《化工原理》 - 太原理工大学.pptVIP

概述（Introduction） ; 蒸馏操作实例：石油炼制中使用的 250 万吨常减压装置;间歇精馏：多用于小批量生产或某些有特殊要求的场合。 连续精馏：多用于大批量工业生产中。;6.1 双组分溶液的气液相平衡关系(Vapor-liquid equilibria in binary systems) ;溶液沸腾时，溶液上方的总压应等于各组分分压之和，即 ;当汽相为理想气体时;6.2.2 汽液相平衡图（equilibrium diagram）;汽液相平衡图（equilibrium diagram） ;1. T-x(y) 图 ; 乙醇-水溶液物系的泡点线和露点线在 M 点重合，该点溶液的泡点比两纯组分的沸点都低，这是因为该溶液为具有较大正偏差的溶液，组成在 M 点时两组分的蒸汽压之和出现最大值。M 点称为恒沸点，具有这一特征的溶液称为具有最低恒沸点的溶液。常压下，乙醇-水物系恒沸组成摩尔分数为0.894，相应温度为78.15℃(纯乙醇为78.3℃)。 与之相反，硝酸-水溶液为负偏差较大的溶液，在硝酸摩尔分数为0.383时，两组分的蒸汽压之和最低，T-x(y) 图上对应出现一最高恒沸点（M点），其沸点为121.9℃。此溶液称为具有最高恒沸点的溶液。 在恒沸点时汽液两相组成相同，用一般的蒸馏方法不能实现该组成下混合溶液的分离。 ;2. x-y 图 ;3. 汽液平衡关系式的表示方法 ;气（汽）液相平衡时，两相的温度和压强相等，每个组分在两相中的逸度（fugacity）相等，即;根据相平衡常数的定义 ;溶液中各组分的挥发性由挥发度来量衡，定义为组分在汽相中的平衡蒸汽压与在液相中的摩尔分数的比值。对双组分物系 ;6.1.3 相对挥发度（Relative volatility）;6.2 平衡蒸馏与简单蒸馏 ;闪蒸过程可通过物料衡算、热量衡算以及相平衡关系求解所需参数。下面以两组分混合液连续稳定闪蒸过程为例给予说明。 ;若设液相产物占总加料量的分率为 q，即W/F=q，则汽化率为D/F =(1-q)，代入上式整理可得 ;料液由进料温度 tF 升至 t0 需供给的热量 Q 为 ;6.2.2 简单蒸馏 ;任一时刻，易挥发组分在蒸汽中的含量 y 始终大于剩余在釜内的液相中的含量 x，釜内易挥发组分含量 x 由原料的初始组成 xF- 沿泡点线不断下降直至终止蒸馏时组成 xE，釜内溶液的沸点温度不断升高，蒸汽相组成 y 也随之沿露点线不断降低。;6.2.2 简单蒸馏 ;在釜液由 W1 蒸馏减少至 W2 期间，釜内蒸馏出的液量 D（kmol）及平均组成 可根据整个过程的物料衡算求得。 ;6.2 精馏原理 (Principle of Rectify) ;6.2 精馏原理 ;6.2.2 多次部分气化和部分冷凝;6.2 精馏原理 ; 由此可见，不同温度且互不平衡的气液两相接触时，必然会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6-5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。 ;6.2 精馏原理 ; 精馏：将由挥发度不同的组分所组成的混合液，在精馏塔中同时多次进行部分气化和部分冷凝，使其分离成几乎纯态组分的过程。;6.2.3 精馏塔的操作情况;6.2 精馏原理 ;6.3 双组份连续精馏的计算 ;6.3 双组份连续精馏的计算 ; 塔板上有多少摩尔的蒸汽冷凝，就有多少摩尔的液体汽化。因此该精馏过程属等摩尔反向扩散传质过程。对于多数有机同系物和许多相近的理想体系，各组分的摩尔气化热相差不大.恒摩尔流假设均适用. 恒摩尔流假设必须满足的条件是：;6.3 双组份连续精馏的计算 ;6.3 双组份连续精馏的计算 ;提馏操作线： c点：（xW，xW） 截距：-WxW /V’;6.3 双组份连续精馏的计算 ;6.3 双组份连续精馏的计算 ;6.3 双组份连续精馏的计算 ;6.3 双组份连续精馏的计算 ;6.3 双组份连续精馏的计算 ;6.3 双组份连续精馏的计算 ; [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 =0.44 设由塔顶开始计算(从上往下)，第1块板上升蒸气组成y1=xD=0.94. 第1块板下降液体组成x1由相平衡方