第一章 精馏第二次课

第一章精馏第二次课1第一页，共十九页，编辑于2023年，星期四2.特点间歇，非定态操作，在操作过程中系统温度和浓度随时间变化，t增加，馏出液的浓度y，x降低分离效果不高，xw=0,y=xDmax=y0适用于产品的初步分离3.计算

从塔顶采出量的产品，则塔釜减少相同的釜液量，产品与釜液组成随时间而改变，且互成相平衡关系。为此，该过程是一动态过程，由物料衡算采用微分衡算2第二页，共十九页，编辑于2023年，星期四由物料衡算可得：dV=-dW

对二元物系，其相对挥发度可近似取为常数时，则上式平衡关系积分为：经整理可得：式中W-釜液量；V-蒸馏气相流量，kmol/h；

xi-釜液组分i组成，摩尔分数；yi-气相中组分i组成，摩尔分数。馏出液总量：馏出液平均组成：3第三页，共十九页，编辑于2023年，星期四1.2.2平衡蒸馏（闪蒸）

分离的汽液两相为平衡状态，含一个理论级，属于平衡蒸馏过程。(1)平衡蒸馏原理

液相（或气相）混合物连续通过节流闪蒸或膨胀或将混合气进行部分冷凝，使物流达到一次平衡的蒸馏过程，称之平衡蒸馏。4第四页，共十九页，编辑于2023年，星期四（2）特点：平衡蒸馏中系统的T，P和浓度是恒定的，是一个稳态过程，可连续和间歇操作，生产能力较大。产品的汽相y和液相x成平衡状态得不到高纯产品，只适用于产品的初步分离（3）计算：物料衡算q为液化分率，原料中的液相产品量,q=L/FF＝L＋V5第五页，共十九页，编辑于2023年，星期四热量衡算节流后减压，T降低为t1，放出的显热＝混合物组分汽化的潜热式中r--进料摩尔气化热，kJ/kmol平衡关系：若为理想溶液：6第六页，共十九页，编辑于2023年，星期四例：将苯、甲苯混合物分别采用简单蒸馏和平衡蒸馏，苯的摩尔分数x=0.7,气化率w=1/3，体系相对挥发度=2.47，试求两种蒸馏方式获得产品组成。q=1-1/3=2/3

代入上式得：y=-2x-2.1

相平衡关系：

α=2.47代入整理可得：y=2.47/(1+1.47x)

解得：x=0.642;

y=0.816

（1）平衡蒸馏

物料衡算：

7第七页，共十九页，编辑于2023年，星期四（2）简单蒸馏

开始釜液与最终残比：解得：x2＝0.633，y2=0.8348第八页，共十九页，编辑于2023年，星期四相同点：二者分离程度都不高，只适用于初步分离。不同点：

简单蒸馏：间歇、不稳定，生产能力小平衡蒸馏：连续和间歇、稳态、生产能力大当原料组成、F（进料量）和最终的温度相同时，二元理想溶液的二者比较：

xD简单>xD平衡

简单蒸馏获得相对好的分离效果1.2.3简单蒸馏与平衡蒸馏的比较9第九页，共十九页，编辑于2023年，星期四简单蒸馏获得相对好的分离效果

简单蒸馏相当于分批多次采用一个理论塔板进行蒸馏，故同一理论板相当多次发挥作用。（多次汽化，多次分离）闪蒸相当于总进料一次通过一个理论板，进行一次分离。分离效果不及简单蒸馏。10第十页，共十九页，编辑于2023年，星期四y3y2213x1’y1xDx2’x3’1.3.1多次部分汽化和多次部分冷凝

第三节精馏原理和流程xFy1x1y2x2y3x311第十一页，共十九页，编辑于2023年，星期四y1<y2<y3…..<xD;x’1>x’2>x’3>…>xW可得较纯的A和B多次部分汽化和多次部分冷凝是精馏分离的必要条件产品收率低，设备庞杂引入回流最上层冷凝器－提供下降液流最下层加热器－提供上升蒸汽xFx1y2x2y3x3y132112第十二页，共十九页，编辑于2023年，星期四1.3.2

精馏原理利用各组分挥发能力的差异，通过气液相的回流，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到分离，称该过程为精馏。传热、传质过程同时进行

当重组分由气相向液相转移时是冷凝过程，放出热量，液相中轻组分向气相转移时为气化过程，将吸收热量。13第十三页，共十九页，编辑于2023年，星期四1.3.3

精馏的流程传热与传质的场所－分离器－塔板xD>xF>xW，因此进料应在塔体的某一适宜塔板上，此板上液体组成与进料组成相接近，其称为加料板，加料板以上的塔段称为精馏段，加料板以下（包括加料板）的塔段称为提馏段。冷凝器从塔顶提供液相回流，再沸器从塔底提供气相回流。为精馏过程提供了传质的必要条件。14第十四页，共十九页，编辑于2023年，星期四15第十五页，共十九页，编辑于2023年，星期四xF1.3.4塔内进行连续精馏的几个特点ynxnyn-1yn+1nn+1n-1xn+1xn-1xmymxD16第十六页，共十九页，编辑于2023年，星期四塔板上发生部分汽化和部分冷凝，若所提供的汽液接触时间（或接触表面）充分，每层塔板相当或接近于一次平衡蒸馏，即离开每层塔板的汽液两相达到平衡yn=f(xn)向塔顶方向，蒸汽越来越富集易挥发组分，即yn>yn+1；向塔底方向，液体越来越富集难挥发组分，即xn>xn+1。物料温度自下而上降低，即Tn>Tn-1。浓度分布：塔顶塔底，易挥发组分浓度难挥发组分浓度温度升高，压力升高xw<xD,相应的沸点tA(tD)<tB(tW);存在压降，Pw>PD17第十七页，共十九页，编辑于2023年，星期四1.苯、甲苯两组分混合物进行常压蒸馏，原料组成X（苯）=0.7，要求得到组成为0.8的塔顶产品（以上均为摩尔分率）。现用以下两种方法操作：（1）连续平衡蒸馏；（2）简单蒸馏（微分蒸馏）；对于每种方法进料量均为100kmol，问塔顶、釜产量各为多少？塔釜产品组成为多少？已知α=2.46。例题（1）D=44.4kmol；W=55.6kmol；x=0.62（2）使用迭代计算18第十八页，共十九页，编辑于2023年，星期四2.当原始组成、料液量、压力和最终温度都相同，则二元理想溶液的简单蒸馏和平衡蒸馏（闪蒸）的结果比较是得到的馏出物浓度（平均）-----------