化工原理蒸馏5.ppt

1、,一、 塔板效率与实际塔板数,1单板效率EmV、EmL,1-3-5 塔径与塔高的计算,2全塔效率ET 与实际塔板数,理论板即离开诸板的气液两相达到了气液平衡状态。但实际情况是除了塔釜的再沸器相当于一块理论板外，塔内其余各板，都起不到一块理论板的作用。,流动状况： 汽、液相的流速 物性参数： 主要为汽液两相的物性如密度、粘度、表面张力、相对挥发度、扩散系数等； 塔板结构参数： 主要为塔板的结构如塔板型式、板间距、板上开孔和排列情况等； 操作参数： 温度、压力等。,影响塔板效率的因素：,一般在实际工作中，塔板效率由实验测定，在缺乏实验数据时也可以选择某些经验公式进行计算。,.实际板层数,理论塔板数

2、可以是整数也可以不是整数，但实际塔板数必须是整数，当求出的不是整数时必须进行圆整。,二、塔高的计算 在此，塔高指的是塔内的有效高度，即安装塔板的高度。 实际塔高中还包括塔釜、塔顶的高度，加料板处及开人孔、手孔等处的板间距也需要另做调整。,.板式塔的有效塔高：,影响HETP的因素： 物性参数、结构参数和操作参数、填料性质,2.填料塔的填料层高度：,塔的有效高度计算途径： 板式塔： 填料塔： 先计算等板高度HETP （效能相当于一层理论板的高度）,三、塔径的计算,注意：塔径往往需要将精馏段和提馏段分段计算。其中的蒸汽 体积流量应为每段塔内蒸汽的平均流量。 计算出来的值需要进一步园整为标准尺寸。,V

3、:摩尔流量，kmol/s,为体积流量，即,1精馏段Vs的计算,2提馏段Vs 的计算 若已知提馏段的摩尔流量 V(kmol/h）,则可按 前述同样方法计算提馏段的体积流量。,1-3-6 连续精馏的热量衡算,一、全凝器 如图作热量衡算，以单位时间为基准，并忽略热损失，则,二、再沸器 如图对再沸器作热量衡算，以单位时间为基准,式中 r加热蒸汽的汽化热，kJ/kg； Wh加热介质消耗量kg/h。,1-3-7 精馏塔的操作和调节 保持定态操作的条件是:在连续定态和最经济条件下处理更多的原料液,达到预定的分离要求(规定的xD和xW)或组分的回收率。 精馏塔操作的基本要求: 1、塔压稳定； 2、进出塔系统的

4、物料量平衡和稳定； 3、进料组成和热状况稳定； 4、回流比稳定； 5、再沸器和冷凝器的传热条件稳定； 6、塔系统和环境间散热稳定。,精馏塔的产品质量控制和调节： 1.物料平衡的影响和制约 2.回流比的影响 3.进料组成和进料热状况的影响 4.精馏塔的温度分布,1-4 其它类型的蒸馏和精馏方式,一. 平衡蒸馏装置与流程 平衡蒸馏又称闪蒸，是一种连续、稳态的单级蒸馏操作。被分离的混合液先经加热器加热，使之温度高于分离器压力下料液的泡点，然后通过减压阀使之压力降低至规定值后进入分离器。过热的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。,流程

5、：,二、简单蒸馏装置与流程 简单蒸馏又称微分蒸馏，是一种间歇、单级蒸馏操作。随着蒸馏过程的进行，釜液中易挥发组分的含量不断降低，与之平衡的汽相组成（即馏出液组成）也随之下降，釜中液体的泡点则逐渐升高。当馏出液平均组成或釜液组成降低至某规定值后，即停止蒸馏操作。在一批操作中，馏出液可分段收集，以得到不同组成的馏出液。简单蒸馏多用于液体混合物的初步分离。,流程：,平衡蒸馏和简单蒸馏为单级分离过程，即仅对液体混合物进行一次部分汽化和冷凝，故只能对液体混合物进行初步地分离。若使液体混合物得到几乎完全的分离，必须进行多次部分汽化和冷凝，即精馏。,三、间歇精馏,间歇精馏又称分批精馏。在间歇精馏过程中，被处

