Transcript 精馏第二节

化工传质与分离过程
第一章 蒸馏>>回顾
两组分理想体系的气液平衡
0
o
1.相平衡常数法
2.相对挥发度法
3.气液平衡相图
t-x-y图
x-y图
yA  K A xA
yA
1  yA

xA
1  xA
其 中 K A＝
或y 
pA
P
x
1  (  1) x
其中 
pA
0
pB
第一章 蒸馏>>1.3 平衡蒸馏和简单蒸馏>>平衡蒸馏
平衡蒸馏流程
加热器，节流阀，闪蒸塔
加热
F，xF，t，P1混合物
F，xF ，T，P2混合物
节流
te，P， D，y，W，x气液两相
平衡蒸馏原理
减压使液体混合物部分汽化
平衡蒸馏特点
一次平衡，可间歇，可连续
第一章 蒸馏>>1.3.1平衡蒸馏>>平衡蒸馏计算
y
 物料衡算
 气液平衡关系
y
q
q 1
x
xF
q 1
x
1  (  1) x
平 衡 温 度 ： te  f ( x )
 热量衡算
 例1-2
q，xF
x-y
te
t-x-y
加 热 器 终 温 ： T  t e +（1  q )
x，y
r
q
第一章 蒸馏>>1.3 平衡蒸馏和简单蒸馏>>简单蒸馏
 简单蒸馏流程
随蒸馏进行，x下降，y下降，t增加
 简单蒸馏特点
微分蒸馏，非定态，用于初步分离
 简单蒸馏计算
微分计算：
物料平衡
气液平衡
 例1-3，P13
第一章 蒸馏>>1.4精馏原理（一）
D,yD
3’
t
2’
1
1’
2
F,xF
3
W,xW
xW
xF
yD
多次部分汽化和部分冷凝可分别得到较纯的轻重组分
重复单级操作，流程复杂，能耗大，中间产品多，产品收率低
第一章 蒸馏>>1.4精馏原理（二）
D,yD
t
3’
2’
1
1’
F,xF
2
3
xW
xF
W,xW
多次部分汽化和冷凝联合操作——精馏塔
yD
精馏原理
D,yD
F,xF
W,xW
第一章 蒸馏>>1.4精馏原理（三）
 第n块板的情况
 进入物流（准备接触的两相）

下一层板（n+1）上升蒸气：Vn+1，yn+1， tn+1

上一层板（n-1）下降的液体：Ln-1,xn-1 ，tn-1
tn+1>tn-1：传热
xn-1 >x*n+1（与yn+1呈相平衡）：传质
 离开物流


第n板上升蒸气：Vn，yn，tn
第n板下降液体：Ln，,xn ，tn
 传质结果

Xn< xn-1 ， yn >yn+1
使重组分进入液相，浓度增高
使轻组分进入气相，浓度增加
第一章 蒸馏>>1.4精馏原理（四）
 理论板
第n板上升蒸气（Vn，yn）
与下降液体（ Ln，,xn ）呈
相平衡
 精馏操作必要条件
上升蒸气——气相回流——再沸器
下降液体——液相回流——冷凝器
精馏操作的基本流程：塔、再沸器、冷凝器
 几个概念
 进料板
 精馏段
 提馏段（含进料板）
作业

P64，4
3’
t 3’
t
2’
1’
1
xF
1
1’
2
xW
2’
2
3
yD
xW
xF
3
yD
D,yD
F,xF
W,xW
D,yD
F,xF
W,xW
第一章 蒸馏>>1.3.1 平衡蒸馏>>物料衡算
总 物 料 ： F＝ D  W
易 挥 发 组 分 ： FxF  D y  W x
y  (1 
F
)x 
D
令
W
＝q
F
D
则
F
D
y
＝ 1- q
q
q 1
x
xF
q 1
F
q为液化率
对稳定连续过程，q为定值
第一章 蒸馏>>1.3.1 平衡蒸馏>>热量衡算
忽 略 热 损 失 ， 则 Q ＝ F c p (T  t F )
加热器:
物料热量衡算
原料液减压降温，放出显热；
显热用于汽化部分物料产生气相（潜热）
F c p (T  t e )  D r
 (1  q ) F r
平 衡 蒸 馏 温 度 ： t e  T （1  q )
r
q
第一章 蒸馏>>1.3.1平衡蒸馏>>例1-2 P11
已知：相平衡图x-y和te-x，xF=0.5，汽化率60％，求x，y，te
 物料平衡线作图：y 
q
q 1
x
xF
q 1
 令x=xF，则y=xF，对角线上e点
 过e点作斜率为q/(q-1)的直线
 q=1-气化率
 由x，te-x曲线求te
y
te
f
e
te-x
f(x,y)即为所求
xF
x
第一章 蒸馏>>1.3.2简单蒸馏>>简单蒸馏计算
τ ：L，x
τ +dτ: L+dL，x+dx，蒸出dD、y(与x平衡）
 dτ时间内物料衡算
总 物 料 ： dD   dL
dL
易 挥 发 组 分 ： L x  ( L  dL )( x  dx )  ydD
积分
上限：L＝F，x=x1
下限：L＝W，x=x2


L
W
dL
F
L


x2
x1
dx
yx
dx
相平衡关系y=f(x)
yx
 一批操作的物料平衡
总物料：D  F W
易 挥 发 组 分 ： D y=Fx 1 -W x 2
y 
F x1  W x 2
D
塔设备——板式塔、填料塔
D,yD
Xn< xn-1 ， yn+1 < yn
1
2
Xn< x7 < x6 < x5 < x4 <x3 < x2 < x1
yn< y7 < y6 < y5 < y4 <y3 <y2 < y1
3
F,xF
4
5
7
Purer low boiler obtained at the top of tower
Purer high boiler obtained at the bottom of tower
n
W,xW