第六章蒸餾學(xué)習(xí)要點

第六章液體蒸餾Liquiddistillation教學(xué)要求（1）掌握兩組分溶液的氣液平衡關(guān)系及其定量描述的方法（2）掌握多種蒸餾工藝的工作原理、影響因素、特點比較等（3）重點掌握雙組分連續(xù)精餾板式塔的計算（全塔物料衡算、操作方程、進(jìn)料狀態(tài)、回流比、理論塔板數(shù)、板效率等）（4）了解化工生產(chǎn)中常見板式塔的主要形式、特點及用途等本章教學(xué)難點：兩組分連續(xù)精餾板式塔的計算、板式塔的操作6.2雙組分溶液的汽液平衡

(Vapor-liquidequilibriumoftwo-componentsolution)*組成相同，露點溫度高于泡點溫度，td>tb*溫度相同，氣相組成高于液相組成，yA>xA*物系狀態(tài)只有處于氣-液平衡區(qū)中，才可以采用蒸餾的方法進(jìn)行分離。*泡點線與露點線距離越大，越有利于蒸餾分離。*y>x,y~x氣液平衡線在對角線上方。若在下方，說明輕組分定義得不對。*平衡線距離對角線線越遠(yuǎn)，物系越容易分離。*氣液平衡線落在對角線上時，無法用蒸餾的方法分離。6.2.4揮發(fā)度與相對揮發(fā)度

(Volatilityandrelativevolatility)2、相對揮發(fā)度α的大小反映了蒸餾分離的難易程度1、定義A為易揮發(fā)組分，所以α>1。2、α越大，氣液平衡時x與y差異越大，氣液平衡線與對角線距離越遠(yuǎn)，該體系越容易分離。3、α=1、y=x，對角線，A與B不可以用普通蒸餾的方法進(jìn)行分離。4、α≠1、y≠x，A與B可以用普通蒸餾的方法進(jìn)行分離。6.2.5總壓的影響

(Influenceofthepressure)操作壓力升高，操作溫度升高泡點線靠近露點線，對分離過程不利。操作壓力升高，平衡線靠近對角線，對分離過程不利6.3平衡蒸餾和簡單蒸餾

(Equilibriumdistillation

and

Simpledistillation)平衡蒸餾與簡單蒸餾的對比：操作方式過程穩(wěn)定性工作原理液相組成相同時的分離效果釜溫隨時間xW隨時間yD隨時間簡單蒸餾間歇非定態(tài)差多次汽化，釜溫升高，濃度不斷降低高變變變平衡蒸餾連續(xù)定態(tài)好一次部分汽化，分離溫度與產(chǎn)品濃度不變低不變不變不變6.4.2精餾操作流程

(Processofrectification)連續(xù)精餾的特點1、連續(xù)操作，定態(tài)過程，參數(shù)不隨時間改變。2、在每一塊塔板上，氣相部分冷凝與液相部分氣化同時發(fā)生，冷凝放熱=氣化吸熱。3、液相部分氣化，其中易揮發(fā)組分進(jìn)入氣相，xn<xn-1氣相部分冷凝，其中難揮發(fā)組分進(jìn)入液相，yn>yn+1精餾為雙組分反向擴散的傳質(zhì)過程。4、在塔板上，傳熱與傳質(zhì)過程同時發(fā)生，氣相組成高于液相組成，氣相溫度與液相溫度相同。6、塔內(nèi)自下向上，輕組分濃度逐板升高，重組分濃度逐板降低，溫度逐板降低。

7、塔頂獲得輕組分濃度高的產(chǎn)品，塔底獲得重組分濃度高的產(chǎn)品。6.5.3

操作線方程

（Operatinglineequation)1、精餾段（Operatinglineequationforrectifyingsection）（1）物理意義：在一定操作條件下，上一塊板下降的液體組成與其相鄰的下一層板上升的蒸氣組成之間的關(guān)系（2）主要影響因素：回流比，R越大，操作線斜率越大，操作線與平衡線距離越遠(yuǎn)，6.5.3

操作線方程

（Operatinglineequation)2、提餾段（Operatinglineequationfor

stripingsection）（1）物理意義：在一定操作條件下，上一塊板下降的液體組成與其相鄰的下一層板上升的蒸氣組成之間的關(guān)系（2）主要影響因素：回流比及進(jìn)料狀態(tài)6.5.4

