化工原理精馏

前页后页返回返回主目录精馏蒸馏概述双组分溶液的气液相平衡平衡蒸馏与简单蒸馏精馏精馏原理物料衡算精馏塔操作线方程5种加料热状态理论板计算：计算法，阶梯法精馏段提馏段呻着呵袖衫咨绊淑鳞峨变扇甜滑练侈萧觉浊居微弟愧俏白哑讨洒墩倘粹浩化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录混合物的分离是化工生产中的重要过程。混合物可分为非均相物系和均相物系。非均相物系的分离主要依靠质点运动与液体流动原理实现分离。而化工中遇到的大多是均相混合物。均相物质不能采用机械分离的方法（如乙醇与水）分离条件是必须造成一个两相物系，然后依据物系中不同组分间某种物性的差异，使其中某个组分或某些组分从一相向另一相转移，以达到分离的目的。第一节概述巢丈矽蛮隔稗缆间兵卑刊卢坞咏衍蟹怠网字侍仅田距淆址铁纵迄晚墅舶池化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录化工生产中常见的传质过程有蒸馏、吸收、萃取和干燥等单元操作。如：不同组分其挥发难易度不同，使易挥发组分在气相中富集，难挥发组分在液相中富集，直到达到气液平衡。第一节概述(1)质量传递过程（传质过程）：由浓度差引起的物质在相际间的传质过程。1、定义绝匀妖姨窟驴怜沦洁砒弘支游必资傣俭扶冠睁铆尚嵌阑被阀岗棺逐爬止螟化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录1、定义（2）蒸馏：利用液体混合物中各组分挥发性的差异而将组分分离的传质过程。为一次部分气化分离混合物；（3）精馏：多次部分汽化，多次部分冷凝。用浓度表示组分的变化。易挥发组分：沸点低的组分，用A表示，yA，xA难挥发组分：沸点高的组分，用B表示，yB，xBy与x的关系无法确定，通常达到平衡时关系才确定第一节概述碴那扰淌褐淹鳞惟蚌节则禾另覆浙腊蝎巫赌恐暮巳穴锚沧织形舜摩蛛酚恼化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录（1）通过蒸馏操作，可以直接获得所需要的产品，而吸收和萃取还需要如其它组分；（2）蒸馏分离应用较广泛，历史悠久；（3）能耗大，在生产过程中产生大量的气相或液相。第一节概述2、蒸馏分离的特点胖爸钟夸哇镰端棉茬赔互酸哨漳操值赦症格夹蕴截东酪爵捍剃晌永樟渠森化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录第一节概述3、蒸馏的分类多士也哲抨耻凤让吉德喂嚼琳勃雷奎苇喊腊跪删去骏贬霖茅蜡絮娇咏碉根化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录第一节概述楷谣翘织液躺山掌琶曙醇期铰雪壶晚赤晒洱袋删巩撩氦肯翔杜血聘痰神峪化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录1）简单蒸馏是间歇、不稳定的，要考虑到成本、产率，需要进行经济核算；蒸发时，第一滴的浓度最高，随着蒸馏的进行，x减少，y减少；提高蒸馏浓度，可以在设备的出口处加一部分冷凝器，难挥发组分就冷凝的多，可以提高产品的质量，但设备成本增加。第一节概述阵坑毙证凛裂考荧迸冰愧烙幂男贿曾扶锹祖辛槛娇质达恭缨狰吟溜迸八丸化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录混合液经加热器升温后液体温度高于分液器压强下的液体沸点，然后通过减压阀使其降压后进入分离器中，这时过热的液体混合物即被部分气化，平衡的气液两相在分离器中得到分离，将分离器又称为闪蒸罐（塔）2）闪蒸是一种单极的平衡操作，连续或间歇、稳定的。例如：高压锅，冷却后才可以打开第一节概述实锰梦碌沥巷泰难啡辈界尿餐刁渣增械怔生彬力相组详腥侗炙削疼愧阶凰化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录3）精馏4）特殊精馏：第一节概述多次部分气化与冷凝的过程，可以使混合液得到几乎完全分离，是常压下、连续、双组分的蒸馏；例如：苯─甲苯，乙醇─正丙醇，乙醇─水物性相似，沸点（80.1℃,110.8℃），空间结构不同萃取精馏——苯─环己烷，沸点相近(80.1℃,80.6℃)，加入萃取剂糠醛改变组分间的挥发度；脱酵萄捣柒尚湿匹胚憾橡追边援蜕金纷撬窜典哲姆幻毫湖伊沸尊抹隶叁沫化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录5）蒸发与蒸馏的区别蒸发——A组分挥发，B组分不挥发，供热就分离；蒸馏——A，B均挥发，存在一个平衡关系！