大学课件-化工原理-蒸馏-2.ppt

6.3 简单蒸馏和平衡蒸馏6.3.1 简单蒸馏（微分蒸馏，Reyleigh蒸馏,1、简单蒸馏装置和操作方法,浓度变化,简单蒸馏过程,Differential Distillationtx y,x2,y2,x1,y1,简单蒸馏组成变化关系2、特点 （1）间歇操作过程是一动态过程； （2）易挥发组分更多地传质到气相中，釜液温度不断升高 （3）产品与釜液组成随时间而改变降低） （4）瞬时蒸气与釜中液体处于平衡状态,3、简单蒸馏的计算 nW釜内液相量，kmol； x 任一时刻液相组成； dnW d时间内蒸发的釜液量,kmol； dnVd时间内移出的蒸汽量,kmol，其组成为 y; （1）易挥发组分的物料衡算,低压下，液相为理想溶液的双组分蒸馏，,数值积分 图解法积分,（2）蒸馏产品的平均组成 设nW为任一时刻的釜液量，kmol,6.3.2 平衡蒸馏（闪蒸） Flash or Equilibrium Distillation,1、闪蒸流程和操作方法,动画示意,2、特点 （1）连续操作 （2）组成和温度恒定不变 （3）气、液两相平衡 示意图 3、平衡蒸馏的计算 进料流量qnF、组成zFi、温度TF、压力pF确定体系的自由度为2。 平衡蒸馏有多种计算类型。 见P19表6.3.1,4、计算公式 qnF进料流率，kmol/s 或kmol/h； qnV-气相产物的流率， kmol/s或kmol/h； qnL-液相产物的流率， kmol/s或kmol/h ； yi,xi-气相产物、液相产物的组成。 物料衡算,相平衡方程归一方程,热量衡算,由i 组分的物料衡算关系和相平衡关系得,汽化率,操作线方程,二元理想物系,处于平衡状态,给定压力与汽化率，图解法确定闪蒸后两相组成,操作线方程, 相平衡方程操作线 slope q /q 1 intercept -zF /q 1 point FzF，zF） q0 q1 q0,In industrial practice, achieved by arrangement known as fractionating column Successive vaporization and condensation accomplished in one unit,6.4 精馏（Rectification 6.4.1 精馏原理 （1）精馏过程精馏段 提馏段,（2）精馏原理,回流 液相回流 汽相回流,实现高纯度分离的必要条件,2. 传质推动力示意图,易挥发组分液相汽相（部分汽化） 难挥发组分汽相液相（部分冷凝,3. 传质方向,精馏段-精制气相的作用,提馏段精制液相的作用,4. 热量传递过程 液体汽化所需热量由蒸汽冷凝提供。,以第一板为例说明其传质与传热过程,5. 过程控制 由传质过程控制。,板式塔,填料塔,6. 传质设备,板式塔逐级接触式设备,Plate column 方浮阀 板式塔正常操作 泡罩塔 塔板 浮阀塔板 圆浮阀,Packing column,直径 0.3-10m 塔高 3 -75m,填料塔微分接触式设备,（3） 精馏的特点,存在回流； 易挥发组分沿塔高方向增加，温度沿塔高方向降低； 塔顶产品富含易挥发组分，塔底产品富含难挥发组分。,（4）理论板（平衡级）的概念 ideal tray,热量、质量传递 理论板上气液平衡,实际-非理论板, 气业、液混合不充分；, 流动类型复杂。, 热量、质量传递速度有限；,注意N不包括塔釜（再沸器）,总板效率 （Efficiency）,N - 理论板数 Np-实际板数,（30100）,ET f流动状态, 两相混合, 单板效率 Murphree efficiency,yn1,6.4.2 精馏过程的数学描述,计算类型 操作型计算 设计型计算 物料衡算 热量衡算 相平衡关系 归一方程,a. 全塔物料衡算,qnFqnDqnW,1 精馏过程物料衡算,易挥发组分物料衡算,回收率 Recovery efficiency,b. 塔板物料衡算,qnV-气相流率，kmol/h, kmol/s; qnL-液相流率，kmol/h, kmol/s;,c. 进料板物料衡算,2 精馏过程热量衡算 a. 无进料和采出塔板的热量衡算b. 恒摩尔流假定constant mole overflow 对多数有机同系物和许多相近的理想溶液体系 （1）热损失很小，可以忽略不计 （2）混合热为零 （3）各板上混合物的摩尔汽化热近似相等,4 各板液体焓变与摩尔汽化热相比可忽略不计,对于没有进料或出料的任一塔板均适用。 恒摩尔流假定主要条件各组分摩尔气化潜热相等。,c. 进料板的热量衡算,q-进料的热状态参数,（1）过冷液体 q1（2）饱和液体 q1,（3）气液混合物 0q1（4）饱和蒸气 q0（5）过热蒸气 q0q 值大小 气液两相流量分布 水力学性能、分离能力 设计与操作,q 值在数值上等于进料中液相所占的分率,d. 全塔热量衡算 假设热损失忽略不计,1 再沸器冷凝器热流量,消去,冷凝器,再沸器,再沸器,2 再沸器 与冷凝器热流量的关系,代入全塔热量衡算中,R , R , 操作费,若物流进料带入的热流量与塔顶、塔底产品带出的的热流量近似相等，则,一般情况下，再沸器加入塔内的热量近似等于冷却器从塔顶移出的热量。,作业P130 5. 6. 7,