【化工原理 课件】第一章 精馏第二次课 (1)

1 挥发度vVolatility表示某种纯物质在一定温度下蒸汽压大小 衡量组分挥发能力的物理量 在一定条件下纯组分的挥发度 vi pi0在混合物中i组分的挥发度vi 相对挥发度 relativevolatility在混合物中各组分间挥发能力的差异定义为相对挥发度 三 理想体系气液相平衡关系 2 汽液平衡方程 对二元理想体系 的影响因素理想体系的 仅与温度有关 与组成无关 的物理意义 值的大小可反映分离的难易程度 可分析某混合液可分离的难易程度 1 y x可用普通蒸馏法分离 1y x不能用普通蒸馏法分离 1y x说明B为轻组分 3 由于体系内的组分在混合前后 分子作用不同导致溶液中各组分产生偏离拉乌尔定律 存在负偏差 分子间存在吸引力 活度系数Activitycoefficientr 1 pi pi0出现最低蒸汽压或最高恒沸点M 1highestconstantboilingpoint硝酸 水 氯仿 丙酮等系统 1 1 3二元组分非理想体系气液相平衡关系 4 液相混合物存在正偏差 分子间存在排斥力 活度系数r 1 pi pi0出现最高蒸汽压或最低恒沸点M 1lowestconstantboilingpoint例如醇 醛 酮和水的体系 5 第二节简单蒸馏和平衡蒸馏 2 2 1简单蒸馏Simpledistillation简单蒸馏又称为微分蒸馏 瑞利 Rayleigh 1902年提出了该过程数学描述方法 故该蒸馏又称之为瑞利蒸馏 1 流程简单蒸馏是分批加入原料 进行间歇操作 蒸馏过程中不断从塔顶采出产品 每从塔顶采出一定量的产品 则塔釜减少相同的釜液量 产品与釜液组成随时间而改变 且互成相平衡关系 6 2 特点间歇 非定态操作 在操作过程中系统温度和浓度随时间变化 t增加 馏出液的浓度y x降低分离效果不高 xw 0 y xDmax y0适用于产品的初步分离3 计算从塔顶采出量的产品 则塔釜减少相同的釜液量 产品与釜液组成随时间而改变 且互成相平衡关系 为此 该过程是一动态过程 由物料衡算采用微分衡算 7 由物料衡算可得 dV dW 对二元物系 其相对挥发度可近似取为常数时 则上式平衡关系积分为 经整理可得 式中W 釜液量 V 蒸馏气相流量 kmol h xi 釜液组分i组成 摩尔分数 yi 气相中组分i组成 摩尔分数 馏出液总量 馏出液平均组成 8 1 2 2平衡蒸馏 闪蒸 Flashing 分离的汽液两相为平衡状态 含一个理论级 属于平衡蒸馏过程 1 平衡蒸馏原理液相 或气相 混合物连续通过节流闪蒸或膨胀或将混合气进行部分冷凝 使物流达到一次平衡的蒸馏过程 称之平衡蒸馏 9 2 特点 平衡蒸馏中系统的T P和浓度是恒定的 是一个稳态过程 可连续和间歇操作 生产能力较大 产品的汽相y和液相x成平衡状态得不到高纯产品 只适用于产品的初步分离 3 计算 物料衡算 q为液化分率 原料中的液相产品量 q L F F L V 10 热量衡算节流后减压 T降低为t1 放出的显热 混合物组分汽化的潜热 式中r 进料摩尔气化热 kJ kmol平衡关系 若为理想溶液 11 例 将苯 甲苯混合物分别采用简单蒸馏和平衡蒸馏 苯的摩尔分数x 0 7 气化率w 1 3 体系相对挥发度 2 47 试求两种蒸馏方式获得产品组成 q 1 1 3 2 3代入上式得 y 2x 2 1 相平衡关系 2 47 代入整理可得 y 2 47 1 1 47x 解得 x 0 642 y 0 816 1 平衡蒸馏 物料衡算 12 2 简单蒸馏开始釜液与最终残比 解得 x2 0 633 y2 0 834 13 相同点 二者分离程度都不高 只适用于初步分离 不同点 简单蒸馏 间歇 不稳定 生产能力小平衡蒸馏 连续和间歇 稳态 生产能力大当原料组成 F 进料量 和最终的温度相同时 二元理想溶液的二者比较 xD简单 xD平衡简单蒸馏获得相对好的分离效果 1 2 3简单蒸馏与平衡蒸馏的比较 14 简单蒸馏cangetrelativelysatisfiedseparationeff