進(jìn)料熱狀況的影響

(Effectoffeedcondition)2、

q線方程（qlineequition）q線(qline)③

q值對精餾操作線無影響，對提餾段操作線及兩條操作線交點位置有影響①物理意義：精餾段操作線與提餾段操作線交點軌跡方程②便于繪制提餾段操作線，便于對進(jìn)料狀態(tài)的討論6.5.6

回流比的影響與選擇

(Influenceandselectionofrefluxratio)回流比對精餾操作的影響（對一定物系、一定的分離要求）（1）回流比增加，精餾段操作線與提餾段操作線均遠(yuǎn)離平衡線，總理論板數(shù)減少，設(shè)備費用減少（2）回流比增加，塔頂蒸汽量增加，塔頂冷凝器負(fù)荷增加，冷卻劑用量增加，操作費用增加（3）回流比增加，塔底蒸汽量增加，塔底再沸器負(fù)荷增加，加熱劑用量增加，操作費用增加（4）另外一方面，回流比增加，冷凝器與再沸器尺寸增大，設(shè)備費用增加6.5.6

回流比的影響與選擇

(Influenceandselectionofrefluxratio)回流比的控制(1)各板的溫度與板上氣、液相組成相對應(yīng)，塔頂溫度對應(yīng)于塔頂組成(2)控制塔頂組成最有效的方法是改變回流比塔頂溫度若高于設(shè)定值，說明塔頂組成低于要求，此時可以適當(dāng)提高回流比。(3)R增加，V和V’增加，塔底加熱負(fù)荷需增加，若想保證回流液熱狀態(tài)不變，還需增加塔頂冷凝負(fù)荷6.5.8精餾塔的操作和調(diào)節(jié)1、影響精餾操作的主要因素（2）回流比對操作過程的影響

設(shè)計型：xD、xW、xF、

q不變R增加，NT、NF如何變化？(1)L、V增加，精餾操作線遠(yuǎn)離平衡線，進(jìn)料板上移(2)L’、V’增加，提餾操作線遠(yuǎn)離平衡線，

NT減少(3)V=(R+1)D增加，塔頂冷凝器負(fù)荷增加，冷卻劑流量增加(4)V’增加，塔底再沸器負(fù)荷增加，加熱劑流量增加(5)氣、液相流量增加，塔徑不變，注意防止液泛發(fā)生6.5.8精餾塔的操作和調(diào)節(jié)1、影響精餾操作的主要因素（2）回流比對操作過程的影響操作型：NT、NF、xF、

q不變R增加，xD、xW如何變化？(1)精餾操作線遠(yuǎn)離平衡線，∵NF不變，∴xD增加(2)提餾操作線遠(yuǎn)離平衡線，∵

NT-NF不變，∴

xW降低；(3)V=(R+1)D增加，塔頂冷凝器負(fù)荷增加，冷卻劑流量增加(4)V’增加，塔底再沸器負(fù)荷增加，加熱劑流量增加(5)氣、液相流量增加，塔徑不變，注意防止液泛發(fā)生。6.5.8精餾塔的操作和調(diào)節(jié)1、影響精餾操作的主要因素③影響最小回流比的因素q減小，Rmin增大xF減小，Rmin增大xD增大，Rmin增大6.5.8精餾塔的操作和調(diào)節(jié)1、影響精餾操作的主要因素（3）進(jìn)料熱狀況q的影響設(shè)計型：xW、xF、xD、R不變，q增加(原料變冷)(1)精餾操作線變短，xq增加，NF減少(2)提餾操作線遠(yuǎn)離平衡線，NT減少(3)V=(R+1)D不變，塔頂冷凝器負(fù)荷不變(4)V’=V-(1-q)F增加，塔底再沸器負(fù)荷增加(5)V’增加，提餾段塔徑增加6.5.8精餾塔的操作和調(diào)節(jié)1、影響精餾操作的主要因素（3）進(jìn)料熱狀況q的影響操作型：NF、NT、xF、R不變，q增加(原料變冷)(1)精餾操作線斜率不變，xq增加，NF不變，xD增加(2)xq增加，NT不變，xW增加6.6.1

間歇精餾(Batchrectification)特點（1）原料一次性加入蒸餾釜，只有精餾段無提餾段（2）非穩(wěn)態(tài)過程：塔內(nèi)操作參數(shù)隨時間變化，塔釜濃度逐漸降低6.6.1

間歇精餾(Batchr