【化工单元操作】项目4蒸馏任务3认识精馏3(1)课件

1、任务三认识精馏化工单元操作项目四 蒸馏第1页，共24页。目 录CONTENTS任务导入任务描述任务目标相关知识任务实施任务评价知识拓展第2页，共24页。如何从双组份的液相中获得很纯的单组分？第3页，共24页。1. 找出精馏塔、再沸器、冷凝器、冷却器、原料预热器和贮槽等设备；找出进料管、轻组分出料口、重组分出料口以及第一块塔板的位置；2. 观察精馏塔，分别分析气相和液相的流动路径。第4页，共24页。ABC1. 了解精馏的定义；2. 掌握精馏的原理；3. 了解精馏塔的基本结构；1. 培养学生的动手操作能力和观察分析能力；2. 增强学生对本专业的职业认同感和自豪感。1. 能区分连续精馏和间歇精馏；2

2、. 能够准确地识别精馏塔的各组成设备；3. 能够正确地找出进料管、轻组分出料口、重组分出料口以及第一块塔板的位置等；4. 能正确的分析气相和液相的流动路径。知识目标技能目标素质目标第5页，共24页。一、精馏的定义蒸馏按其操作方式分为简单蒸馏、闪蒸、精馏等。简单蒸馏、闪蒸仅是进行一次部分气化和冷凝的过程，故只能部分地分离液体混合物；精馏是进行多次部分气化和部分冷凝的过程，可使混合液得到几乎完全的分离。多次进行部分汽化或部分冷凝以后，最终可以在汽相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分。这就叫做精馏。第6页，共24页。料液自塔的中部连续地加入塔内，塔顶设有冷凝器将塔顶蒸汽冷凝为液体

3、。冷凝液的一部分回到塔顶，称为回流液。其余作为塔顶产品(馏出液)连续排出。塔底部装有再沸器(蒸馏釜)以加热液体产生蒸汽，蒸汽沿塔上升，与下降的液体逆流接触并进行物质传递，塔底连续排出部分液体作为塔底产品。二、精馏原理第7页，共24页。精馏段在塔的加料位置以上，上升蒸汽中所含的重组分向液相传递，而回流液中的轻组分向气相传递。如此物质交换的结果，使上升蒸汽中轻组分的浓度逐渐升高。只要有足够的相际接触表面和足够的液体回流量，到达塔顶的蒸汽将成为高纯度的轻组分。塔的上半部完成了上升蒸汽的精制，即除去其中的重组分，因而称为精馏段。二、精馏原理第8页，共24页。提馏段在塔的加料位置以下，下降液体(包括回流

4、液和加料中的液体)中的轻组分向气相传递，上升蒸汽中的重组分向液相传递。这样，只要两相接触面和上升蒸汽量足够，到达塔底的液体中所含的轻组分可降至很低，从而获得高纯度的重组分。塔的下半部完成了下降液体中重组分的提浓，即提出了轻组分，因而称为提馏段。二、精馏原理第9页，共24页。完整的精馏塔应包括精馏段和提馏段，在这样的塔内可将一个双组分混合物连续地、高纯度地分离为轻、重两组分。回流是构成气、液两相接触传质的必要条件，没有气液两相的接触也就无从进行物质交换。另一方面，组分挥发度的差异造成了有利的相平衡条件 ( yx )二、精馏原理第10页，共24页。上升蒸汽在与自身冷凝回流液之间的接触过程中，重组分

5、向液相传递，轻组分向气相传递。相平衡条件yx使必需的回流液的数量小于塔顶冷凝液量的总量，即只需部分回流而无需全部回流。这样，才有可能从塔顶抽出部分冷凝液作为产品。精馏过程的基础仍然是组分挥发度的差异。二、精馏原理第11页，共24页。工业生产中精馏操作主要包括精馏塔、再沸器、冷凝器、冷却器、原料预热器和贮槽等设备。此流程的精馏塔为板式精馏塔。1、连续精馏装置原料液用进料泵从贮槽送至原料预热器中，加热至规定温度后由塔的中部板加入。该板称为加料板或进料板。加料板以上的塔段称为精馏段，加料板以下的塔段称为提馏段。三、精馏过程第12页，共24页。再沸器为间壁式换热器，常以饱和水蒸气为热源，溶液被加热后部

