第十章 蒸馏ppt课件

.,1,蒸馏,Distillation,第十章,.,2,.,3,第一节蒸馏的基本原理,10-1双组分体系汽液相平衡,.,4,相律（phaserule）,F=CP2,双组分体系，,则,体系至少有一相，,自由度最多为,10.1A双组分体系汽液相图,.,5,它们可以是T,p,x(或y).,经常使用下面几种相图：,（）定下的p-x图,（）定p下的T-x图,（）定p下的y-x图,.,6,p-x图：理想溶液，在所有的浓度范围内遵循拉乌尔（Raoult）定律。,（）定下的p-x图双组分体系,液相线,汽相线,汽液两相单共存区,.,7,重组分,轻组分,液相线,液相单相区,汽相线,汽相单相区,汽液两相单共存区,.,8,（）定p下的T-x图双组分体系,汽液两相平衡共存区。,泡点（bubblepoint）,露点（dewpoint）,汽相线,液相线,汽相单相区,液相单相区,泡点,露点,.,9,（）定p下的T-x图双组分体系,最低恒沸点,恒沸物,最高恒沸点,恒沸物,.,10,（）定p下的y-x图,.,11,相对挥发度（relativevolatility）：,挥发度：,10.1B相对挥发度,.,12,对理想溶液,.,13,10-2蒸馏方法,连续多级蒸馏（精馏）,分批多级蒸馏，,多级蒸馏：,水蒸汽蒸馏,微分蒸馏，,平衡蒸馏，,单级蒸馏：,10.2A单级蒸馏,1、平衡蒸馏,使进料到达蒸馏空间形成汽液两相充分紧密接触而趋于平衡，并迅速分离的蒸馏操作。,有两种方法：,部分汽化平衡蒸馏，又称为闪蒸（flashdistillation）,部分冷凝平衡蒸馏。,.,14,部分汽化平衡蒸馏，又称为闪蒸（flashdistillation）,闪蒸物料衡算,对组分A物料衡算,平衡蒸馏,部分冷凝平衡蒸馏,.,15,某微分时间内，对组分A物料衡算：,又称为简单蒸馏,2微分蒸馏,展开等式右边，忽略二阶无穷小量dxdL,.,16,代入式中积分得,如果已知相对发挥度,.,17,例10-1在101kPa压力下对等摩尔A和B的溶液100mol进行微分蒸馏，使最后残留液的Xa=0.28。已知A对B的相对挥发度为9.23，求馏出液总量及其中A的浓度。,解：已知L0=100mol，x0=0.50，x=0.28，,.,18,V=L0-L=100-62=38mol,设馏出液中组分A的摩尔分数为ym,作整个蒸馏过程组分A的物料衡算：,馏出液总量,L0 x0=Lx+Vym,L=0.62L0=0.62100=62mol,.,19,3水蒸气蒸馏,.,20,10.2B多级蒸馏,（2）部分冷凝液作为回流(reflux)由塔顶引回蒸馏塔中。,（1）蒸馏釜上安装具有多级塔板的蒸馏塔；,与单级的微分蒸馏不同：,1分批多级蒸馏,.,21,提馏段(strippingsection),精馏段(rectifyingsection),全塔分两段：,再沸器(reboiler),冷凝器,精馏塔,精馏的主要设备,优越蒸馏工艺是采用连续多级蒸馏,精馏(rectification)。,2.精馏,精馏段,提馏段,.,22,两种特殊精馏：,萃取精馏,恒沸精馏,.,23,第二节双组分精馏的计算,采用数学一图解方法,10-3精馏塔的物料衡算,.,24,10.3A全塔物料衡算,F=D+W,回收率,对轻组分物料衡算,.,25,L1=L2=Ln-1=Ln=L=定值,恒摩尔溢流：,V1=V2=Vn=Vn+1=V=定值,恒摩尔汽化：,进出第n级塔板的物流物料衡算,1.恒摩尔流假设,10.3B精馏段的物料衡算,.,26,2精馏段操作线方程式。,V=L+D,精馏段操作线方程式：,回流比,令,.,27,双组分精馏的精馏段操作线方程为：y0.75x0.23，则塔顶产品中轻组分的摩尔分数为：,（a）0.69，（b）0.88，（c）0.92，（d）0.94。