精馏与精馏原理PPT.ppt

组员 零梅妹朱喜迎尚赟李桂浩赵兴云罗世波农雄机黄勇胜 第六章精馏 1 气液相平衡1 1定义1 2两组分理想溶液的气液平衡相图1 3气液相平衡关系2 精馏原理和流程装置2 1精馏的定义2 2精馏原理2 3精馏流程装置 1 连续精馏流程 2 间歇精馏流程 1 气液相平衡 1 1定义平衡状态 在一定压力和温度下 当吸收和解吸速率相等时 气液两相达到平衡 气液相平衡关系 在一定的温度和压力条件下 吸收过程中气液两相达到平衡时 吸收质在气相和液相中的浓度关系 1 2两组分理想溶液的气液平衡相图 气液平衡用相图来表达比较直观 清晰 应用于两组分精馏中更为方便 而且影响精馏的因素可在相图上直接反映出来 精馏中常用的相图为恒压下的温度 组成图和气相 液相组成图 1 2 1恒压温度 组成 t x y 图 苯 甲苯混合液的t x y图 a 以t为纵坐标 以x或y为横坐标 b t 液相沸点温度 xA 液相组成 yA 与液相成平衡的气相组成 c 上曲线为t y线 也称为饱和蒸气线 露点线 d 下曲线为t x线 也称为饱和液体线 泡点线 1 2 2x y图 苯 甲苯混合液的x y图 a 以x 气相或液相的浓度 为横坐标 y 温度 为纵坐标b 曲线表示液相组成与之平衡的气相组成间的关系 c 对角线x y的直线 作查图时参考用 d 平衡线位于对角线上方 1 2 3压力 组成图用法 在水平线上 P总为系统气相的压 xA为系统液相组成 yA为与xA成平均的液相组成 说明 气液相平衡是一种动态平衡 气液相平衡示意图 x y 1 3气液相平衡关系1 3 1用饱和蒸汽压表示气液平衡关系理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律 pA pA xApB pB xB 1 xA p 溶液上方组分的平衡分压 Pa p 在溶液温度下纯组成的饱合蒸气压 Pa x 溶液中组成的摩尔分率 溶液上方的总压等于各组分的蒸气压之和 即P总 pA pB当压力 104Kpa时 双组分气相可视为理想气体 据道尔顿分压定律此式为用饱和蒸气压表示的气液平衡关系 1 3 2用相对挥发度表示的气液平衡关系 挥发度 组分在气相中的分压与平衡液相中的摩尔分率之比 即 A组分挥发度 B组分挥发度 对于理想溶液 因符合拉乌尔定律 则有 A pA0 B pB0 在精馏操作中 为了判断两组分离的难易程度 用相对挥发度表示 即两组分的挥发度之比 即 愈大 A B两组分愈容易分离 1不能用普通精馏分离 对理想溶液 以道尔顿分压定律代入 得 由双组分组成关系式 yB 1 yA xB 1 xA代入 得 此式称为以相对挥发度表示的气液平衡方程 2 精馏原理和流程装置2 1精馏的定义根据液体混合物中各组分挥发性的差异 通过多次的部分气化和部分冷凝 使液体混合物得到比较彻底的分离的传质操作过程 区别于蒸馏 蒸馏 仅进行一次部分气化和部分冷凝 2 2精馏原理 2 1精馏基本原理简单蒸馏是单级分离过程 对溶液只进行一次部分气化 精馏是对混合液同时进行多次部分气化和部分冷凝相结合的操作 精馏中的两个重要概念 轻组分 挥发性高的组分 沸点低的组分 重组分 挥发性低的组分 沸点高的组分 液体混合物经过多次部份汽化后可变为高纯度的难挥发组分 气体混和物经过多次部分泠凝后可变为高纯度的易挥发组分 2 2精馏原理 回流塔顶液相回流和塔底汽相回流 为偏离衡的气液相在塔内各板上提供了接触条件 实现了气液相间的质量传递 V2与L0是偏离平衡的气液相 在塔板上接触 进行质量传递 浓度变化趋向于平衡组成 传质推动力 热量传递过程液体汽化所需热量由蒸汽冷凝提供 过程控制精馏过程速率由传质过程控制 传质方向易挥发组分 液相 汽相 难挥发组分 汽相 液相 易挥发组分沿塔高方向增加 而温度沿塔高方向降低 2 3精馏流程装置 精馏塔 再沸器 冷凝器 1 进料板以上称为精馏段 精制汽相中的易挥发组分 2 进料板以下 包括进料板 称为提馏段 提浓液相中难挥发组分 塔顶产品称为馏出液 富含易挥发组分 塔底产品称为釜液 富含难挥发组分 1 连续精馏流程 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 塔顶蒸汽进入全 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 2 间歇精馏流程 间歇精馏与连续精馏