6、分汽化，产生的蒸汽自塔底逐一经过各层塔板上升，与板上回流液体接触进行传质，从而使上升的蒸气中易挥发组分的含量逐级提高，由塔顶引出，进入塔顶冷凝器中全部冷凝后，部分冷凝液作为塔顶回流液回流，其余部分经冷却器冷却后作为塔顶产品排出。1、连续精馏装置三、精馏过程第13页，共24页。蒸馏釜排出的液体称为釜液或残液，即为塔底产品。冷凝器、冷却器及原料预热器均为间壁式换热器。连续精馏装置在操作过程中连续加热料，塔顶、塔底连续出料，是一定态的操作过程。因此，该装置适用于处理产量大和对产品质量要求高的场合。1、连续精馏装置三、精馏过程第14页，共24页。从过程的实质来说，气液两相在相互接触中，其偏离平衡的程度

7、就是传质的推动力。它将促使两相间进行传质，向着气液平衡方向变化。2、间歇精馏装置三、精馏过程第15页，共24页。2、间歇精馏装置三、精馏过程对第n 层塔板来说，上升至这层板的蒸气中易挥发的组分的浓度为yn+1,下降至n层板液相中易挥发组分浓度为xn-1，由于yn+1低于xn-1成平衡的气相浓度，即xn-1大于yn+1成平衡的液相浓度，于是易挥发组分由液相向气相传递，同时难挥发的组分逆向由气相传递。其总的结果，便使离开第n层板的液相易挥发组分降低，离开这层板的气象中易挥发的组份增加，即xn yn+1。第16页，共24页。2、间歇精馏装置 间歇精馏与连续精馏不同的是原料是一次加入塔釜中，而不是连续

8、地加入精馏塔中，因此间歇精馏只有精馏段而没有提馏段。 同时，因间歇精馏中釜液浓度不断地变化，故得到的产品组成也逐渐变低。当釜中的液体达到规定的组成后，精馏操作即被停止。 间歇精馏与连续精馏不同的是原料液一次加入釜中，所以精馏塔只有精馏段而没有提馏段。 工业上的精馏操作一般采用连续精馏。三、精馏过程第17页，共24页。1. 找出精馏塔、再沸器、冷凝器、冷却器、原料预热器和贮槽等设备；2. 找出进料管、轻组分出料口、重组分出料口以及第一块塔板的位置；3. 观察精馏塔，指出液相的流动路径；4. 观察精馏塔，指出气相的流动路径；板式精馏塔设备的认知第18页，共24页。板式精馏塔设备的认知第19页，共2

9、4页。目标评价要素评价标准评价依据考核方式得分权重自评20%互评20%师评60%知识基本知识1.掌握的知识点；2.完成书面作业3.分析和解决问题1.个人作业2.课堂笔记3.课堂练习4.项目测试35%能力基本技能1. 能区分连续精馏和间歇精馏；2. 能够准确地识别精馏塔的各组成设备；3. 能够正确地找出进料管、轻组分出料口、重组分出料口以及第一块塔板的位置等；4. 能正确的分析气相和液相的流动路径。1.课堂练习2.技能测试3.实验/实训报告50%情感与素质学习态度1.出勤情况2.遵章守纪3.主动学习4.完成作业5.独立探究问题1.考勤表2.学生及教师观察3.课堂笔记4.课前准备5.个人或小组作业

10、5%沟通协作管理1.信息搜集与加工2.分工协作3.观点表达4.理解沟通1.乐于请教和帮助同学2.小组活动协调和谐3.协作教师教学管理4.学生及教师观察5%创新精神1.创新思维2.创新技能1.自主学习计划2.个人口头或书面提议3.协作完成创新作品5%总计第20页，共24页。1. 理论板概念所谓理论板是指离开这一块板的气液两相互成平衡，而且塔板上的液相组成可视为均匀一致。理论板仅是作为衡量实际板分离效率的依据和标准，它是一种理想状态中的板。通常，在设计中先求得理论板层数，然后用塔板效率予以校正，即可求得实际板层数。实际板层数 = 理论板层数 / 塔板效率数学表达式为：NP = NT / E 理论板的概念及恒摩尔流的假定第21页，共24页。2. 恒摩尔流的假定（1）恒摩尔气化精馏操作时，在精馏塔的精、提馏段内，每层板的上升蒸汽摩尔流量都是相等的；但两段的上升蒸汽摩尔流量却不一定相等。即：V1 = V2 = = Vn = V = 定值V1= V2= Vm= V= 定值式中，V-精馏段中上升蒸汽的摩尔流量，kmolh； V-提馏段中上升蒸汽的摩尔流量，kmo1h；理论板的概念及恒摩尔流的假定第22页，共24页。2. 恒摩尔流的假定（2）恒摩尔液流精馏操作时，在精馏塔的精、提馏段内，每