[理学]第一章 蒸馏.ppt

第一章 蒸 馏 第六章 学习指导 一、学习目的 掌握两组分理想溶液的相平衡关系, 精馏的原理和流程。掌握两组分连续精馏的计算。了解恒沸精馏和萃取精馏原理、流程和计算。掌握间歇精馏、简单精馏、平衡精馏的原理与计算。 二、学习内容 本章主要介绍蒸馏的基本原理，常用的蒸馏方法，运用相关的基本理论和方法描述蒸馏过程。结合二元连续精馏过程，关联精馏主要设计变量或操作条件与分离过程关系。选择适宜设计变量或操作参数，进行精馏塔设计和实际精馏过程的操作分析。 概 述 一、蒸馏的应用 二、蒸馏定义 三、蒸馏的分类 一、蒸馏在工业上的应用 石油炼制工业 (原油 ?汽油、煤油、柴油等）； 有机化工工业（基本有机原料、石油裂解气等分离）； 废液处理和溶剂回收； 食品加工及医药、农药生产。 通过加热或冷却使混合物形成气、液两相共存体系， 为相际传质提供必要的条件； 各组分间挥发能力差异足够大，以保证蒸馏过程的传质推动力。 三、蒸馏的分类 3.按照操作压力分类： 常压蒸馏：蒸馏在常压下进行。 减压蒸馏：常压下物系沸点较高或热敏性物质不能承受高温的情况。 加压蒸馏：常压下为气体的物系精馏分离，加压提高混合物的沸点。 第一节 溶液的气液相平衡 一、相律 二、两组分理想溶液的气液平衡 三、两组分非理想溶液的气液平衡 蒸馏过程：气液两相间的传质过程； 过程的推动力：组分在两相中的浓度偏离平衡的程度。 过程的极限：气、液相平衡。 相平衡关系：两相或多相接触达物理平衡时，各相组成之间的关系，重点是其工程应用。 一、相律 即双组分物系气、液相平衡的自由度为2。 对多组分物系的气、液相平衡的自由度为组分数C。 第二节 平衡蒸馏与简单蒸馏 一、简单蒸馏 二、平衡单蒸馏 一定组成的料液被加热后经节流阀减压进入闪蒸室，液体因沸点下降变为过热而骤然汽化，汽化耗热使得液体温度下降，汽、液两相温度趋于一致，两相组成趋于平衡。由闪蒸室塔顶和塔底引出的汽、液两相即为闪蒸产品。 2. 物料衡算 第三节 精馏原理和流程 精馏原理 蒸馏的操作和结果 精馏塔的操作情况 精馏流程 上述的气－液相浓度变化情况可以从图中清晰地看到.因此,同时多次地进行部分气化是使混合物得以完全分离地必要条件。但存在以下两个问题： （1）分离过程得到许多中间馏分，如图中的组成为 x1、x2等液相产品，因此最后纯产品的收率就很低； （2）设备庞杂，能量消耗大。 第四节 两组分连续精馏的计算 恒摩尔流假设 物料衡算和操作线方程 进料热状况和进料线方程 理论板层数的求法 特殊情况时的理论板层数的计算 回流比的影响及其选择 在设计中, 先求得理论板层数, 然后结合塔板效率予以校正，即可求得实际板层数。 对于一个理论板, 离开该板的气液两相组成（yn与xn）的确定可通过相平衡关系. 如果再能确定下降液体的组成xn及下一层板上升蒸气组成yn+1之间的关系, 那么整个塔内个各板的组成可逐板算出, 板数即为指定分离要求下的理论板层数。 操作关系:yn+1与xn之间的关系, 由精馏条件来确定, 精馏的特征方程。 二、 物料衡算和操作线方程 五、理论板数的简捷算法 目的 ：求出 N = ？ 须知 Nmin、R、Rmin, 计算出横坐标值 ， 查图得纵坐标值 ，解得N 值。 七、塔高和塔径的计算 1、塔高的计算 塔高 Z ——塔的有效高度 (不含顶、底空间高度) Z=(Np-1)HT 塔径 DT 例题 连续精馏塔分离二元理想溶液。汽-液混合物进料，进料气相组成为0.428，液相0.272，进料平均xF=0.35，假定进料中汽、液相达到平衡。要求塔顶组成为0.93（均为摩尔分率），料液中易挥发组分的96%进入馏出液中。取回流比为最小回流比的1.242倍。试计算： （1）塔底产品组成； （2）写出精馏段方程； （3）写出提馏段方程； （4）假定各板效率为0.5，从塔底数起的第一块板上，上升蒸汽的组成为多少？ 解题思路： (1)xw （3）提馏段方程可简化或代入提馏段方程本身求解，也可以用两点式方程求得，即点C（xw，xw）和进料线与精馏线交点d。 求解过程 此题复习到精馏一章几乎所有主要知识点。 1．全塔物料衡算方程和塔顶产品收率的概念； 2．平衡线方程； 3．进料状况q意义及L′、 L关系； 4．进料线方程； 5．最小回流比及其计算式； 6．精馏段方程和提馏段方程； 7．逐板计算法； 8．默弗里板效率的概念及计算。* 精馏塔的调节与操作型计算 精馏塔操作的调节 精馏塔的灵敏板 精馏塔的灵