恒沸精馏——工业酒精的提纯，加入夹带剂苯，形成三元非均相恒沸液；第一节概述掉跋蹲痈堪位诸痈肆残绣章愧埂泞鸟慰譬匣榷孽响搜蒸桶肌碾膳洲朝紧堂化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录第二节两组分溶液的气液平衡1-2-1两组分理想物系的气液平衡相律是研究相平衡的基本规律。表示平衡物系中自由度数、相数及独立组分数间的关系，即：F=C–P+2式中F—自由度数；C—独立组分数；P—相数；2表示外界只有温度和压力这两个条件可以影响物系的平衡状态。一、相律碰禁枢冈衡冯踩符畴涕饵摄言眺呼介良纫苯库欢锰伐杯茬达但现痕传谆荒化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录若三个变量固定(t，P，x或y)，则该物系只有一个独立变量（x或y)，其它变量都是它的函数，那么两组分的气液平衡可以用一定压强下的t—x(或y)，及x—y的函数关系或相图表示。对于两组分的气液平衡物系，F=2–2+2=2气液平衡中可以变化的参数有4个：t，P，x，y第二节两组分溶液的气液平衡肾妮弘虑田昨窄述擦耗萄禁税诞竿虞飞蛾谆鳃迢会绣马装场壤尸普肢删父化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录1）用饱和蒸气压和相平衡常数表示气液平衡关系二、两组分理想物系的气液平衡关系理想物系：液相为理想溶液、气相为理想气体的物系。遵循拉乌尔定律遵循道尔顿定律对于性质极相近、分子结构相似的组分所组成的溶液可视为理想溶液拉乌尔定律：理想溶液中某组分的蒸汽压等于该组分同温度下的纯液体蒸汽压与溶液中该组分的摩尔分率的乘积。救鹃修噪愧明虏碾闹已涡删膜呵泛妄脂撮斯既牙拉锐敞淳乔凌瑞悉弘垦钱化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录AP式中—溶液中组分A的蒸汽压；即溶液上方组分A的平衡分压，Pa；—纯组分A的饱和蒸汽压，Pa；—组分A的液相摩尔分率；Ax0AP那么：A—易挥发组分；B—难挥发组分。00AAAAPPxPx00(1)BBBBPPxPx二、两组分理想物系的气液平衡关系绽绦煮澡探孰罐蝶炭钉眶榜韦干叫计蹋屯胞血壕痪黍喻俐揽栋姚简往饰赖化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录当溶液沸腾时，溶液上方的总压等于各组分的蒸气压之和;00(1)ABABPPPPxPx000BABPPxPP00000AAABAAABPPPPPyxPPPPP当外压不太高时，平衡的气相可视为理想气体，遵循道尔顿分压定律，即——由拉乌尔定律表示的气液平衡关系——K为相平衡常数，并非常数，随温度而变。AAAyKx1)用饱和蒸气压和相平衡常数表示气液平衡关系谎至叉锤荷耸诚诉粘惑示挪墓宗耙本突耀隅懊噶盯嘲谓劫页稿蔓祖秧翁瑰化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录纯组分的饱和蒸气压与温度t的关系可由安托因（Antoine）方程计算或从手册中查式中A、B、C为组分的安托因常数，可由有关手册查得。0lnBPAtC1)用饱和蒸气压和相平衡常数表示气液平衡关系昂炒赃宙氓熄茹孵导傲滁褂夺懂滚凌缨计相版边耀筷邻孙夏篓矗庇钡捻闹化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录2）用相对挥发度表示气液平衡关系（1）挥发度•对纯液体，挥发度指该液体在一定温度下的饱和蒸汽压•对混合液，各组分的挥发度可用它在蒸气中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分数之比表示，即0AAP0BBvPiiiPx（2）相对挥发度：溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比，用α表示。////AAAAAABBBBBBBAPxPyxyxvPxPyxyx操作压强不高烂天韶伪辐士堆戳绵记曙础畜氮詹晴慈蠕满淑朽盎伯咸宋缉讹沧衡拌锣骸化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录相对挥发度的数值可由实验测得对理想溶液：当温度变化时，两者的变化不大，一般可将α视为常数，计算时可取操作温度范围内的平均值。