化工原理二元连续精馏3ppt课件

1、9.5 二元延续精馏的分析与计算二元延续精馏的分析与计算 九、精馏塔的热量衡算九、精馏塔的热量衡算 十、精馏塔的操作和调理十、精馏塔的操作和调理 十一、精馏塔内的温度分布和灵敏板十一、精馏塔内的温度分布和灵敏板 十二、填料精馏塔的填料层高度十二、填料精馏塔的填料层高度9.6 其它精馏方式其它精馏方式 D, ILD V,IVD L, ILD 九、精馏塔的热量衡算九、精馏塔的热量衡算1 1、冷凝器的热负荷、冷凝器的热负荷 对冷凝器作热量衡算，以单位时间为基准，并忽略热对冷凝器作热量衡算，以单位时间为基准，并忽略热损失，那么：损失，那么：VD()V=L+D=R+1DR+1D(I)CVDLDLDCLD

2、QVIDILIQI因（），则（）QC那么冷却介质耗费量为：那么冷却介质耗费量为： PC21QcWc=C)tt（ W, ILW L , ILM V ,IVWW VWLWI-IBQV 九、精馏塔的热量衡算九、精馏塔的热量衡算2再沸器的热负荷再沸器的热负荷对再沸器作热量衡算，以单位时间为基准，并忽略热损失，对再沸器作热量衡算，以单位时间为基准，并忽略热损失，那么：那么： BVWLWLMQV IWIL IQB假设近似假设近似取取,V=L-WLWLMII又因，加热介质耗费量：加热介质耗费量：BhB1B2QW =I -ID, xDF, xFW, xWLVlWDCBFQQQQQQ lCBQQQ 若若 Ql忽

3、忽略略，则则CBQQ 通常通常QF、QD、QW数值较小，数值较小，可忽略不计，于是可忽略不计，于是九、精馏塔的热量衡算九、精馏塔的热量衡算 3 全塔热量衡算全塔热量衡算QCQBlWDCBFQQQQQQ 九、精馏塔的热量衡算九、精馏塔的热量衡算 思索：冷液进料和热进料的优缺陷是什么？例思索：冷液进料和热进料的优缺陷是什么？例112 通常采用冷液进料还是热进料？通常采用冷液进料还是热进料？进料热状况q理论板数Wh（kg/h）Wc （kg/h）冷料q1.36116118251600热料q0.33133419251600 冷料：利于传质，所需实际板数少，但再沸器需热量较大冷料：利于传质，所需实际板数少

4、，但再沸器需热量较大 热料：所需实际板数多，但再沸器需热量较小热料：所需实际板数多，但再沸器需热量较小 常用：热进料，进料可用回收利用的废热加热常用：热进料，进料可用回收利用的废热加热十、精馏塔的操作和调理十、精馏塔的操作和调理影响精馏稳态操作的主要要素：影响精馏稳态操作的主要要素： 压强压强 进出塔系统的物料平衡进出塔系统的物料平衡 进料组成和热情况进料组成和热情况 回流比回流比 再沸器和冷凝器的传热条件再沸器和冷凝器的传热条件 塔系统和环境间的散热塔系统和环境间的散热 十、精馏塔的操作和调理十、精馏塔的操作和调理影响精馏稳态操作的主要要素：影响精馏稳态操作的主要要素： 1、物料平衡的影响和

5、制约、物料平衡的影响和制约 例：双组分延续精馏，假设例：双组分延续精馏，假设F、xF、xD、xW坚持不变，坚持不变，进料热情况参数发生变化，将导致进料热情况参数发生变化，将导致 D变，变，W不变不变 B. D和和W均不变均不变 C. D不变，不变，W变变 D. D和和W都变都变 十、精馏塔的操作和调理十、精馏塔的操作和调理影响精馏稳态操作的主要要素：影响精馏稳态操作的主要要素： 2、回流比的影响、回流比的影响对于固定的精馏塔：对于固定的精馏塔：xD变大变大RLV同理，可导出同理，可导出XW变小变小留意：留意：在采出率在采出率D/F一定的条件下，假设以增大一定的条件下，假设以增大R来提高来提高X

6、D，XD有一极限值，即有一极限值，即XDFXF/D十、精馏塔的操作和调理十、精馏塔的操作和调理影响精馏稳态操作的主要要素：影响精馏稳态操作的主要要素： 3、进料组成和进料热情况的影响、进料组成和进料热情况的影响 对特定的精馏塔：对特定的精馏塔： 假设假设XF减小，那么减小，那么XD和和XW均均减小；减小；欲坚持欲坚持XD不变，那么应增大回不变，那么应增大回流比流比 xD a c xW x xF f q=1 123456789101112138090100110 tmaxxF=0.4xF=0.43塔板序号塔板序号温度温度十一、精馏塔内的温度分布和灵敏板十一、精馏塔内的温度分布和灵敏板灵敏板：灵敏

