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1、9.3 平衡蒸馏与简单蒸馏平衡蒸馏与简单蒸馏 一、平衡蒸馏一、平衡蒸馏 二、简单蒸馏二、简单蒸馏1第九章 液体精馏l平衡蒸馏平衡蒸馏l平衡蒸馏的数学描述平衡蒸馏的数学描述 l平衡蒸馏的计算平衡蒸馏的计算 9.3.2平衡蒸馏平衡蒸馏2第九章 液体精馏l将将均均相相混混合合液液加加热热超超过过进进料料的的泡泡点点，部部分分气气化化，或或将将混混合合气气体体部部分分冷冷凝凝，气气液液两两相相处处于于平平衡衡状状态态，将将气气液液相相分分开开，使使混混合合液液体体得得到到一一定定程程度度分分离离的的蒸馏方法称为平衡蒸馏。蒸馏方法称为平衡蒸馏。平衡蒸馏平衡蒸馏又称又称“闪蒸闪蒸”平衡蒸馏平衡蒸馏3第九章
2、 液体精馏l料料液液经经泵泵加加压压后后，送送入入加加热热器器加加热热升升温温，使使液液体体温温度度高高于于分分离离器器压压力力下下的的泡泡点点，液液体体成成为为过过热热状状态态，通通过过减减压压阀阀，使使部部分分液液体体气气化化，这这种种过过程程称称为为闪闪蒸蒸。然然后后平平衡衡的的汽汽液液两两相相在在分分离离器器中中分分离离，从从器器顶顶、器器底底排出。排出。连续式平衡蒸馏装置连续式平衡蒸馏装置4第九章 液体精馏l平平衡衡蒸蒸馏馏，在在较较低低的的温温度度下下有有较较高高的的馏馏出出率率，物物料满足平衡关系，气液相达到平衡。料满足平衡关系，气液相达到平衡。l主主要要应应用用于于高高温温下下
3、易易分分解解的的物物料料的的分分离离，在在石石油油炼制和石油化工中较常见。炼制和石油化工中较常见。5第九章 液体精馏1流程及特点流程及特点6第九章 液体精馏3个未知数2个方程1个方程2.过程的数学描述过程的数学描述0q17第九章 液体精馏l单位时间内加热器提供的热量为：单位时间内加热器提供的热量为：Q=Fcm,p(T-tF)l节流减压，液体部分气化所需的热量来自于物料放出的节流减压，液体部分气化所需的热量来自于物料放出的显热，即：显热，即：Fcm,p(T-te)=(1-q)FrT=te+(1-q)t/cm,p热量衡算：热量衡算：8第九章 液体精馏l闪蒸过程中气液两相可认为互成平衡，即闪蒸过程中
4、气液两相可认为互成平衡，即y与与x满足相平衡方程式：满足相平衡方程式：y=f(x)过程特征方程式：过程特征方程式：l理想体系：理想体系：l平衡温度平衡温度te与组成与组成x应满足泡点方程：应满足泡点方程：te=(x)9第九章 液体精馏l当给定气化率当给定气化率(1-q)，联立方程可以求解气、联立方程可以求解气、液相的组成液相的组成y、x。l也可以采用图解法求取。直线也可以采用图解法求取。直线fe为物料衡算式，为物料衡算式，它通过它通过f点点(xF、xF)，直线斜率为，直线斜率为q/(1-q)。此。此线与平衡线相交于线与平衡线相交于e点，点，e点的坐标即所求的气、点的坐标即所求的气、液相平衡组成
5、。液相平衡组成。3.平衡蒸馏的计算平衡蒸馏的计算10第九章 液体精馏11第九章 液体精馏l简单蒸馏简单蒸馏l简单蒸馏的特点简单蒸馏的特点 l简单蒸馏的应用简单蒸馏的应用 l简单蒸馏过程的数学描述简单蒸馏过程的数学描述l简单蒸馏过程的计算简单蒸馏过程的计算 9.3.2简单蒸馏简单蒸馏12第九章 液体精馏l将一定量一定组成的溶液加热至沸腾，产生的蒸将一定量一定组成的溶液加热至沸腾，产生的蒸气，将其不断引出，使之冷凝的分离操作。气，将其不断引出，使之冷凝的分离操作。简单蒸馏简单蒸馏13第九章 液体精馏l（1）精馏前作为原料和产品的预分离；）精馏前作为原料和产品的预分离；l（2）相对挥发度很大的体系，
