第五節(jié)間歇精餾

1、蒸餾第五節(jié)間歇精餾 間歇精餾又稱分批精餾，全部物料一次加入蒸餾釜中，精餾時自塔頂蒸出的蒸氣經(jīng)冷凝后，一部分作為塔頂產(chǎn)品，另一部分作為回流送回塔內(nèi)；操作終了時，殘液一次從釜內(nèi)排出，然后再進行下一批的精餾操作。間歇操作的特點：（1）釜中液體的組成隨精餾的進行而不斷降低，塔內(nèi)操作參數(shù)（如溫度、濃度）也隨時間而變化，因此間歇精餾屬于不穩(wěn)定操作過程。（2）間歇精餾塔只有精餾段，物料全部加到精餾釜中，操作中沒有進料、出料過程。 1.恒定R（3）塔頂產(chǎn)品組成隨操作方式而異 2. R恒定3.5.1 回流比恒定時的間歇精餾計算R恒定一、確定理論塔板層數(shù)在一定，圖解法求理論板層數(shù)的步驟如下： 1.在xy圖上繪平衡

2、曲線和對角線。 2.根據(jù)規(guī)定的餾出液平均組成，將精餾開始時的組成提高到,由和分別在圖的對角線和平衡線上定出a、d兩點。直線ad即為餾出液瞬間組成，為時在最小回流比下的操作線，因此可確定精餾最初瞬間的最小回流比.間歇精餾，一次性進料，加熱到泡點開始大量氣化，所以相當于飽和液體進料。 （ ）式中： 原料液中易揮發(fā)組分的摩爾分率； 與成平衡的氣相中易揮發(fā)組分的摩爾分率。前已述及，操作回流比可取為最小回流比的某一倍數(shù)，即：R（1.12.0）3由操作線截距值在y軸上定出點b，連ab，即得操作線。4自點a開始在平衡平衡線和操作線之間繪梯級，直至某梯級得垂直線達到或小于為止，所得梯級數(shù)即為理論板層數(shù)，（包括

3、再沸器）。如圖三塊理論板。一、 對具有一定板數(shù)的精餾塔，確定操作過程中各瞬間的的關系。由于操作過程中回流比不變，因此各個操作瞬間的操作線斜率都相同，各操作線為彼此平行的直線。若在餾出液的初始和終了組成的范圍內(nèi)，任意選定若干個值，通過點（）作一系列斜率為的平行線，這些直線分別對應于某的瞬間操作線。然后，在每條操作線和平衡線間繪梯級，使其等于理論板層數(shù)，最后一個梯級所達到的液相組成，就是與值相對應的值。實際上這是一種初步估算，即粗略的計算，所以依據(jù)作為精餾段操作線的斜率。N3，而是不斷下降的。 即 即 但是都是經(jīng)歷三塊理論板后的變化值。初始為三、對具有一定理論塔板層數(shù)的精餾塔，計算精餾過程中與釜液

4、量W，餾出液量D間的關系。由于間歇精餾過程中，故間關系應通過微分物料衡算導出。假設某瞬間釜液量為Wkmol，組成；經(jīng)過微分時間后，蒸出的釜液量為-dWkmol。W-W=dW dW（負值）蒸出的釜液量不能為負，所以-dW。后，余下釜液量為 W=W+dW，組成變?yōu)橄鄳酿s出液量為dDkmol，組成變?yōu)閤D(餾出液量是增加的，dD是正值)。在微分時間內(nèi)作物料衡算，得： 總物料 dD=dw 時間內(nèi)蒸出得釜液量變成餾出液量。 易揮發(fā)組分 前某瞬間釜液中易揮發(fā)組分摩爾數(shù)后余下釜液量中易揮發(fā)組分得摩爾數(shù)蒸出的釜液量中易揮發(fā)組分的摩爾數(shù)（dWdD而dD中易揮發(fā)組分為dW）對某一瞬間，蒸餾釜中易揮發(fā)組分的減少量

5、應等于塔頂蒸氣所含的易揮發(fā)組分量。將展開（忽略二階無窮小項）整理得： 始 終積分 W瞬時釜液量，操作時由投料量F降為殘液量W；X瞬時釜液組成，由。積分值用圖解積分法求得 從而可求得與任一相對應的釜液量W 釜液量W，餾出液量D及其平均組成之間關系可由一批操作的物料衡算求得，即 總物料 D=F-W 易揮發(fā)組分 聯(lián)立可解得： 由于精餾過程中回流比R恒定不變，故氣化量V可按下式計算，即：V=(R+1)D V批料液操作的塔釜總的氣化量（蒸發(fā)量）kmol 精餾所需時間氣化速率：單位時間的氣化量kmol/s F,一定，當一定，W一定，D一定，V一定，一定。3.5.2 餾出液組成恒定時的間歇精餾計算一、確定餾

6、出液量和釜殘液量 原則上與連續(xù)精餾的完全相同，所不同的是，物料衡算時應以一段操作時間為基準，且忽略塔內(nèi)液體滯留量，聯(lián)立 F=D+W (1) (2)(1)代入(2)式可得：整理得： 二、求理論板層數(shù) 由于這種方式的間歇精餾最后階段，釜殘液組成很低，相應的分離程度最高，因此所需得理論板層數(shù)應按最終精餾階段進行計算。 設餾出液組成為，精餾終了時釜液組成為，用圖解法求理論板層數(shù)的步驟。1. 在xy圖上繪出平衡曲線和對角線。2. 由餾出液組成及最終得釜殘液組成，按下式求最小回流比，即： 式中，成平衡的氣相組成 再按R（1.12.0）得關系確定精餾最后階段得操作回流比R 。3. 由點a（）及點b（0，）作

7、操作線ab，在操作線和平衡線之間繪梯級，直至某梯級的垂直線達到或小于為止，所繪梯級即為理論板層數(shù)（包括再沸器）。三、確定與R的關系 在一定的理論板層數(shù)下，不同的釜殘液組成與回流比R間具有固定的對應關系。若已知精餾過程某階段的回流比，對應的可參下圖步驟作出。 1.計算操作線截距值在y軸上定出點。 2.聯(lián)點a()和點，得到的直線即為回流比下的操作線。3.從點a開始在平衡線和操作線間繪梯級，使其等于理論板層數(shù)，到最后一個梯級所達到的液相組成即為釜液組成。四、求氣化量 設時間內(nèi)，溶液的氣化量為dVkmol,餾出液量為dDkmol,回流液量為dLkmol，則回流比為： 對塔頂冷凝器作物料衡算，得： （1） dD=dW代入（1）得： （2） dV=(R+1)dW （3） 代入上式得： 積分得： V為對應釜液組成為時的氣化總量，而間的對應關系，可由上面第三項的方法