电子教案与课件：化工原理(制药专业适用)-第04章01

1、 第4章 液体精馏1 蒸馏概述1.1 蒸馏分离的依据(原理) 液体中各组分挥发度的差异 分离液体混合物恒定温度、压力，气液相平衡A组分比B组分易挥发： A为轻组分,B为重组分挥发度定义 相对挥发度 即汽相冷凝后，A的浓度升高 实现了部分分离1.2 蒸馏过程及经济性平衡蒸馏简单蒸馏只能达到有限的分离精馏操作的经济性主要操作费用：加热沸腾、冷却冷凝 沸腾和冷凝的温度与操作压强有关加压精馏：如空气分离； P,t,冷凝费用降低真空精馏：P,t, 如高沸点物质、热敏物质分离2 双组分溶液的汽液相平衡双组份汽液平衡的自由度 F = N + 2 组分数 相数F=2, P, t 一定, 组成就定了 P, x

2、一定, t 就定了2.1 理想物系的汽液相平衡理想物系服从拉乌尔定律 服从道尔顿分压定律安托万方程相平衡 fV = fL理想物系 ,拉乌尔定律 ,归一条件沸腾时1)泡点关系式道尔顿分压定律泡点线(液相线)2)露点关系式露点线(汽相线)3) yx的近似表达式由 和归一方程可得相平衡方程理想物系在操作温度范围(纯A、纯B沸点)，若变化不大，可取=1时，y = x，不能进行分离为什么不用沸点来衡量挥发性？例：101.3kPa下，乙醇沸点：78.3 水沸点：1002%乙醇的水溶液，蒸发后留水98%乙醇的水溶液，蒸发后留乙醇 2.2 非理想物系的汽液相平衡强正偏差pAp0AxA，出现最低恒沸物强负偏差p

3、Ap0AxA ，出现最高恒沸物 苯-乙醇 氯仿-丙酮常用相平衡计算方法 PyA=p0AxAA, PyB=p0BxBB活度系数A, B2.3 总压对相平衡的影响P， 泡点，露点，相对挥发度 3 液体的蒸馏3.1 平衡蒸馏(闪蒸)物料衡算 F=D+W FxF=Dy+Wx定义 W=qF , D=(1-q)F杠杆定律同时，y 与 x 满足相平衡热量衡算 Q=FCp(T-t0)节流后，显热潜热 FCp(T-te)=(1-q)Fr应加热至3.2 简单蒸馏非定态 y(), x() Wx=ydW+(W-dW)(x-dx)得 (y-x)dW=Wdx当 时，当简单蒸馏中 与平衡蒸馏中q相等时，分离程度哪个大？4

4、精馏原理4.1 精馏过程分析1 多次部分汽化和部分冷凝xFxxx”xFyyy”精馏分离过程 精馏的必要条件：回流4.2 精馏过程数学描述 液体逐板下降 汽体逐板上升每块塔板为一个汽液接触单元基本分析方法： 物料衡算 热量衡算 过程特征方程考察单元：一块塔板1) 全塔物料衡算 F=D+W FxF=DxD+WxW6个变量, 已知4个, 求2个或5个变量( )已知3个求2个已知 ，求 以xW为支点， ,已知 (塔顶采出率), 求： ，已知 ，轻组分回收率 A( )，求： ，2) 单块板上过程的数学描述 L, V kmol/s I, i kJ/kmol r 汽化潜热物料衡算总物料：轻组分：热量衡算忽略

5、组成与温度引起的饱和液体焓、汽化热差别 in+1=in=in-1=i rn+1=rn=r则有 (Vn+1-Vn)r=(Vn+Ln-Vn+1-Ln-1)i=0结论： Vn+1=Vn ， Ln=Ln-1 汽液相摩尔流率不变恒摩尔流假定主要条件：两组份的摩尔汽化热相等过程特征方程理论板离开塔板的汽液两相达到传质、 传热平衡过程特征方程简化为： 泡点方程 tn=(xn) 相平衡方程 yn=f(xn) 如实际板与理论板的差别板效率默弗里板效率 其中 方法过程分解简化结果: yn=f(xn)加料板过程分析 得 定义两相流量关系q为加料热状态参数(液化率)q=0 饱和蒸汽加料0q1 冷液加料q0 过热蒸汽加料塔釜和冷凝器塔釜蒸发器热负荷物料衡算塔釜=1块理论板全凝器, 泡点回流条件下塔顶冷凝器热负荷 QC =V rc物料衡算 V=L+D Vy1=Lx0+DxD4.3 塔段的数学描述1) 塔内汽液摩尔流量定义回流比 R=L/D全凝器, 泡点回流条件下精馏段：L=RD V=L+D=(R+1)D提馏段：2) 操作线方程精馏段操作线操作线表示同一塔截面上的 汽液两相浓度关系。 塔段物料衡算的结果 L=RD, V=(R+1)D提馏段操作线操作线图示精