6、理物料一次加入精馏釜中，然后加热汽化，自塔顶引出的蒸汽经冷凝后，一部分作为馏出液产品，另一部分作为回流送回塔内，待釜液组成降到规定值后，停止精馏操作，将釜液一次排出，再进行下一批的精馏操作。 间歇精馏的特点： (1) 间歇精馏为非稳态过程。由于釜中液相的组成随精馏过程的进行而不断降低，因此塔内操作参数（如温度、组成）不仅随位置而变，也随时间而变化。 (2) 对间歇精馏塔来说，恒为塔底饱和蒸汽进料，故间歇精馏塔只有精馏段。,间歇精馏主要用于以下场合： 精馏的原料液是由分批生产得到的，这时分离过程也要分批进行； 在实验室或科研室的精馏操作一般处理量较少，且原料的品种、组成及分离程度经常变化，采用间

7、歇精馏更为灵活方便； 多组分混合液的初步分离，要求获得不同馏分（组成范围）的产品。,间歇精馏有两种基本操作方式： 其一恒馏出液组成 是用不断加大回流比 来保持馏出液组成恒定；,其二是恒回流比。回流比保持定，馏出液组成逐渐减小。 实际生产中，往往采用联合操作方式,四、 直接蒸汽加热,若待分离的物系为水 溶液，且水为难挥发组 分，则采用直接水蒸汽 加热，以省掉再沸器并 提高加热蒸汽利用率。,（1）全塔物料衡算式形式不同,与间接蒸汽加热流程相比：,直接蒸汽加热精馏塔的计算,适用范围:水溶液,且水为难挥发组分。,（2）精线、q线、提线方程形式相同,-过点（xW，0 ）,与间接蒸汽加热相比，直接蒸汽加热

8、有何优缺点？,优点： 可以用结构简单的塔釜鼓泡器代替造价昂贵的再沸器，且需要的加热蒸汽压力较低； 缺点： 需要的理论板数略有增多、塔釜排出更多的废液。,五、特殊精馏,对某些液体混合物，组分间的相对挥发度接近于1或形成恒沸物，以至于不宜或不能用一般精馏方法进行分离。则需要采用特殊精馏方法。特殊精馏方法有恒沸精馏、萃取精馏、膜蒸馏、催化精馏、吸附精馏等。本知识点介绍常用的恒沸精馏和萃取精馏 。,1.恒沸精馏 若在两组分恒沸液中加入第三组分（称为夹带剂），该组分能与原料液中的一个或两个组分形成新的恒沸液，从而使原料液能用普通精馏方法予以分离，这种精馏操作称为恒沸精馏。恒沸精馏可分离具有最低恒沸点的溶

9、液、具有最高恒沸点的溶液以及挥发度相近的物系。,在恒沸精馏中，对夹带剂的要求是： 夹带剂应能与被分离组分形成新的恒沸液，最好其恒沸点比纯组分的沸点低，一般两者沸点差不小于10； 新恒沸液所含夹带剂的量愈少愈好，以便减少夹带剂用量及汽化、回收时所需的能量; 新恒沸液最好为非均相混合物，便于用分层法分离； 无毒性、无腐蚀性，热稳定性好； 来源容易，价格低廉。,2. 萃取精馏 萃取精馏和恒沸精馏相似，也是向原料液中加入第三部分（称为萃取剂或溶剂），以改变原有组分间的相对挥发度而达到分离要求的特殊精馏方法。但不同的是要求萃取剂的沸点较原料液中各组分的沸点高得多，且不与组分形成恒沸液，容易回收。,EX:苯一环已烷溶液的分离 常压下苯的沸点80.1，环己烷的沸点为80.73，若在中加入萃取剂糠醛（沸点为 161.7 ），则溶液的相对挥发度发生显著的变化，且相对挥发度随萃取剂量加大而增高。,在精馏过程