7、板： 当正在操作中的精馏当正在操作中的精馏塔遭到某一外界干扰，塔遭到某一外界干扰，如回流比、进料组成动如回流比、进料组成动摇等，全塔各板的组成摇等，全塔各板的组成和温度将发生变化。变和温度将发生变化。变化最灵敏的一块板或相化最灵敏的一块板或相邻的几块板称为灵敏板。邻的几块板称为灵敏板。十二、填料精馏塔的填料层高度十二、填料精馏塔的填料层高度NHETPH D, xDF, xFW, xW等板高度等板高度 Height Equivalent of a Theoretical Plate 十二、填料精馏塔的填料层高度十二、填料精馏塔的填料层高度影响影响HETP的要素：的要素： 流动情况，物性参数、填料

8、特性和操作参数、流动情况，物性参数、填料特性和操作参数、思索：等板高度大好还是小好？思索：等板高度大好还是小好？等板高度愈小，阐明填料层的传质分别效果愈好等板高度愈小，阐明填料层的传质分别效果愈好NHHETP -分别效果相当于一层实际分别效果相当于一层实际 板的一段填料层高度。板的一段填料层高度。 实验测定。实验测定。-用用于于1 的的混混合合液液或或1 的的混混合合液液 在被分别的混合液中参在被分别的混合液中参与第三组分，以改动原混合物与第三组分，以改动原混合物组分间的相对挥发度，从而用组分间的相对挥发度，从而用精馏将它们分别。精馏将它们分别。三特殊精馏三特殊精馏 萃取精馏萃取精馏恒沸精馏恒

9、沸精馏特殊精馏特殊精馏9.5 其它精馏方式其它精馏方式 y x 加加入入的的第第三三组组分分与与原原溶溶液液中中的的一一个个或或者者两两个个组组分分形形成成最最低低恒恒沸沸物物，从从而而形形成成了了“恒恒沸沸物物纯纯组组分分”的的精精馏馏体体系系，恒恒沸沸物物从从塔塔顶顶蒸蒸出出，纯纯组组分分从从塔塔底底蒸蒸出出，这这种种形形式式的的精精馏馏称称为为恒恒沸沸精精馏馏，其其中中所所添添加加的的第第三三组组分分称称为为恒恒沸沸剂剂或或者者夹夹带带剂剂。 例例 1：乙醇：乙醇-水体系，乙醇从塔底排出，水被苯从塔顶带出。水体系，乙醇从塔底排出，水被苯从塔顶带出。 常压下沸点常压下沸点 乙醇乙醇 水水

10、苯苯 乙醇乙醇-水恒沸物水恒沸物苯苯-乙醇乙醇-水恒沸物水恒沸物 78.3 100 80.1 78.15 64.6 乙醇乙醇-水恒沸物组成水恒沸物组成 乙醇乙醇 0.895 水水 0.105苯苯-乙醇乙醇-水恒沸物组成水恒沸物组成 乙醇乙醇 0.230 水水 0.226 苯苯 0.554 1 恒沸精馏恒沸精馏9.6 其它精馏方式其它精馏方式 1 恒沸精馏恒沸精馏9.6 其它精馏方式其它精馏方式 例例1 ：乙乙醇醇- 水水体体系系，乙乙醇醇从从塔塔底底排排出出，水水被被苯苯从从塔塔顶顶带带出出。 常常压压下下沸沸点点 乙乙醇醇 水水 苯苯 乙乙醇醇- 水水恒恒沸沸物物苯苯- 乙乙醇醇- 水水恒恒

11、沸沸物物 7 8 . 3 1 0 0 8 0 . 1 7 8 . 1 5 6 4 . 6 乙乙醇醇- 水水恒恒沸沸物物组组成成 乙乙醇醇0 . 8 9 5 水水0 . 1 0 5苯苯- 乙乙醇醇- 水水恒恒沸沸物物组组成成 乙乙醇醇0 . 2 3 0 水水0 . 2 2 6 苯苯0 . 5 5 4例例 2：环环己己烷烷-苯苯体体系系，恒恒沸沸剂剂为为丙丙酮酮 常常压压下下沸沸点点 环环己己烷烷 苯苯 丙丙酮酮 环环己己烷烷-苯苯恒恒沸沸物物 环环己己烷烷-丙丙酮酮恒恒沸沸物物 80.8 80.1 56.2 77 53 9.5 其它精馏方式其它精馏方式 1新的最低恒沸物沸点要与另一从塔底排出的组

12、分要新的最低恒沸物沸点要与另一从塔底排出的组分要 有足够大的差别，普通要求大于有足够大的差别，普通要求大于10。 2希望能与料液中含量较少的那个组分构成恒沸物，希望能与料液中含量较少的那个组分构成恒沸物， 而且夹带组分的量要尽能够高，这样夹带剂用量较而且夹带组分的量要尽能够高，这样夹带剂用量较 少，能耗较低。少，能耗较低。 3最好能构成非均相恒沸物，以便于回收其中的夹带最好能构成非均相恒沸物，以便于回收其中的夹带 剂。如乙醇水恒沸精馏中静置分层的方法。剂。如乙醇水恒沸精馏中静置分层的方法。 4还应满足其它的工业要求，如具备热稳定性、无毒、还应满足其它的工业要求，如具备热稳定性、无毒、 不腐蚀、

