《化工原理》下册+第一章蒸馏.ppt

化 工 原 理; 通过本章学习，应掌握两组分理想物系的气液 平衡关系、平衡蒸馏与简单蒸馏、精馏的原理与流 程和两组分连续精馏的基本计算方法；了解间歇精 馏与特殊精馏过程。;1.1 概述;分离物系：;;二、蒸馏过程的应用;二、蒸馏过程的应用;二、蒸馏过程的应用;二、蒸馏过程的应用;1.1 概述;①通过蒸馏分离，可以直接获得所需要的产品。;按蒸馏操作方式分类;1.2 两组分溶液的气液平衡;一、气液平衡相图; ;2. 气—液相组成图; ;1.拉乌尔定律 ;整理，得;二、气液平衡关系式;二、气液平衡关系式;二、气液平衡关系式;二、气液平衡关系式;二、气液平衡关系式;① 蒸馏操作 1， 值愈大，分离愈容易。;1.计算气液平衡组成;课外资料：气液平衡数据获取途径;1.2 两组分溶液的气液平衡;一、平衡蒸馏装置; ;二、平衡蒸馏过程的计算;设;2.气液平衡关系 ;3.热量衡算 ;1.3 平衡蒸馏和简单蒸馏;一、简单蒸馏装置; ;三、简单蒸馏过程的计算;总物料衡算 ;设;设气液平衡关系为 ;联立得;1.4 精馏原理和流程;蒸馏的操作和结果 　以苯-甲苯混合液为例，右图为其装置和流程简图，其t-x-y 相图如图所示。将组成为xF、温度为t1的混合液加热到t3，使其部分汽化，并将气相与液相分开，则所得的气相组成为y3,液相组成为x3。可以看出，y3xFx3 。; ;一、多次部分汽化和冷凝;若将第1级溶液部分气化所得气相产品在冷凝器中加以冷凝, 然后再将冷凝液在第2级中部分气化, 此时所得气相组成为y2，y2＞y1, 这种部分气化的次数（级数）愈多, 所得到的蒸汽浓度也愈高, 最后几乎可得到纯态的易挥发组分. ;1.4 精馏原理 ; 今以图1-3中的第3级为例，由图1-4可知，x2y1x3，而x2x3y2，---在x2和y2之间存在y1和x3. 如果冷凝和气化的温度选择恰当，可使y1和x3 较为接近。这样，若将第3级中产生的中间产品x3与第2级的料液y1相混合,......，其结果不但消除了中间产品，且提高了最后产品的收率。－－－传质; 由此可见，不同温度且互不平衡的气液两相接触时，必然???同时产生传热和传质的双重作用，所以使上一级的液相回流（如液相x3）与下一级的气相（如气相y1)直接接触，就可以将图6-3所示的流程演变为图1-5所示的分离流程，从而省去了逐级使用的中间加热器和冷凝器。 ;1.4 精馏原理 ;二、精馏塔模型; ; ;1.4 精馏原理和流程; ;二、间歇精馏操作流程 ; ;思考题;1.5 两组分连续精馏的计算;一、理论板的假定;1.恒摩尔气流 ;2.恒摩尔液流 ;恒摩尔流动的假定成立的条件;1.5 两组分连续精馏的计算;一、全塔物料衡算 ;总物料衡算 ;二、操作线方程 ;总物料衡算 ; 根据恒摩尔流假定，L为定值，且在稳态操作时，D及 xD为定值，故R也是常量。精馏段操作线方程为一直线方程。; 在提馏段中，任意塔板（m 板）下降的液相组成 与由其下一层塔板（m+1 板）上升的蒸气组成 之间的关系称为操作关系，描述它们间关系的方程称为提馏段操作线方程。 ;总物料衡算 ; 根据恒摩尔流假定， 为定值，且在稳态操作时，W及 xW为定值。提馏段操作线方程为一直线方程。;1.5 两组分连续精馏的计算;一、精馏塔的进料热状况 ;1.冷液进料;2.饱和液体（泡点）进料;3.气液混合物进料;4.饱和蒸气（露点）进料;5.过热蒸气进料;二、进料热状况参数 ;物料衡算 ;进料热状 况参数;2.进料热状况参数对提馏段操作线方程的影响;由;1.5 两组分连续精馏的计算;一、逐板计算法 ; ;塔顶采用全凝器 ;由 =xn;二、梯级图解法 ; ; 提馏段操作线的截距数值很小，因此提馏段操作线不易准确作出，且这种作图法不能直接反映进料热状况的影响。故提馏段操作线通常按以下方法作出：先确定提馏段操作线与对角线的交点c，再找出提馏段操作线与精馏段操作线的交点d，直线cd即为提馏段操作线。;由; 与对角线联立解得交点e。过点 e作斜率为q/(q-1)的直线与精馏段操作线交于点d，连接cd 即得提馏段操作线。 ; ;2.梯级图解法求理论板层数 ; ; [例] 常压下用连续精馏塔分离含苯44%的苯一甲苯混合物. 进料为泡点液体，进料流率取100 kmol/h为计算基准。要求馏出液中含苯不小于 94 %. 釜液中含苯不大于8 %(以上均为摩尔百分率). 设该物系为理想溶液．相对挥发度为2.47. 塔顶设全凝器，泡点回流，选用的回流比为3. 试计算精馏塔两端产品的流率及所需的理论塔板数。 ; 对于泡点进料, xF =xq