化工原理下1-2平衡蒸馏.ppt

1、回顾：蒸馏过程的分类,1）按操作流程间歇蒸馏、连续蒸馏 2）按蒸馏方式简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏 3）按操作压强常压、减压、加压蒸馏 4）按混合物中的组分数双组分精馏、多组分精馏,1.3.1平衡蒸馏（闪蒸）,既可以间歇又可以连续方式进行,特点： 低温沸腾，放出的 显热作为气化的潜热。 适用于： 粗略分离的物料； 轻组分含量不高。 相对挥发度很大。,（1）流程：,（2）平衡蒸馏原理,(3) 特点 连续操作； 组成和温度恒定不变； 气、液两相平衡 。,温度和压力对平衡蒸馏的影响,(4) 平衡蒸馏的计算,物料衡算：,操作性方程,热量衡算：,节流后进入分离器，物料放出的显然等于部分汽化所需潜热

2、,换热器热交换:,则离开换热器的物料温度:,气液相平衡关系,对于二元体系的平衡体系，自由度为2，当体系的压力P确定后，只有一个自由度，当体系温度再确定后，体系组成就确定了，即：,给定压力与汽化率，可用图解法方便地确定闪蒸后的两相组成。,操作性方程,相平衡方程,平衡蒸馏中，q为恒定值，在x-y图上为过点（xF.xF），斜率为q/(q-1)的直线。,图解过程：,1.3.2 简单蒸馏,（1）流程,(2) 特点 间歇操作过程是一动态过程； 易挥发组分更多地传递到气相中去，釜液温度不断升高； 产品与釜液组成随时间而改变(降低）； 瞬时蒸气与釜中液体处于平衡状态。,适用于： 1. 沸点差较大的混合液； 2

3、. 分离要求不高的粗加工过程。,(3) 简单蒸馏的计算 L釜内液相量； x 任一时刻液相组成； dL d时间内蒸发的釜液量； 经过时间d 后，釜液量为L-dL、组成为x-dx； dDd时间内移出的蒸汽量，其组成为 y； y与x呈平衡关系。 则：对d时间内做物料衡算,忽略dxdL，整理得：,积分，上限：L=F，x=xF 下限：L=W，x=x2,代入相平衡关系,蒸馏产品的平均组成 设L1和L2分别为“1”、“2” 时刻的釜液量，kmol x1和x2分别为“1”、“2” 时刻釜液摩尔浓度 D为蒸馏产品量，kmol,多次部分汽化和部分冷凝可分别得到较纯的轻重组分,重复单级操作，流程复杂，能耗大，中间产

4、品多，产品收率低,1.4 精馏原理,多次部分汽化和冷凝联合操作精馏塔,塔设备板式塔、填料塔,下一层板（n+1）上升蒸气：Vn+1，yn+1， tn+1 上一层板（n-1）下降的液体：Ln-1,xn-1 ，tn-1,第n块板的情况,进入物流（准备接触的两相）,tn+1tn-1：传热,xn-1 x*n+1（与yn+1呈相平衡）：传质,塔板上的传质与传热,第n块板的情况,离开物流,第n板上升蒸气：Vn，yn，tn 第n板下降液体：Ln，,xn ，tn,Xnyn+1 使重组分进入液相，浓度增高 使轻组分进入气相，浓度增加,传质结果,塔板上的传质与传热,理论板,通过理论板上的传质，使离开该板的上升蒸气（Vn，yn）与下降液体（ Ln，,xn ）呈相平衡,精馏操作必要条件,上升蒸气气相回流再沸器,下降液体液相回流冷凝器,精馏操作的基本流程：塔、再沸器、冷凝器,精馏过程的回流,回流包括： 塔顶液相回流、塔底气相回流 回流的作用： 提供不平衡的气液两相，提供传质的必要条件； 通过回流带入热量和“冷量”，维持塔内的温度分布。,精馏原理的文字描述,从塔顶下降的液相与从塔底上升的气相，在塔板(或填料)上接触，进行多次部分气化和部分冷凝的传热传质过程； 热量从气相传到液相，轻组分从液相传到气相，重组分从气相传到液相； 塔顶气相成为高纯度的轻组分，塔底的液相成为高纯度的