13、来源容易、价钱低廉等。不腐蚀、来源容易、价钱低廉等。9.5 其它精馏方式其它精馏方式恒沸剂的选择原那么：恒沸剂的选择原那么：在在被被分分离离的的二二元元混混合合液液中中加加入入第第三三组组分分，沸沸点点很很高高，且且该该组组分分不不与与其其它它组组分分形形成成恒恒沸沸物物，但但与与原原溶溶液液中中 A A、B B 两两组组分分的的分分子子作作用用力力不不同同，从从而而增增大大它它们们的的相相对对挥挥发发度度，或或打打破破原原恒恒沸沸体体系系，使使精精馏馏得得以以进进行行，这这种种形形式式的的精精馏馏称称为为萃萃取取精精馏馏。其其中中所所添添加加的的第第三三组组分分称称为为萃萃取取剂剂，精精馏馏

14、时时从从塔塔底底排排出出。 例例一一 常常压压下下沸沸点点 环环己己烷烷 苯苯 糠糠醛醛 苯苯酚酚 80.8 80.1 161.7 180 2萃取精馏萃取精馏9.5 其它精馏方式其它精馏方式 2萃取精馏萃取精馏 萃取剂能显著改动苯的饱和蒸汽压，而对环己烷影响萃取剂能显著改动苯的饱和蒸汽压，而对环己烷影响不明显，使苯从易挥发组分变为难挥发组分。不明显，使苯从易挥发组分变为难挥发组分。萃取剂的选择原那么：萃取剂的选择原那么： 1选择性高选择性高 参与少量萃取剂就能使原组分间的相对挥发度显著增大。参与少量萃取剂就能使原组分间的相对挥发度显著增大。 2 溶解度大溶解度大 能和任何浓度的原溶液互溶，以防

15、止分层，否那么难以充分能和任何浓度的原溶液互溶，以防止分层，否那么难以充分发扬萃取精馏的作用。发扬萃取精馏的作用。 3挥发性小挥发性小 其沸点比混合液的其它组分高得多，以保证塔顶产品的质量，其沸点比混合液的其它组分高得多，以保证塔顶产品的质量，也易与另一组分分别，但沸点也不能太高，否那么会呵斥回收困也易与另一组分分别，但沸点也不能太高，否那么会呵斥回收困难。难。4具有稳定性、无毒、不腐蚀、来源容易、价钱低廉等其它具有稳定性、无毒、不腐蚀、来源容易、价钱低廉等其它工业要求。工业要求。9.5 其它精馏方式其它精馏方式特特点点：不不稳稳定定； 只只有有精精馏馏段段，没没有有提提馏馏段段一间歇精馏一间

16、歇精馏 间歇精馏流程简图 D, xD 加热蒸汽 F, xF 思索：思索： 间歇精馏与简单蒸馏有何一样间歇精馏与简单蒸馏有何一样和不同之处？和不同之处？ 间歇精馏通常有恒回流比、恒馏出液组间歇精馏通常有恒回流比、恒馏出液组成这两种操作方式成这两种操作方式9.5 其它精馏方式其它精馏方式 间隙精馏流程简图D, xD加热蒸汽F, xFxyc2c3c11恒回流比操作恒回流比操作9.5 其它精馏方式其它精馏方式xyac2c3c1 间隙精馏流程简图D, xD加热蒸汽F, xF2恒馏出液组成操作恒馏出液组成操作9.5 其它精馏方式其它精馏方式重关键组分重关键组分轻关键组分轻关键组分1多元精馏较二元精馏计算复

17、杂多元精馏较二元精馏计算复杂1A、B、C、D29.6 多元精馏多元精馏一特点一特点A、B、C、DABCD明晰分割明晰分割2多多元元精精馏馏一一般般采采用用多多塔塔流流程程，而而且且流流程程方方案案有有多多种种。三元精馏的两种流程方案三元精馏的两种流程方案C(a)1A、B、CB CA2BCB(b)1A、B、CA B2A9.6 多元精馏多元精馏留意以下几个方面：留意以下几个方面：1各组分在流程中的汽化、冷凝次数应尽能够少，以各组分在流程中的汽化、冷凝次数应尽能够少，以降低设备的负荷和能耗。降低设备的负荷和能耗。2假设存在一对较难分别的相邻组分，宜置于最后分假设存在一对较难分别的相邻组分，宜置于最后分别。由于精馏该混合物需求很多塔板，放在最后需求的塔别。由于精馏该混合物需求很多塔板，放在最后需求的塔径最小。径最小。3对纯度要求较高的组分，最好从塔顶蒸出，由于塔对纯度要求较高的组分，最好从塔顶蒸出，由于塔底常含有少量难挥发性的杂质。底常含有少量难挥发性的杂质。4对热敏性组分，为减少被加热的次数，应优先分别；对热敏性组分，为减少被加热的次数，应优