化工原理 天大版 第六章第二节

第六章 蒸馏化工原理5.1

两组分理想物系的气液平衡5.2

简单蒸馏和平衡蒸馏5.3

精馏原理和流程5.4

两组分连续精馏的计算间歇精馏恒沸精馏和萃取精馏多组分精馏本章内容化工原理提问：1、理想溶液的相对挥发度；2、用饱和蒸汽压表示xA，yA;3.用相对挥发度表示的气液相组成关系。化工原理本节讲授内容2·平衡蒸馏第二节简单蒸馏和平衡蒸馏1·简单蒸馏化工原理一、简单蒸馏（Simpledistillation）1.流程及原理又称微分蒸馏,间歇非稳态操作。加入蒸馏釜的原料液持续吸热沸腾汽化,产生的蒸汽由釜顶连续引入冷凝器得馏出液产品。简单蒸馏的分离效果很有限,工业生产中一般用于混合液的初步分离或除去混合液中不挥发的杂质。化工原理任一时刻,易挥发组分在蒸汽中的含量y始终大于剩余在釜内的液相中的含量x,釜内组分含量x由原料的初始组成xF沿泡点线不断下降直至终止蒸馏,釜内溶液的沸点温度不断升高,蒸汽相组成y也随之沿露点线不断降低。t/

C01.0露点线泡点线yAxA

xFx(y)特点:釜内任一时刻的汽、液两相组成互成平衡，但形成的全部蒸气并不与剩余的液体相平衡。蒸馏过程中系统的温度和汽、液相组成均随时间改变。化工原理化工原理2.计算设：W1——加入蒸馏釜内的料液量，kmol；W2——蒸馏终了时蒸馏釜中的残液量，kmol；W——某一时刻蒸馏釜中的釜液量，kmol；x1.x2——料液和残液中易挥发组分组成（摩尔分率）；x——某一时刻釜液中易挥发组分的组成（摩尔分率）；经过微分时间dt后，釜液量从W减少到（W－dW），组成从x减少到（x－dx），蒸出的馏出液，易挥发组分的组成为y，y为与釜液x呈平衡的气相组成。以蒸馏釜为衡算系统，以时间dt为基准，作易挥发组分的物料衡算为：化工原理整理上式,略去高阶微分项,得在操作初始的W1、x1至终止时刻的W2.x2间积分上式得上式中y与x互成平衡,因此只要有汽、液两相的平衡关系,就可求出上式的积分项,得到任意时刻釜液量与组成的关系式。化工原理代入上式积分可得:在釜液由W1蒸馏减少至W2期间,釜内蒸馏出的液量D（kmol）及平均组成xD可根据整个过程的物料衡算求得。总物料衡算易挥发组分的衡算两式联解即可求得D和xD。可视为常数,如果在x1到x2的操作范围内,相对挥发度即相平衡关系为化工原理经节流阀减压进入闪蒸室,液体因沸点下降变为过热而骤然汽化,汽化耗热使得液体温度下降,汽、液两相温度趋于一致,两相组成趋于平衡。由闪蒸室塔顶和塔底引出的汽、液两相即为闪蒸产品。闪蒸罐塔顶产品yAxA加热原器料塔底产品Q减压阀二、平衡蒸馏（Equilibrium

distillation）1.原理与流程又名闪蒸（flashdistillation）平衡蒸馏是液体的一次部分汽化或蒸汽的一次部分冷凝的蒸馏操作。生产工艺中溶液的闪蒸分离是平衡蒸馏的典型应用。一定组成的料液被加热后化工原理2.计算闪蒸过程可通过物料衡算、热量衡算以及相平衡关系求解所需参数。下面以两组分混合液连续稳定闪蒸过程为例给予说明。（1）物料衡算对总物料:对易挥发组分:D,yyAxAF,xFW,xQ化工原理令——汽液相平衡组成的关系——液化分率在x-y图上,代表通过点（x,x）且斜率为F F的直线。化工原理（2）热量衡算对加热器作热量衡算，若忽略加热器的热损失原料液节流减压后进入分离器，物料放出的显热等于部分气化所需的潜热原料液离开加热器的温度:tF——原料液的温度，℃；T——通过加热器后原料液的温度，℃；te——分离器中的平衡温度，℃；cp——原料液的平均比热容，kJ/(kmol·℃)；γ——平均摩尔汽化热，kJ/kmol。化工原理（3）气液平衡关系已知原料液流量F,组成xF,温度tF及汽化率,即可求得平衡的汽液相组成及温度。平衡蒸馏过程可认为经部分汽化或部分冷凝后所得的汽液两相呈平衡,即y~x符合平衡关系。化工原理思考:在操作压力、原料相同的条件下(x1=xF)，若平衡蒸馏的操作温度与简单蒸馏的最终温度相同，则简单蒸馏与平衡蒸馏相比:分离效果如何？产品量孰大？化工原理