蒸馏总结.doc

蒸馏一、描述精馏过程的基本关系（一）气液平衡关系1. 气液平衡的作用（1）选择分离方法：依据物系的气液平衡关系，对特定的分离任务，可确定或选择分离方法，例如对相对挥发度近于1的物系，宜采用特殊精馏或萃取等分离操作。（2）在相图（t-x-y）上说明蒸馏原理：即利用多次部分汽化和部分冷凝的操作，可使物系得到所需要的高纯度分离。相对挥发度愈大，相图（y-x）中平衡曲线偏离对角线愈远，分离愈易。（3）气液平衡关系是精馏过程的特征方程：即是计算理论板层数的基本方程之一。（4）利用气液平衡，可分析、判断精馏操作中的实际问题：例如在精馏塔中，恒压下操作，温度和组成间具有对应关系，因此可利用易于测量的温度来判断难于测量的浓度。在实际生产中，时常在精馏塔的适当部位（通常称为灵敏板）上安装温度计，用它来控制、调节整个精馏过程。又如真空精馏中，如温度出现异常现象，则应考虑系统的气密问题等。2. 气液平衡关系的表达方式在精馏过程中，气液平衡可用相图和气液平衡方程表示。（1）t-x-y图和x-y图相图中t代表温度（），x和y分别代表液、气相中易挥发组分的摩尔分数。在利用相图时应注意以下几点：精馏过程的分析多利用t-x-y图，过程计算多利用x-y图。了解沸点、泡点和露点的概念。对同一组成下，露点总是高于泡点。对理论板而言，离开该板的气液两相温度相等，即露点等于泡点，但两相组成不等，而呈平衡关系。液化率或汽化率，可再相图上用杠杆规则求得。部分汽化和部分冷凝是精馏的基础。恒压下不同物系具有不同的x-y图曲线。当平衡曲线偏离对角线愈远时，表示传质推动力愈大，该物系愈易分离。同一物系下，不同压强的x-y曲线也不相同，一般在低压下平衡曲线偏离对角线愈远，即愈易分离，可见低压操作有利于精馏分离。（2）气液平衡方程用相对挥发度表示的气液平衡方程对理想物系，相对挥发度可表示为：由上式可知，相对挥发度与塔内温度关系不大，因此在计算中可取全塔平均相对挥发度。对两组分理想物系，系统总压、分压与组成间符合拉乌尔定律和道尔顿分压定律，即可得到两组分理想溶液的气液平衡关系式。泡点方程： 露点方程：3. 气液平衡数据来源实验测定得到。由热力学公式估算得到。最简单的情况是由安托尼方程计算纯组分在一定温度下的饱和蒸汽压，进而计算x-y数据。由气液平衡手册或其他有关资料中查得。（二）物料衡算1. 全塔物料衡算总物料 易挥发组分 通常，精馏塔的分离程度可用和表示，但也可用回收率表示，即塔顶易挥发组分的回收率：塔底难挥发组分的回收率：2. 精馏段物料衡算和操作线方程假设精馏塔内为恒摩尔流动，则由精馏段物料衡算可得令，3. 提馏段物料衡算和操作线方程假设精馏塔内为恒摩尔流动，则由提馏段物料衡算可得应指出：式中L和L、V和V各自不一定相等，它们之间的关系与进料状况有关。（三）热量衡算1. 任意塔板的热量衡算和恒摩尔流假定对精馏塔内没有加料和出料的任意塔板进行热量衡算，若假定：精馏塔热损失可忽略；待分离混合液中各组分的摩尔汽化热相近；混合液中各组分的沸点相差较小，即可忽略板间显热差。则可推得精馏塔内恒摩尔流动的假定，即在精馏段和提馏段内，各板上升蒸汽摩尔流量相等，下降液体摩尔流量也相等。2. 加料板的热量衡算通过加料板的热量衡算，并结合其物料衡算可得 不同进料状态下的q值：q1 过冷液体进料； q=1 饱和液体进料q=0 饱和蒸汽进料； 0q1 气液混合物进料；q0 过热蒸汽进料精馏塔和提馏塔个流股的流量关系为： 提馏段操作线方程可写为： 若联立精馏段操作线方程和提馏段操作线方程，整理可得进料方程（又称为q线方程）：3. 再沸器、冷凝器的热量衡算（4） 传递速率关系1. 理论板的概念：是指气液两相皆充分混合且无传递过程阻力的理想塔板。也就说气液两相在理论板上进行接触传递的结果，将使离开该板的两相在传质和传热两方面都达到的平衡状态，即两相的温度相等、组成互成平衡，符合相平衡方程。2. 板效率和实际板（1） 单板效率：单板效率是指通过任意n层塔板气（液）相组成的实际变化与理论上气（液）相组成变化之比，即： ； （2） 全塔效率（又称总板效率）2、 精馏过程设计（或操作）变量和条件的选定（1） 精馏塔的操作压强：精馏按操作压强可分为常压精馏、减压精馏和加压精馏。因前者设备、流程简单和操作容易，故工业上多采用常压蒸馏。（2） 精馏过程的加热方式和冷凝方式1. 加热方式：精馏的加热方式分为间接蒸汽加热和直接蒸汽加热，工业生产中大多采用间接蒸汽加热。2. 冷凝方式(1) 全凝器冷凝：塔顶上升蒸汽进入冷凝器被全部冷凝成饱和液体，部分液体作为回流，其余部分作为塔顶产品。(2) 分凝器冷凝：塔顶上升蒸汽先进入一个或几个分凝器，冷凝的液体作为回流或部分作为初馏产品；从分凝器出来的蒸汽进入全凝器，冷凝液作为塔顶产品。（3） 回流比的选择1. 全回流全回流时回流比为无穷大，即此时无精馏段和提馏段之分，操作线方程为：2. 最小回流比：对特定的分离任务和要求，需要无穷多理论板时的回流比，用表示。 （其中，e点的值由相平衡线和进料方程联立解得）3. 适宜的回流比：R =（1.12） Rmin3、 连续精馏塔理论板数的计算（1） 逐板计算法（2） 图解法（3） 简捷法4、 影响精馏操作因素的分析对特定的精馏塔（指全塔板数与加料位置已定，有时加料位置可变动），其操作受诸多因素影响和制约，当某一因素（变量）发生变化时，操作状况随之改变，并调节至新的状况下操作。（1） 影响精馏操作的主要因素物系特性和操作压强。生产能力和产品质量（F、D、W、)。回流比R和进料热状态参数q。塔设备情况，包括实际板数、