2第一章_精馏第二次课.ppt

1、1,第二节 简单蒸馏和平衡蒸馏,2.2.1 简单蒸馏 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。,2,2.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

2、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,3,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：,4,1.2.2 平衡蒸馏（闪蒸） (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。,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。,5,（2）特点： 平衡蒸馏中系统的T，P和

3、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,FLV,6,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：,7,平衡曲线（x-y),泡点曲线(t-x)以及闪蒸过程的操作线均在直角坐标表示，如图所示,闪蒸过程操作线交平衡曲线于e点，该点即闪蒸的平衡点，由图中e点直接读得闪蒸获得汽、液相yi,xi 其泡点温度由液相组成xi 在泡点曲线上g点读得闪蒸温度t

4、。若不计热损失，则闪蒸前后是一等焓过程。,xF,8,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：,9,（2）简单蒸馏开始釜液与最终残比：,解得：x20.633， y2=0.834,10,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、

5、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,11,简单蒸馏获得相对好的分离效果,简单蒸馏相当于分批多次采用一个理论塔板进行蒸馏，故同一理论板相当多次发挥作用。（多次汽化，多次分离） 闪蒸相当于总进料一次通过一个理论板，进行一次分离。分离效果不及简单蒸馏。,12,1.3.1 多次部分汽化和多次部分冷凝,第三节 精馏原理和流程,13,y1x2x3xW 可得较纯的A和B 多次部分汽化和多次部分冷凝 是精馏分离的必要条件 产品收率低，设备庞杂 引入回流 最上层冷凝器 提供下

6、降液流 最下层加热器 提供上升蒸汽,14,1.3.2 精馏原理,利用各组分挥发能力的差异，通过气液相的回流，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到分离，称该过程为精馏。 传热、传质过程同时进行 当重组分由气相向液相转移时是冷凝过程，放出热量，液相中轻组分向气相转移时为气化过程，将吸收热量。 精馏过程是热能驱动，受相平衡关系制约，主要由传质传热所控制,15,1.3.3 精馏的流程,传热与传质的场所分离器塔板 xD xF xW ，因此进料应在塔体的某一适宜塔板上，此板上液体组成与进料组成相接近，其称为加料板，加料

7、板以上的塔段称为精馏段，加料板以下（包括加料板）的塔段称为提馏段。 冷凝器从塔顶提供液相回流，再沸器从塔底提供气相回流。为精馏过程提供了传质的必要条件。,16,17,xF,1.3.4塔内进行连续精馏的几个特点,18,塔板上发生部分汽化和部分冷凝，若所提供的汽液接触时间（或接触表面）充分，每层塔板相当或接近于一次平衡蒸馏，即离开每层塔板的汽液两相达到平衡yn=f(xn) 向塔顶方向，蒸汽越来越富集易挥发组分，即yn yn+1 ；向塔底方向，液体越来越富集难挥发组分，即xn xn+1 。物料温度自下而上降低，即Tn Tn-1 。,19,1. 苯、甲苯两组分混合物进行常压蒸馏，原料组成X（苯）=0.7，要求得到组成为0.8的塔顶产品（以上均为摩尔分率）。现用以下两种方法操作： （1）连续平衡蒸馏； （2）简单蒸馏（微分蒸馏）； 对于每种方法进料量均为100kmol，问塔顶、釜产量各为多少？塔釜产品组成为多少？已知=2.46。,例题,（1） D=44.4kmol；W=55.6kmol；x=0.62 （2）