6、可作为制取产品；）相对挥发度很大的体系，可作为制取产品；l（3）回收溶剂；）回收溶剂；l（4）不精密的分离。）不精密的分离。简单蒸馏的应用简单蒸馏的应用14第九章 液体精馏15第九章 液体精馏l简简单单蒸蒸馏馏过过程程的的物物料料衡衡算算、热热量量衡衡算算方方程程与与平平衡衡蒸蒸馏馏无无本本质质的的区区别别，但但简简单单蒸蒸馏馏过过程程是是一一个个非非定定态态的的过过程程。因因此此，只只能能在在某某个个时时间间微微元元d，进进行行物料衡算。物料衡算。l蒸馏某时刻，物料量为蒸馏某时刻，物料量为n，液相浓度为液相浓度为x，气相浓气相浓度为度为y，开始时物料量为开始时物料量为W1，蒸馏结束时物料量蒸
7、馏结束时物料量为为W2，经过任一瞬间经过任一瞬间d，进行物料衡算。进行物料衡算。简单蒸馏过程的数学描述简单蒸馏过程的数学描述16第九章 液体精馏设设某某一一时时刻刻釜釜液液量量为为Wkmol，组组成成为为x，与与之之平平衡衡的的汽汽相相组组成成为为y。经经微微分分时时间间段段d 后后，蒸蒸出出的的釜釜液液量量为为dW，这这样样对对易易挥挥发发组组分分在在d 前前后后作作物物料料衡算，有：衡算，有：（1）微分物料衡算式：）微分物料衡算式：dxdW为高价无穷小，不计为高价无穷小，不计17第九章 液体精馏1个方程18第九章 液体精馏3个未知数2个方程(2)(2)宏观物料衡算：宏观物料衡算： 19第九
8、章 液体精馏思考：思考：在在操操作作压压力力、原原料料相相同同的的条条件件下下(x1=xF)，若若平平衡衡蒸蒸馏馏的的操操作作温温度度与与简简单单蒸蒸馏馏的的最最终终温温度度相相同同，则则简简单单蒸蒸馏馏与与平平衡衡蒸蒸馏馏相比：相比：分离效果如何？产品量孰大？分离效果如何？产品量孰大？20第九章 液体精馏21第九章 液体精馏将将苯苯-甲甲苯苯混混合合液液中中x(苯苯)=0.70的的溶溶液液加加热热气气化化，气气化化率率为为1/3。已已知知物物系系的的相相对对挥挥发发度度为为2.47。试试求简单蒸馏与平衡蒸馏的馏出液的量和组成。求简单蒸馏与平衡蒸馏的馏出液的量和组成。解：（解：（1）简单蒸馏）
9、简单蒸馏l例例9-3简单蒸馏与平衡蒸馏的比较简单蒸馏与平衡蒸馏的比较为了计算方便为了计算方便设总量设总量W1为为100kmol，W2为为1002/3=66.7kmol，则则22第九章 液体精馏 解出解出x2=0.63323第九章 液体精馏l比比较较平平衡衡蒸蒸馏馏和和简简单单蒸蒸馏馏，在在气气化化率率相相同同的的条条件件下下，简简单单蒸蒸馏馏得得到到的的气气相相平平均均浓浓度度比比平平衡衡蒸蒸馏的浓度要大。馏的浓度要大。(2)平衡蒸馏平衡蒸馏q=2/3解出解出x=0.642y=0.81624第九章 液体精馏 反复部分汽化和部分冷凝操作KJxFyAx为什么利用多次简单蒸馏或多次平衡蒸馏操作实现物系的高纯度分离是不经济的为什么利用多次简单蒸馏或多次平衡蒸馏操作实现物系的高纯度分离是不经济的?25第九章 液体精馏