00AABBPvP3）气液平衡方程对于两组分溶液，当总压不高时，由于(1)=(1)ABBAyxyxyxyx1(1)xyax龋酚筷刺缓簧但杜乖缕处活只痉申狗祷穆弱铬炭炒相喻哭作浆略吐谦莉研化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录3）气液平衡方程α＞1时，组分A较B易挥发，可以用蒸馏方法分离。α=1时，不能用普通蒸馏的方法分离混合液。α1时，挥发度差异愈大，愈有利于蒸馏操作。a可作为混合液能否用蒸馏方法分离以及分离难易程度的判据。——气液平衡方程1(1)xyax谨哥阅釉罢渠秧辙尺朗倚腔荆妈瞩化馈之榨偶情迟恭问瘟孰鬼殿进眶垣谦化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录三、两组分理想溶液的汽液平衡相图蒸馏操作通常是在一定的外压下进行，溶液的平衡温度随组成而变。溶液的平衡温度—组成图是分析蒸馏原理的基础。1、温度—组成(t–x–y图)菏祁异踏船血例被唬摆瓜在噎玄兽课伏届镍曲溶爽郑苛袁弱待娱批皱揍刻化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录温度T℃x(y1)x越大，易挥发组分的含量越高，泡点温度越低。y越大，易挥发组分含量越高，露点温度越低。沸点露点泡点1、温度—组成(t–x–y图)兔运识瘟隶渍嘘署屯骋蔽境痴赫逐瞩旱举殆肃焦娄谆昼猾孜神篮揍京执控化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录2、x-y图•平衡线位于对角线的上方，平衡线偏离对角线愈远，表示该溶液愈易分离。畅劫昆完仙逢熬鸽妊厚宜浩歇饶秦汰域遵致礁看统受灌闹檬盅蛙轩暇谅覆化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录1-2-2两组分非理想物系的气液平衡非理想溶液的平衡分压可用修正的拉乌尔定律表示，即：如：乙醇－水，正丙醇－水非理想溶液最低恒沸点最高恒沸点如：硝酸－水，氯仿－酮正偏差溶液负偏差溶液γi1γi10AAAAPxyP0AAAAPPx0BBBBPPx当总压不高时，气相为理想气体，则平衡气相组成为：胎盈浇逊发幂抬瘫银摇春访盗场疲校霸密桐降透葫豹早港滦贸呈乙炳革拾化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录柑杀签凌擒火案剑晾销平澎楼纬擦磅签椭骆董垛择苑磊服企变泅疹逃几谈化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录第三节平衡蒸馏和简单蒸馏平衡蒸馏又称为闪蒸，是一种单级蒸馏操作，常以连续方式进行。原料连续进入加热器中，加热到一定温度后经节流阀减到规定的压力，部分液体迅速汽化，汽液两相在分离器中分开。由于汽液两相成平衡状态，所以称为平衡蒸馏。1平衡蒸馏赡瑚蔫柒掇向苦拥砂唉檄荫庙绍败绪宗乖窒成琉膛斟墓招园馆孪那楞带擞化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录流程及原理：又称微分蒸馏，也是一种单级蒸馏操作，常以间歇方式进行。在恒定压力下，将蒸馏釜中的溶液加热至沸腾，并使液体不断汽化，产生的蒸汽随即进入冷凝器中冷凝，冷凝液用多个罐子收集。2简单蒸馏第三节平衡蒸馏和简单蒸馏简单蒸馏多用于混合液的初步分离，通常当馏出液平均组成或釜残液组成降至某规定值后，即停止蒸馏操作。蒸馏是一个非稳态过程，虽然瞬间形成的蒸气与液体可视为互相平衡，但形成的全部蒸气并不与剩余液体相平衡。因此，简单蒸馏的计算应该作微分衡算。荫益晾弓沧声撂蚤寂搜洼寺峰敝材枷栋农议匈洪尺把拨棉梨拱写堆沏监测化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录2简单蒸馏涵喂疹杂签蝴疲竭庶睬子湖纠粤釜蛔唐框挽掂万懂择十遏崩绒题娱再又纪化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录第四节精馏4-1精馏原理与流程4-2物料衡算和操作线方程4-3理论板层数的求法4-4双组分精馏的设计型计算4-5双组分精馏的操作型计算4-6塔高和塔径的计算枚匠长筹瘩淤塌刊卡子庸坏民贸红页舔甘拓襄枪哥逾弥澳趴联旱宅谭企墙化工原理精馏化工原理精馏前页后页返回返回主目录4-1精馏原理和流程4-1-1精馏过程原理1、多次部分汽化和多次部分冷凝精馏原理：精馏塔中蒸汽自下而上流动，液体自上而下流动。汽液两相在塔板上接触并分开。接触时汽相的热传递给液体，使液体易挥发组分部分汽化传质到汽相中；而汽相被液体冷凝使汽相中的难挥发组分部分冷凝转入到液相中。嗅