化工原理下册学时

一、简单蒸馏装置2020/7/30原料液在蒸馏釜中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排入接受器中。在一批操作中，馏出液可分段收集，以得到不同组成的馏出液。简单蒸馏为间歇、单级蒸馏操作。微分蒸馏1－蒸馏釜 2－冷凝器 3－接受器简单蒸馏装置简图2020/7/30二、简单蒸馏的特点及其应用2020/7/30简单蒸馏的特点?间歇操作过程。?非稳态过程。?单级过程,无塔段。简单蒸馏的应用场合?液体混合物的初步分离。?

测油品的沸程? 恩式蒸馏。?某些料液的脱色。三、简单蒸馏过程的计算简单蒸馏为非稳态过程。因此,简单蒸馏的计算应该进行微分衡算。2020/7/30设在某瞬间τ经时间d?釜液量为L,kmol釜液组成为x釜液量为L-dL,kmol釜液组成为x-dx馏出量dD,kmol馏出组成为y总物料衡算dL?dD易挥发组分衡算Lx?(L?dL)(x?dx)?ydD联立以上两式,并略去二阶无穷小量得2020/7/30dL

dxL y

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x?三、简单蒸馏过程的计算设2020/7/30积分?WxxF

dxy

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xln

F

?WxF?WL

?xW

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xF

dL

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dx得三、简单蒸馏过程的计算简单蒸馏过程物料衡算关系初始时,釜液量为F,组成为xF。结束时,釜液量为W,组成为xW。y

?2020/7/301

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1)x?

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?ln积分,可得lnF? 1 xFW ??1 x三、简单蒸馏过程的计算设汽液平衡关系为y

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W2020/7/30馏出液的平均组成可通过一批操作的物料衡算求得D

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W

x联立得三、简单蒸馏过程的计算馏出液的平均组成一、多次部分汽化和冷凝2020/7/30平衡蒸馏简单蒸馏单级过程精馏多级过程液体混合物的初步分离进行一次部分汽化比较进行多次部分汽化和冷凝实现液体混合物的完全分离xF多次部分汽化和冷凝的t-x-y图2020/7/30Ftx1y1x2y2x3y3y3

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1B二、精馏塔模型2020/7/30上述的多次部分汽化和冷凝过程是在精馏塔内进行的。精馏塔板式塔塔内装有若干层塔板填料塔塔内装有一定高度的填料层√精馏塔模型2020/7/30塔板上的操作情况塔板操作分析2020/7/30tn?1tntn?1tn-1<

tn<

tn+1n?1xnxn?1xn?1ynyyn-1>

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xn-1n?1y一、连续精馏操作流程2020/7/30化工生产以连续精馏为主。操作时,原料液连续地加入精馏塔内,连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（称为釜残液）；部分液体被汽化,产生上升蒸汽,依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器被全部冷凝,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。连续精馏装置示意图2020/7/30精馏段提馏段1－精馏塔2－再沸器3－冷凝器二、间歇精馏操作流程2020/7/30与连续精馏不同之处是:原料液一次加入精馏釜中，因而间歇精馏塔只有精馏段而无提馏段。在精馏过程中，精馏釜的釜液组成不断变化，在塔底上升蒸汽量和塔顶回流液量恒定的条件下，馏出液的组成也逐渐降低。当釜液达到规定组成后，精馏操作即被停止。间歇精馏装置示意图2020/7/301－精馏塔2－再沸器3－冷凝器4－观察罩5－储槽一、理论板的假定2020/7/30理论板的概念? 离开该板的汽液两相互成平衡；? 塔板上各处的液相组成均匀一致。理论板提出的意义用作衡量实际板分离效率的依据和标准。通常,在工程设计中,先求得理论板层数,再用塔板效率予以校正,即可求得实际塔板层数。?Vn

?V?常2020/7/301.恒摩尔汽流精馏段V1

?

V

2

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?提馏段V1?

V

2??

?注意:两段上升的汽相摩尔流量不一定相等。二、恒摩尔流假定精馏段中上升蒸汽摩尔流提馏段中上升蒸汽摩尔流?V

m??V

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?L?常2020/7/302.恒摩尔液流精馏段L1

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?提馏段mL1??

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L?二、恒摩尔流假定注意:两段下降的液相摩尔流量不一定相等。精馏段中下降液体摩尔流提馏段中下降液体摩尔流常恒摩尔流动的假定成立的条件2020/7/30能基本上符合上述条件,因此,可将这些系统在精馏塔内的汽液两相视为恒摩尔流动。后面介绍的精馏计算均是以恒摩尔流为前提的。?

混合物中各组分的摩尔汽化潜热相等；?塔设备保温良好,热损失可以忽略。恒摩尔流动虽是一项简化假设,但某些物系二、恒摩尔流假定一、全塔物料衡算2020/7/30精馏塔各股物料(包括进料、塔顶产品和塔底产品)的流量、组成之间的关系可通过全塔物料衡算来确定。精馏塔的物料衡算V

LV

?L?原料液馏出液釜残液总物料衡算2020/7/30易挥发组分衡算WF

?

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WF

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x馏出液采出率D

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D?易挥发组分回收率)?

100%FWF

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x

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W

(1?

xW?一、全塔物料衡算难挥发组分回收率二、操作线方程2020/7/30塔板（

n板）下降的液相组成

xn与由其下一层塔板（

n+1板）上升的蒸汽组成yn＋1之间的关系称之为操作关系,描述该关系的方程称为精馏段操作线方程。1.精馏段操作线方程在精馏段中,任意精馏段的物料衡算总物料衡算2020/7/30易挥发组分衡算V

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?n?1则二、操作线方程精馏段操作线方程回流比精馏段操作线方程根据恒摩尔流假定,L为定值,且在稳态操作2020/7/30也是常量。精馏段操作时,D及xD为定值,故R线方程为一直线方程。直线方程斜率RR

?

1截距R

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1xD二、操作线方程2.提馏段操作线方程在提馏段中,任意塔板（m板）下降的液相组成xm?与由其下一层塔板2020/7/30（m+1板）上升的蒸汽组成ym??1之间的关系称之为操作关系,描述它们之间关系的方程称为提馏段操作线方程。提馏段的物料衡算二、操作线方程总物料衡算2020/7/30易挥发组分衡算整理得L

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?1二、操作线方程提馏段操作线方程根据恒摩尔流假定,2020/7/30作时,W及xW 为定值。提馏段操作线方程为一直线方程。L