化工原理下冊(cè)天津大學(xué)柴誠(chéng)敬21－22學(xué)時(shí)課件

第九章蒸餾9.1蒸餾過(guò)程概述

9.2兩組分溶液的氣液平衡9.3平衡蒸餾與簡(jiǎn)單蒸餾9.3.19.3.2一、簡(jiǎn)單蒸餾裝置原料液在蒸餾釜中通過(guò)間接加熱使之部分汽化，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入冷凝器中冷凝，冷凝液作為餾出液產(chǎn)品排入接受器中。在一批操作中，餾出液可分段收集，以得到不同組成的餾出液。簡(jiǎn)單蒸餾為間歇、單級(jí)蒸餾操作。

微分蒸餾簡(jiǎn)單蒸餾裝置簡(jiǎn)圖1.蒸餾釜；2.冷凝器；3.接收器。三、簡(jiǎn)單蒸餾過(guò)程的計(jì)算

簡(jiǎn)單蒸餾為非穩(wěn)態(tài)過(guò)程。因此，簡(jiǎn)單蒸餾的計(jì)算應(yīng)該進(jìn)行微分衡算。設(shè)在某瞬間τ釜液量為nL，kmol

釜液組成為x經(jīng)時(shí)間釜液量為nL-dL，kmol

釜液組成為x-dx餾出量dnD

，kmol

餾出組成為y總物料衡算易揮發(fā)組分衡算

聯(lián)立以上兩式，并略去二階無(wú)窮小量得三、簡(jiǎn)單蒸餾過(guò)程的計(jì)算設(shè)積分得三、簡(jiǎn)單蒸餾過(guò)程的計(jì)算簡(jiǎn)單蒸餾過(guò)程物料衡算關(guān)系初始時(shí)，釜液量為nF，組成為xF。

結(jié)束時(shí)，釜液量為nW，組成為xW。

餾出液的平均組成可通過(guò)一批操作的物料衡算求得聯(lián)立得三、簡(jiǎn)單蒸餾過(guò)程的計(jì)算餾出液的平均組成第九章蒸餾9.1蒸餾過(guò)程概述

9.2兩組分溶液的汽液平衡9.3平衡蒸餾與簡(jiǎn)單蒸餾9.4精餾

多級(jí)蒸餾過(guò)程9.4.1精餾原理一、多次部分汽化和部分冷凝平衡蒸餾簡(jiǎn)單蒸餾單級(jí)過(guò)程精餾多級(jí)過(guò)程液體混合物的初步分離進(jìn)行一次部分汽化比較進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝實(shí)現(xiàn)液體混合物的完全分離二、板式塔內(nèi)進(jìn)行的精餾過(guò)程

上述的多次部分汽化和部分凝過(guò)程是在精餾塔內(nèi)進(jìn)行的。精餾塔板式塔塔內(nèi)裝有若干層塔板填料塔塔內(nèi)裝有一定高度的填料層√精餾塔模型塔板上的操作情況塔板操作分析tn-1<tn<tn+1yn-1>yn>yn+1xn+1<xn<xn-1一、連續(xù)精餾操作流程

化工生產(chǎn)以連續(xù)精餾為主。操作時(shí)，原料液連續(xù)地加入精餾塔內(nèi)，連續(xù)地從再沸器取出部分液體作為塔底產(chǎn)品（稱為釜?dú)堃海徊糠忠后w被汽化，產(chǎn)生上升蒸汽，依次通過(guò)各層塔板。塔頂蒸氣進(jìn)入冷凝器被全部冷凝，將部分冷凝液用泵（或借重力作用）送回塔頂作為回流液體，其余部分作為塔頂產(chǎn)品（稱為餾出液）采出。

連續(xù)精餾裝置示意圖精餾段提餾段1－精餾塔2－再沸器3－冷凝器二、間歇精餾操作流程

與連續(xù)精餾不同之處是：原料液一次加入精餾釜中，因而間歇精餾塔只有精餾段而無(wú)提餾段。在精餾過(guò)程中，精餾釜的釜液組成不斷變化，在塔底上升蒸氣量和塔頂回流液量恒定的條件下，餾出液的組成也逐漸降低。當(dāng)釜液達(dá)到規(guī)定組成后，精餾操作即被停止。第九章蒸餾9.1蒸餾過(guò)程概述

9.2兩組分溶液的汽液平衡9.3平衡蒸餾與簡(jiǎn)單蒸餾9.5兩組分連續(xù)精餾的計(jì)算9.5.1計(jì)算的基本假定9.4精餾

多級(jí)蒸餾過(guò)程一、理論板的假定理論板的概念用作衡量實(shí)際板分離效率的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。通常，在工程設(shè)計(jì)中，先求得理論板層數(shù)，再用塔板效率予以校正，即可求得實(shí)際塔板層數(shù)。

離開該板的氣液兩相互成平衡；

塔板上各處的液相組成均勻一致。理論板提出的意義1.恒摩爾氣流

精餾段

提餾段

注意：兩段上升的氣相摩爾流量不一定相等

。二、恒摩爾流的假定精餾段中上升氣體摩爾流量提餾段中上升氣體摩爾流量恒摩爾流動(dòng)的假定成立的條件

恒摩爾流動(dòng)雖是一項(xiàng)簡(jiǎn)化假設(shè)，但某些物系能基本上符合上述條件，因此，可將這些系統(tǒng)在精餾塔內(nèi)的氣液兩相視為恒摩爾流動(dòng)。后面介紹的精餾計(jì)算均是以恒摩爾流為前提的。

混合物中各組分的摩爾汽化潛熱相等；

塔設(shè)備保溫良好，熱損失可以忽略。二、恒摩爾流假定第九章蒸餾9.5兩組分連續(xù)精餾的計(jì)算9.5.1計(jì)算的基本假定9.5.2物料衡算與操作線方程二、操作線方程

在精餾段中，任意塔板（n板）下降的液相組成xn與由其下一層塔板（n+1板）上升的氣相組成yn＋1之間的關(guān)系稱之為操作關(guān)系，描述該關(guān)系的方程稱為精餾段操作線方程。

1.精餾段操作線方程精餾段的物料衡算總物料衡算

易揮發(fā)組分衡算

整理得令

則二、操作線方程

精餾段操作線方程回流比精餾段操作線方程

根據(jù)恒摩爾流假定，qn,L為定值，且在穩(wěn)態(tài)操作時(shí)，qn,D及xD為定值，故

R

也是常量。精餾段操作線方程為一直線方程。直線方程斜率截距二、操作線方程

練習(xí)題目思考題作業(yè)題:3、4、51.

精餾原理是什么，精餾與簡(jiǎn)單蒸餾有何不同？2.