化工原理第六章(蒸馏与精馏原理)课件

1、第六章蒸 馏第二节 蒸馏与精馏原理一、简单蒸馏与平衡蒸馏二、精馏原理三、实现精馏的装置2022/7/16一、简单蒸馏与平衡蒸馏1、简单蒸馏【定义】又称微分蒸馏，是一种间歇、单级、非稳态蒸馏操作，用于液体混合物的初步分离。 【操作】 （1）原料液一次性加入到蒸馏釜中；（2）通过间接加热使之部分汽化，产生的蒸汽进入冷凝器中冷凝，冷凝液作为馏出液产品（轻组分浓度高）排入接受器中；（3）蒸馏完成后，未汽化的釜残液一次性排出。2022/7/16（1）原料液一次性加入到蒸馏釜中；（2）通过间接加热使之部分汽化，产生的蒸汽进入冷凝器中冷凝，冷凝液作为馏出液产品（轻组分浓度高）排入接受器中；（3）蒸馏完成后，

2、未汽化的釜残液一次性排出。2022/7/16简单蒸馏的操作流程馏出液釜残液2022/7/16t/C0 x1y2xfy1yfx2x3加热温度简单蒸馏的特点（1）任一瞬时釜内的汽、液相互成平衡；（2）釜内汽、液相温度不断升高，汽、液相组成 x、y 也随之改变，是一种间歇、单级、非稳态蒸馏操作。y3露点线泡点线液相组成x汽相组成ytt1t2t32022/7/16【产品质量控制原理】（1）当馏出液平均组成或釜残液组成降低至某规定值后（根据分离任务而定），停止蒸馏操作。xW2022/7/16（2）在一批操作中，馏出液可分段收集，以得到不同组成（或组分）的馏出液。釜残液馏出液2022/7/16【说明】在蒸

3、酒时，只取第二次换入锡锅里的凉水冷却流出的酒，口味最为香醇，称为“二锅头”。 【掐头去尾 】2022/7/162、 平衡蒸馏 【定义】又称闪急蒸馏，简称闪蒸，是一种连续、单级、稳态的蒸馏操作。【分离原理】（1）液体混合物的泡点是随压力增大而升高，压力越低，泡点就越低。（2）将高压、高温液体混合物经过减压，使其泡点降低，进入闪蒸罐（分离罐）。这时，液体混合物温度高于该压力下的泡点。 （3）流体在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，出现两相平衡后并进行两相分离。 2022/7/16分离罐塔顶产品yAxA加热器原料液 塔底产品 Q节流阀平衡蒸馏的操作（1）被分离的混合液先经加热器加热，使之温度高于分离罐压力下料液

4、的泡点；（2）通过减压阀（节流阀）使之压力降低至规定值后进入分离罐；（3）过热的液体混合物在分离器中部分汽化，将平衡的汽、液两相分别从分离器的顶部、底部引出。2022/7/16平衡蒸馏的分离原理图t/C0露点线泡点线露点泡点xAyAxf分离罐顶部汽相组成yA分离罐底部液相组成xA原料液的加热温度t原料液的初始温度t2022/7/16平衡蒸馏的操作说明【应用】对液体混合液进行初步分离。【说明】（1）使液体混合物气化的设备不是闪蒸罐，而是减压阀；（2） 闪蒸罐的作用是提供液体混合物迅速汽化和汽、液分离的空间。2022/7/16分离罐塔顶产品yAxA加热器原料液 塔底产品 Q节流阀平衡蒸馏的特点（2

5、）单级。分离罐内只出现一次平衡，只能有限分离。（3）稳态。分离罐内温度（t）不变，塔顶、底产品组成（xA、yA）保持不变。（1）连续操作。原料液连续加入，塔顶、底产品不断引出。2022/7/16二、精馏原理1、部分汽化和部分冷凝【部分汽化】将混合溶液的温度升高到泡点与露点之间，其中部分溶液汽化成蒸汽，留下部分溶液未汽化。【部分冷凝】将过热蒸气的温度降低到露点与泡点之间，部分蒸汽冷凝成液体，留下部分蒸汽未冷凝。2022/7/16t/C0露点线泡点线露点泡点xAxfyAxfxf部分汽化和部分冷凝示意图汽相中轻组分的浓度增大，重组分的浓度降低。液相中重组分的浓度增大，轻组分的浓度降低。加热（冷凝）温

