第一章 精馏第六次课.ppt

1、1,精馏塔具有一块实际板，原料预热至泡点，由塔顶连续加入，原料组成xf=0.2（摩尔分率，下同），塔顶易挥发组分回收率为80%，且塔顶组成xD=0.28，系统的平均相对挥发度=2.5。 假定塔内汽、液摩尔流率恒定，塔釜可视为一块理论板，试求该实际板的板效率。,2,3,4,此题复习率平衡线方程、回收率的概念、全塔物料衡算、板效率的计算等 本题的难点：如何求x1和y1*？ x1可以通过对第一板进行物料衡算求得： Fx0+Dy2=Dy1+Fx1 也通过对第二板（加热釜）进行物料衡算求： Fx1=Dy2+WxW,5,再沸器热流量QB,1.4.10 精馏过程的热衡算,QB,全塔进行热量衡算,冷凝器的热流

2、量QC,6,1.4.11 精馏过程的节能 精馏过程是一个能耗高，能流量利用率低的过程 降低生产过程中的能耗是降低产品生产成本提高竞争能力的关键之一。 节能的措施： 1. 回流比优化,7,2. 适宜进料位置在适宜进料位置条件下操作，可以避免本来提纯的物流与浓度不同的进料混合，即返混合。使塔具有更高的分离能力，可在完成相同的分离任务时，回流比最小，能耗最低。为避免返混，进料应选择塔板上关键组分之比最接近的塔板为适宜的进料板。在双组分精馏中，则选择跨过两操作线交点的板为最佳进料板。 3.进料状况 R不变时，精馏段不变，QC不变， 进料温度升高，q减小，QB下降,8,4 操作压力 提高操作压力，相对挥

3、发度减小，对分离不利；降低操作压力，可提高相对挥发度，有利于分离，制冷能耗上升 操作压力选择对于采用高品冷剂的塔更为重要，这些冷剂低于常温，需要通过制冷获得，故其成本较高。若能适当提高压力，使塔顶温度升至40以上，采用冷却水代替冷剂，则可使能耗下降。,蒸汽的露点曲线,9,第六节 间歇精馏,间歇精馏又称分批精馏。将原料分批加入釜内，每蒸馏完一批原料后，再加入第二批料。所以，对批量少，品种多，且经常改变产品要求的分离，常采用间歇精馏。 间歇精馏与连续精馏的区别是：间歇精馏除进料方式和无提馏段外，其他操作都相似。,10,间歇精馏的基本操作方式,间歇精馏有两种基本操作方式：,1、馏出液组成恒定的间歇精

4、馏操作 要保持馏出液组成恒定，必须要不断地调节回流比。,2、回流比恒定的间歇精馏操作 回流比恒定，馏出液组成则随时间不断地变化。,11,第八节 其他蒸馏过程,一些特殊混合物，如恒沸物、沸点相差很小的混合物，需要采用特殊的精馏过程。如恒沸精馏和萃取精馏。,对于多种物质混合在一起的多组分均相混合物，其分离过程则需要采用多组分精馏分离的方法。,12,恒沸蒸馏及萃取精馏,有两类混合物在精馏过程中无法对组分进行分离或能分离但分离十分困难。,另一类混合物是相对挥发度极小，要分离它，需要高的回流比及高的热交换量，而且需要许多塔板。,如乙醇水混合物，当达到96质量分率时，即达到恒沸点，此时精馏不再发生增浓作用

5、。在x y曲线上平衡线与对角线相交。现在已发现有大量恒沸混合物。,13,1.8.1 恒沸精馏,加入的物质与混合物中一个或一个以上的组分形成恒沸混合物。,恒沸精馏可用于分离具有最低或最高恒沸 点的溶液，也用于分离挥发度相近的物 系。恒沸精馏的流程取决于第三组分与原 组分所形成新恒沸液的性质。,14,Yung约在1902年发现将苯加入乙醇水混合物中形成三组分恒沸混合物，其摩尔组成为苯53.9%，乙醇22.8%，水23.3%，恒沸点为64.85oC。而原双组分恒沸物的沸点为78oC（乙醇的摩尔含量为89）。,这种方法大大改变了恒沸点。分离的流程见左图。,15,在精馏该恒沸物时，第一塔塔顶为三元恒沸物

6、，塔底为几乎纯的乙醇。三元恒沸物被冷凝，并在分离器中分为两个液相；富苯相作回流液，富水乙醇相再用两个塔分离，一个用于回收苯，另一个用于除水。,16,恒沸精馏对加入第三组分的要求,1、能与被分离组分形成新的恒沸物，其恒沸点要比纯组分的沸点低；,2、新恒沸物中第三组分的含量越少越好；,3、新恒沸物最好是非均相混合物，以便于分层分离；,4、无毒，热稳定性好。,17,1.8.2 萃取精馏,与恒沸精馏相似，加入第三组分以改变原有组分之间的相对挥发度。不同的是：要求第三组分的沸点较原混合物中任一组分沸点要高得多，而且不与原组分形成恒沸物。,萃取精馏用于分离相对挥发度很小的混合物，如甲基环己烷和正庚烷，相对

