间产品多，产品收率低多，产品收率低1.4 精馏原理精馏原理多次部分汽化和冷凝联合操作多次部分汽化和冷凝联合操作精馏塔精馏塔xWyDxFt1 12 23123D,yDF,xFW,xWD,yDF,xFW,xW塔设备塔设备板式塔、填料塔板式塔、填料塔下一层板（下一层板（n+1）上升蒸气：）上升蒸气：Vn+1，yn+1， tn+1上一层板（上一层板（n-1）下降的液体：）下降的液体：Ln-1,xn-1 ，tn-1v 第第n块板的情况块板的情况 进入物流（准备接触的两相）进入物流（准备接触的两相）t
7、n+1tn-1：传热：传热xn-1 x*n+1（与（与yn+1呈相平呈相平衡）：传质衡）：传质塔板上的传质与传热塔板上的传质与传热v 第第n块板的情况块板的情况 离开物流离开物流n第第n板上升蒸气：板上升蒸气：Vn，yn，tnn第第n板下降液体：板下降液体：Ln，,xn ，tnn Xnyn+1n使使重组分重组分进入进入液相液相，浓度增高，浓度增高n使使轻组分轻组分进入进入气相气相，浓度增加，浓度增加v 传质结果传质结果塔板上的传质与传热塔板上的传质与传热v 理论板理论板 通过理论板上的传质，使离开该板的上升通过理论板上的传质，使离开该板的上升蒸气（蒸气（Vn，yn）与下降液体（）与下降液体（
8、Ln，,xn ）呈）呈相平衡相平衡v 精馏操作必要条件精馏操作必要条件上升蒸气上升蒸气气相回流气相回流再沸器再沸器下降液体下降液体液相回流液相回流冷凝器冷凝器精馏操作的基本流程：塔、精馏操作的基本流程：塔、再沸器、冷凝器再沸器、冷凝器精馏过程的回流精馏过程的回流回流包括：回流包括： 塔顶液相回流、塔底气相回塔顶液相回流、塔底气相回流流回流的作用：回流的作用： 提供不平衡的气液两相，提供提供不平衡的气液两相，提供传质的必要条件；传质的必要条件； 通过回流带入热量和通过回流带入热量和“冷量冷量”，维持塔内的温度分布。，维持塔内的温度分布。精馏原理的文字描述精馏原理的文字描述 从塔顶下降的液相与从塔
9、底上升的气从塔顶下降的液相与从塔底上升的气相，在塔板相，在塔板(或填料或填料)上接触，进行上接触，进行多次部多次部分气化和部分冷凝分气化和部分冷凝的传热传质过程；的传热传质过程； 热量从气相传到液相，轻组分热量从气相传到液相，轻组分从液相传到气相，重组分从气相传到液相；从液相传到气相，重组分从气相传到液相； 塔顶气相成为高纯度的轻组分，塔顶气相成为高纯度的轻组分，塔底的液相成为高纯度的重组分，从而实塔底的液相成为高纯度的重组分，从而实现了混合液的分离。现了混合液的分离。从塔的温度分布去理解精馏原理从塔的温度分布去理解精馏原理 塔内的温度如何分布？塔内的温度如何分布？ 不同的温度对气、液的组成有什么影响不同的温度对气、液的组成有什么影响？ 如何才能保持塔内的温度分布？如何才能保持塔内的温度分布？