6、度2022/7/16（1）什么是精馏？2、精馏原理【定义】根据液体混合物中各组分挥发性的差异，通过多次的部分汽化和部分冷凝，使液体混合物得到比较彻底的分离的单元操作。2022/7/16【有关说明】（1）通过普通的精馏操作，得不到纯组分；（2）如要得到纯组分，则必须采用其他的分离操作方法。【例如】要得到无水乙醇，则可以苯为夹带剂，采用恒沸精馏的方法实现。2022/7/16t/C0露点线泡点线露点泡点x1y1xfy2y3x2x3加热温度（2）多次部分汽化和部分冷凝【结论】通过多次部分汽化和部分冷凝，可以获得纯度很高的轻、重组分，但不能获得纯轻重组分。2022/7/16【说明】（1）各釜内的料液均为

7、同一物系； （2）各釜内的料液均处在泡点状态。（3）实现多次部分汽化和部分冷凝的装置操作条件：xnxn-1 tnyn-1xFx1x2x3y1y2y3ynt1t2t3全凝器热量xn2022/7/16（4）维持精馏操作稳定的必要条件回流xFx1x2x3y1y2y3ynt1t2t3全凝器热量xn【工艺要求】多釜串连模型中每一个釜的状况为：各釜内的料液处在泡点状态； tnxn-1 。2022/7/16【回流】将上一级蒸馏釜内部分料液引一部分到下一级蒸馏釜中，从而实现蒸馏过程中每一个釜内的参数（温度、组成）维持不变。回流操作示意图xFx1x2x3y1y2y3ynt1t2t3全凝器热量xn成品【结论】回流

8、是精馏操作必不可少的，是精馏与简单蒸馏的主要区别。2022/7/16（5）进料的位置 为得到较纯的轻组分与重组分，原料液既不能在最上面的釜加入（只经过了一次部分汽化），也不能在最下面的釜中加入（只经过了一次部分冷凝），而只能在中间某一个釜中加入。【确定进料位置的原则】 原料液的组成应与进料釜内料液的组成相等或接近。即：原料液的组成进料釜内料液的组成2022/7/16原料液的组成进料釜内料液的组成xFxn进料釜以上的各釜使汽相中的轻组分浓度不断增大。进料釜以下的各釜使液相中的重组分浓度不断增大。2022/7/16二、实现精馏的工业装置 尽管可以采用多釜串联装置实现精馏，但工业过程并不采用。其原因

9、是：（1）设备庞杂； （2）能量消耗大； （3）占地面积宽。1、连续精馏塔 2022/7/16板式塔原理示意图【说明】每一块塔板相当于一个蒸馏釜。y1y2y3x1x2x32022/7/16塔板的作用示意图【特点】穿过塔板的蒸汽与塔板上的料液接触，进行热量和质量的交换。2022/7/16塔板结构示意图蒸汽回流液出口堰入口堰2022/7/162022/7/162022/7/16（1）原料液连续地加入精馏塔内。（2）连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（称为釜残液）。（3）塔顶蒸汽进入全（冷）凝器被全部冷凝，将部分冷凝液用泵（或借重力作用）送回塔顶作为回流液体，其余部分作为塔顶产品（称为馏出液）采出。 2、连续精馏操作流程 2022/7/162022/7/162022/7/162022/7/16【进料板】原料液加入的那层塔板称为进料板（加料板）；【精馏段】进料板以上的塔段；【提馏段】进料板以下的塔段（包括进料板）。 【说明】精馏段和提馏段内的塔板所起的作用是相同的。因此，精馏段和提馏段内的塔