7、挥发度只有1.08。,18,当在苯环己烷溶液中加入第三组分糠醛后，其相对挥发度改变。不同的加入量，溶液相对挥发度的改变值见下表,表明，第三组分加入量的多少对相对挥发度影响很大。,19,萃取精馏对加入第三组分的要求,1、选择性高，加入萃取剂后各组分相对挥发度发生显著变化；,2、挥发性小，不和原组分形成恒沸物；,3、来源方便，价格便宜；,4、无毒，热稳定性好。,20,某混合物在一常压连续精馏塔进行分离 .进料中轻组分A含量为0.4(mol分率,下同)流量为100Kmol/h,要求塔顶馏出液中含A0.9,A的回收率不低于0.9.泡点进料,取回流比为最小回流比的1.5倍,塔釜间接蒸汽加热.且知系统的相

8、对挥发度为=2.5.试求 塔顶产品量D,塔底产品量W及组成XW 最小回流比 精馏段和提馏段操作线方程 操作时,若第一块板下降的液体中含苯0.8,求该板的汽相默弗里板效率Emv,精馏课堂练习,21,解、xf=0.4,F=100kmol/h,xD=0.9,=0.9，R=1.5Rmin， =2.5，q=1 1）=DXD/Fxf=D*0.9/100*0.4=0.9 D=40 kmol/h W=F-D=100-40=60 kmol/h XW=(Fxf-DXD)/W=(100*0.4-40*0.9)/60=0.0667 2）Rmin/(1+Rmin)=(XD-yq)/(XD-Xq) q=1 Xq=Xf=0

9、.4 yq=yq/(1+(-1)xq)=0.625 Rmin=1.222 R=1.51.222=1.833,22,3）精馏操作线 y=R/(1+R)+XD/(1+R)=1.833x/2.833=0.6470 x+0.3177 提馏线操作线y=Lx/V-Wxw/V v=(1+R)D=2.833X40=113.32Kmol/h L=RD =73.32Kmol/h L=L+qF=73.32+100=173.32Kmol/h V=V=113.32Kmol/h y= 1.5293x-0.0353 4） Emv1=(y1-y2)/(y1-y2) y1=xD=0.09 y1=x1/(1+(-1)x1)=2.

10、5x0.8/(1+1.5x0.8)=0.9091 y2=0.6470 x1+0.3177=0.8353 Emv1=87.64%,23,填空题： 1.精馏操作的分离依据为_。 精馏与蒸镏的区别在于_。 2.设计求取精馏理论板时，以过两操作线交点的那块板作为最佳加料板位置时，所需理论板数最少,其原因是_。 3.精馏塔操作时,若操作从最佳位置上移二块,则 X D_。 Xw_。(、=、不确定) 4.精馏塔设计时,若F,xF,xD,xW,V,均为定值,现将进料热状态从q1变为q=1,则所需理论板数将 。 5.恒沸精馏与萃取精馏主要针对和的物系, 采用加入第三组分的办法,以改变原物系的。,24,6.在全回

11、流下,进入第四块理论板(板序由塔顶往下数)的液相组成为0.72(mol 分率,下同),则流出第四块理论板的液相组成为。进入第四块理论板的汽相组成为 该物系=2. 7.精馏塔塔顶理论板上离开的汽相露点温度为t4, 离开的液相泡点温度为t3, 塔底某理论板上汽相露点温度为t2, 汽相泡点温度为t1.存在以下关系:( ) A: t4 t3t2=t1 B:t4 t3t2t1 C: t4 t3t2=t1 D: t4= t3t2=t1 E: t4= t3t2=t1 8.某两元混合物的理想物系用精馏分离,进料为100Kmol/h, Xf =0.6,要求塔顶产品浓度不小于0.9(以上均为mol分率),则即使该塔有足够的分离能力,塔顶最大产品量为( ) A:60 Kmol/h B:66.7 Kmol/h C:90 Kmol/h D:不确定. 9.连续精镏塔设计时,如果将泡点回流改为冷液回流,其它设计条件不变,则所需理论塔板数将( ) A:多 B:小 C: 不变 D:无法定,25,参考答案 一、填空题： 1. 相对挥发度不同 ， 回流 。 2. 返混最小，效率最高 。 3. X D， Xw。 4.Ne。 5. 恒沸物体系 和 相对挥发度较小 的物系， 相对挥发度 。 6. x4=0.5625 ， y5=