化工原理下册课件 19-20学时--蒸馏.ppt

1、第三章 蒸 馏,通过本章学习，应掌握两组分理想物系的汽 液平衡关系、平衡蒸馏与简单蒸馏、精馏的原理 与流程和两组分连续精馏的基本计算方法；了解 间歇精馏与特殊精馏过程。,学习目的 与要求,蒸馏,分离物系：,形成两相体系的方法：,传质原理：,示例：,液体混合物,部分汽化和冷凝,各组分挥发度不同,丙酮与水的分离,（液相汽相）,一、蒸馏过程的原理,液体混合物分离,二、蒸馏过程的应用,混合芳烃蒸馏可得到苯、甲苯及二甲苯等。,气体混合物分离,空气液化蒸馏可得到纯态的液氧和液氮等。,固体混合物分离,固体脂肪酸加热融化后用蒸馏方法分离。,加压液化,加热熔化,二、蒸馏过程的应用,炼油生 产装置,二、蒸馏过程的

2、应用,乙烯生 产装置,二、蒸馏过程的应用,己内酰胺生产装置,二、蒸馏过程的应用,丙烯腈生产装置,一、蒸馏分离的特点,通过蒸馏分离可以直接获得所需要的产品。,蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离。,蒸馏操作耗能较大，节能是个值得重视的问题。,蒸馏分离具有以下特点,适用范围广，可分离液态、气态或固态混合物。,按蒸馏操作方式分类,蒸馏,按蒸馏操作流程分类,二、蒸馏过程的分类,简单蒸馏,平衡蒸馏,精 馏,特殊精馏,蒸馏,间歇蒸馏,连续蒸馏,按物系中组分数目分类,蒸馏,两组分蒸馏,多组分蒸馏,按操作压力分类,蒸馏,常压蒸馏,加压蒸馏,减压蒸馏,一、汽液平衡相图,1. 温度组成图,在恒定的总压下，溶液的平衡

3、温度随组成而变，将平衡温度与液（汽）相的组成关系标绘成曲线图，该曲线图即为温度一组成图。,t - x y图,苯甲苯混合液的 t- x- y 图,汽相线,液相线,液相区,汽相区,两相区,泡点,露点,2. 汽液相组成图,汽液相组成图直观地表达了在一定压力下，处于平衡状态的汽液两相组成的关系，在蒸馏计算中应用最为普遍。,一、汽液平衡相图,x y图,苯甲苯混合液的 x- y 图,平衡线,对角线,平衡线与对角线之间的距离越大,分离越容易,x1与y1互成平衡,1.拉乌尔定律,二、汽液平衡关系式,当理想溶液汽液两相呈平衡时，溶液上方组分的分压与溶液中该组分的摩尔分数成正比。,拉乌尔定律,整理，得,溶液上方的

4、总压 P 等于各组分的分压之和,泡点方程,气液平衡时液相组成与平衡温度间的关系,二、汽液平衡关系式,安托尼 方程,2.以平衡常数表示的汽液平衡方程,设平衡的汽相遵循道尔顿分压定律，即,令,以平衡常数表示 的汽液平衡方程,平衡常数,二、汽液平衡关系式,代入泡点方程，得,由,露点方程,气液平衡时汽相组成与平衡温度间的关系,二、汽液平衡关系式,3.以相对挥发度表示的汽液平衡方程,挥发度定义,对于理想物系，有,(1)挥发度,二、汽液平衡关系式,相对挥发度定义,(2)相对挥发度,对于理想物系，有,相对挥发度,二、汽液平衡关系式,由道尔顿分压定律，有,(3)以相对挥发度表示的汽液平衡方程,二、汽液平衡关系

5、式,略去下标，经整理可得,蒸馏操作 1，值愈大，分离愈容易。,讨论,若=1，不能用普通蒸馏方法分离。,以相对挥发度表示 的汽液平衡方程,二、汽液平衡关系式,三、汽液平衡方程的应用,1.计算泡点温度,已知P、x求t、y,设：t0,ki,yi,NO,YES,tb = t0,2.计算露点温度,已知P、 y 求t、x,设：t0,ki,xi,NO,YES,td = t0,三、汽液平衡方程的应用,3.计算汽液平衡组成,已知P、 t 求 x y关系,t,ki,给定 xi,yi,列表,三、汽液平衡方程的应用,课外资料：汽液平衡数据获取途径,1.由安托尼方程求取,2.由手册查得,权威的汽液平衡数据手册 Gmeh

6、limg J, et al. Vapor-Liquid Equilibrium Data Collection,3.由实验测定,安托尼方程,一、平衡蒸馏装置,将混合液在压力P1下加热，然后通过减压阀使压力降低至P2后进入分离器。过热液体混合物在分离器中部分汽化，将平衡的汽、液两相分别从分离器的顶部、底部引出，即实现了混合液的初步分离。,平衡蒸馏的原理,平衡蒸馏为单级蒸馏操作。,闪蒸,平衡蒸馏装置简图,二、平衡蒸馏过程的计算,1.物料衡算,总物料衡算,易挥发组分物料衡算,汽相产品的流量为,设,则,整理得,直线 方程,斜率,过点,液化率,汽化率,平衡蒸馏中汽液 相组成的关系式,二、平衡蒸馏过程的计

7、算,2.热量衡算,对加热器作热量衡算，忽略热损失，得,对减压阀和分离器作热量衡算，忽略热损失，得,整理得,二、平衡蒸馏过程的计算,3.汽液平衡关系,平衡蒸馏中，汽液两相处于平衡状态，即两相温度相等，组成互为平衡。,在平衡蒸馏中，汽液组成关系同时满足平衡 方程与物料衡算方程。,注意,二、平衡蒸馏过程的计算,习题3-1,现将组成xF=0.5的苯和甲苯饱和液体进行闪蒸分离，已知闪蒸塔内压力为常压，温度为94，进料管线FE总压力降为50kPa,求:(1)气相馏出物组成yD、液相产品组成xW；（2）料液温度tF。 附：苯（A）和甲苯（B）的安托因方程分别为：,习题3-2,在常压下将含苯60%的苯和甲苯混合液进行平衡蒸馏，汽化率30%，已知物系的相对挥发度为2.47，试求： （1）汽液两相组成；（2）若对此溶液进行简单蒸馏，使残液含量与平衡蒸馏相同，所得馏出物中苯的平均含量为多少？馏出物占原料的百分率为多少？ （3）若将剩下的残液继续进行简单蒸馏，使总汽化率与平衡蒸馏相同，所得馏出物单独收集，此馏出物中苯的平均含量为多少？两阶段简