化工分离工程-多组分多级分离过程分析与简捷计算.pptVIP

第三章 多组分多级分离过程分析与简捷计算 多组分精馏： 1.组分数C2 2.求解数目较多方程 ——变量分析 3.塔内分布复杂——过程分析 4.计算 简捷法：Fenske-Undewood-Gilliland法 共沸精馏图解法 萃取精馏简化法 吸收因子法 逆流萃取集团法 逐板法：严格计算（非本章内容） 第三章 多组分多级分离过程分析与简捷计算 第一节多组分精馏过程 第二节萃取精馏和共沸精馏 第一节 多组分精馏过程 3.1.1 多组分精馏过程分析 3.1.2 最小回流比 3.1.3 最少理论塔板数和组分分配 3.1.4 实际回流比、理论板数、进料位置 3.1.1 多组分精馏过程分析 一、关键组分 1.关键组分的引出 一般精馏： 对于设计型计算，5个可调设计变量为： 二、设计计算多组分精馏过程的复杂性 1. 确定后，顶釜浓度未确定 物料衡算确定顶釜浓度 3.1.2 最小回流比 1. 时，恒浓区出现的情况 3.1.4 实际回流比、理论板数、进料位置 一、实际回流比R 由操作费、设备费确定 由经验取： R=（1.1～1.5）Rm 三、适宜进料位置的确定 1.问题的引出 分离乙醇～水混合物 分离丁烯-2～丁烷 第二节 萃取精馏和共沸精馏 3.2.1 萃取精馏 3.2.2 共沸精馏 3.2.1 萃取精馏 一、流程 (3—25）成立的必要条件： 2. 溶剂的选择 考虑分子极性 选择在极性上更类似于HK的化合物作溶剂，降低HK的挥发度。 例：分离甲醇（沸点64.7℃），丙酮（沸点65.5℃） 考虑能否形成氢键 S加入后形成的溶液： 仅有氢键生成，则呈现负偏差； 仅有氢键断裂，则呈现正偏差。（表3—2） 三、萃取精馏过程分析 1.塔内流量分布 2. 塔内溶剂浓度分布 由于S量大，挥发性小，可视为S浓度恒定 作为简化计算。 四、萃取精馏过程计算 图解法或解析法 设 在全塔恒定，将1、2、S三元看成1、2元处理。 3.2.2 共沸精馏 共沸物（恒沸物）： 定压下，加热溶液使之蒸发，从始到终x、y、T不变的溶液。 共沸点（恒沸点）： 共沸时的温度。 对共沸物： 一个汽相，一个液相， —均相 一个汽相，多个液相， —非均相 一、共沸物的特性和共沸组成的计算 科诺瓦洛夫定律指出：[适用于二元和多元] P～x曲线极值点，相当于汽液平衡相组成相等。 二、共沸剂的选择 一般原则: 1.分离负偏差共沸物或沸点相近的混合物 a.共沸剂仅与一个组分形成二元正偏差共沸物。 b.分别与两组分形成二元正偏差共沸物，且共沸点有明显差别。 c.与两组分形成三元正偏差共沸物，共沸点温度显著低。 2.分离二元正偏差共沸物 a.共沸剂与一个组分形成二元正偏差共沸物，共沸温度明显低。 b.形成三元正偏差共沸物，共沸点温度显著低。 三、分离共沸物的双压精馏过程 利用不同压力下，共沸组成不同分离。 例：分离甲乙酮—水 四、二元非均相共沸物的精馏 系统本身形成非均相共沸物 流程 例：分离正丁醇（1）—水（2） 计算 1.精馏段操作线方程 (n、n+1—Ⅱ塔釜物料衡算） 四、多元共沸精馏过程 流程：（略） 计算： 特点：1.非理想性强；（形成共沸物） 2.变量多；（加了S） 简捷计算法：基本有机化工分离工程 P186 严格计算：电 算 （第四章） 例1.分离环己烷(1)—苯(2),共沸剂的选取。 沸点：T1=80.8℃ T2= 80.2℃ 特点：1、2形成正偏差（或最低）共沸物 （共沸点：T=77.4 ℃ X2=0.54） 方法： 1.找出与1、2形成共沸物的物质。 2.筛选 在所有能形成共沸物的物质中选出共沸点低于77.4 ℃ 的物质。（丙酮、甲醇） 3.相图分析确定： 分离情况： 丙酮作共沸剂，塔顶分出环己烷与丙酮； 甲醇作共沸剂，塔顶分出三元共沸物。 结论：选丙酮为共沸剂。 例2.分离氯仿