,.,28,10.3C提馏段的物料衡算,提馏段操作线方程式：,.,29,则汽相为(1-q)mol),每1mol进料中液相为qmol，,假设进料为汽液混合物，,1进料热状态参数,10.4A进料热状态,10-4进料状态对精馏的影响,.,30,10.4B进料方程,两式相减,又称为q线方程。,进料方程是精馏段操作线与提馏段操作线交点轨迹的方程，,.,31,代入得：,进料方程：,.,32,q称为进料热状态参数，它可应用于五种进料状态，,饱和蒸汽,qHV,TTd,过热蒸汽,q=0,HF=HV,T=Td,1q0,HLHFHV,TbT1,HFHL,TTb,过冷液体,2.五种进料热状态,定义：,.,33,进料方程,精馏段操作线,提馏段操作线,.,34,汽液混合物进料时，0q1,当进料状态为过冷液体，,10.4C进料状态对精馏操作的影响,饱和蒸汽进料时q=0，q线斜率为0，,过热蒸汽进料时，q0,.,35,某精馏操作在露点温度进料，进料组成xF=0.45，馏出液组成xD=0.90，釜液组成xW=0.10，若取回流比R=1.7，求提馏段操作线的斜率。,则提馏段操作线的斜率为：,解得,精馏段操作线的斜率：,解：已知露点温度Td进料，q=0，q线为过e点的水平线，,.,36,全塔效率,是精馏分离过程难度的一个指标。,又称作理论塔板数N，,平衡级数，,又称作理论塔板（theoreticaltray）。,该分离级称为平衡级（equilibriumstage），,如果进入一个精馏分离级的汽相和液相经过充分接触和质热传递而达到相平衡，,10.5A平衡级概念,10-5平衡级数的确定,.,37,10.5B图解法求平衡级数,（4）在操作线与平衡线之间作梯级，得到的梯级总数就是总的平衡级数N。,（3）作提馏段操作线先作出q线交精馏线操作线与于点d,据釜液组成确定点b,用直线连接bd,（2）作精馏段操作线,（1）作平衡线,.,38,操作线与对角线y=x重合。,操作线的斜率，,回流比R=L/D=。,D=0，,10.6A全回流,10-6回流比的影响和选择,.,39,10.6B最小的回流比,（1）相平衡曲线无拐点,图解法求Rmin,此时的回流比称为最小回流比Rmin,当操作线与相平衡线有接触点时，,.,40,（2）平衡曲线有拐点作平衡线的切线与q线相交,.,41,Ropt=(1.21.5)Rmin,一般情况,用Ropt表示，,即为最适回流比，,操作费和设备费之和的总费用曲线的最低点所对应的回流比，,10.6C最适回流比,.,42,在101kPa压力下精馏A-B双组分混合液,进料温度为328K,进料流量为27.8mol/s,进料组成为轻组分A的摩尔分数xF=0.45。馏出液组成xD=0.95，釜液组成xw=0.10，回流比为4.0。已知料液比热容为159J（molK），汽化热为32.1kJ/mol，泡点温度为367K。,解：（1）由全塔物料衡算和A组分衡算式：,（4）全回流时的平衡级数。,（3）最小回流比；,（2）平衡级数N；,（1）塔顶和塔底产品流量；,.,43,精馏段操作线方程为,（2）在y-x图上作y=x对角线，据yA-xA平衡关系，作相平衡曲线。,从对角线上y=x=xD=0.95的点，作斜率为0.80的直线，即得精馏段操作线。,.,44,，求q值：,从对角线上y=x=xF=0.45的点作斜率为6.00的直线，即为q线，与精馏段操作线交于点d。,连接对角线上y=x=xW=0.10的点b和d点，即为提馏段操作线。,.,45,从点a开始，在操作线和平衡线之间作梯级到点b，得N=8。第5级为进料级，,.,46,（4）从a点开始在对角线y=x和平衡线间作梯级至点b，得全回流时的平衡级数N=6,（3）将q线与平衡线的交点d1与点a连成直线，该直线的斜率为：,.,47,第三节精馏装置及节能,10-