化工原理課件：第1章 蒸餾Distillation2

1、第1章 蒸餾Distillation1.1 概述1.2 兩組分溶液的汽液平衡1.3 平衡蒸餾與簡單蒸餾1.4 精餾原理和流程1.5 兩組分連續(xù)精餾的計算2022/7/201第三章 蒸餾一、平衡蒸餾原理 將混合液在壓力P1下加熱，然后通過減壓閥使壓力降低至P2后進入分離器。過熱液體混合物在分離器中部分汽化，將平衡的氣、液兩相分別從分離器的頂部、底部引出，即實現(xiàn)了混合液的初步分離。 平衡蒸餾的原理平衡蒸餾為單級蒸餾操作。 閃蒸1.3 平衡蒸餾與簡單蒸餾1.3.1 平衡蒸餾(閃急蒸餾) equilibrium distillation (Flash distillation)2022/7/202平衡

2、蒸餾裝置簡圖1.加熱器；2.減壓閥；3.分離器。2022/7/2031、流程原料液加熱到泡點以上，連續(xù)地通過一節(jié)流閥減壓到預(yù)定的壓強后進入分離器。減壓后的液體呈過熱狀態(tài)，產(chǎn)生自蒸發(fā)而使液體部分汽化，形成兩相平衡物系。汽液兩相在分離器中分離后，分別得到易揮發(fā)組分濃度高的塔頂產(chǎn)品和易揮發(fā)組分濃度低的塔底產(chǎn)品，使混合液得到一定程度的分離。cp,tte二、平衡蒸餾流程和特點2022/7/204第三章 蒸餾2、特點:連續(xù)操作頂部和底部產(chǎn)品組成不隨時間而變化粗分x, y是一對平衡組成cp,tte2022/7/205第三章 蒸餾3.計算物料衡算熱量衡算 cp,tte氣液平衡關(guān)系聯(lián)立可求出平衡的氣液相組成及溫

3、度2022/7/206第三章 蒸餾1.3.2 簡單蒸餾Differential distillation1.流程原料液一次加入蒸餾釜中，在恒定壓強下加熱至沸騰使溶液不斷汽化，產(chǎn)生蒸汽經(jīng)冷凝后作為頂部產(chǎn)品。簡單蒸餾時，氣液兩相的接觸比較充分，因此可認(rèn)為兩相達到了平衡。隨著蒸餾的進行，釜內(nèi)液體的易揮發(fā)組分濃度不斷下降，相應(yīng)的氣相中易揮發(fā)組分的組成將逐漸降低，釜中溶液的溫度不斷升高，當(dāng)釜液中易揮發(fā)組分的濃度降到某一值時，停止操作，排出殘液，進行下一批蒸餾操作。 2022/7/207第三章 蒸餾2.特點間歇操作，非穩(wěn)態(tài)過程塔頂塔底組成不是一對平衡組成適合于混合物的粗分離，特別適合于沸點相差較大而分離要

4、求不高的場合，例如原油或煤油的初餾。F,xFW,x22022/7/208第三章 蒸餾3.計算 F,xFW,x22022/7/209第三章 蒸餾平衡蒸餾和簡單蒸餾過程在相圖上的表示：溫度為tF的原料液加熱到t1，部分汽化、分離，所得汽相組成為y，液相組成為x。此分離過程不會使yyD、xxW。txFxyxWyDtFt1 由此可見，將液體混合物進行一次部分汽化的過程，只能起到部分分離的作用。因此，這種方法只適用于要求粗分或粗加工的場合。要使混合物中的組分得到幾乎完全的分離，必須進行多次部分汽化和部分冷凝的過程。2022/7/2010第三章 蒸餾1.4 精餾rectification原理和流程1.4.

5、1 精餾原理和條件將部分汽化得到的汽相經(jīng)過n次部分冷凝后，最終產(chǎn)品組成為yn。次數(shù)愈多，組成愈高，最后可得到幾乎純態(tài)的易揮發(fā)組分。將部分汽化得到的液相經(jīng)過m次部分汽化后，最終產(chǎn)品組成為xm。次數(shù)愈多，組成愈高，最后可得到幾乎純態(tài)的難揮發(fā)組分。2022/7/2011第三章 蒸餾多次部分汽化和部分冷凝的 t- x- y 圖AB2022/7/2012第三章 蒸餾多次部分汽化和多次部分冷凝缺點：1、收率低；2、設(shè)備重復(fù)量大，設(shè)備投資大；3、能耗大，過程有相變。2022/7/2013第三章 蒸餾有回流的多次部分汽化和多次部分冷凝缺點：設(shè)備龐雜2022/7/2014第三章 蒸餾 上述的多次部分汽化和部分凝

6、過程是在精餾塔內(nèi)進行的。精餾塔板式塔塔內(nèi)裝有若干層塔板填料塔塔內(nèi)裝有一定高度的填料層2022/7/2015精餾塔模型塔板上的操作情況2022/7/2016塔板操作分析tn-1 tn yn yn+1xn+1 xn xn-1xn+1* xn-1在第n層板上存在傳質(zhì)推動力2022/7/2017一、連續(xù)精餾操作流程 化工生產(chǎn)以連續(xù)精餾為主。操作時，原料液連續(xù)地加入精餾塔內(nèi)，連續(xù)地從再沸器取出部分液體作為塔底產(chǎn)品（稱為釜殘液）；部分液體被汽化，產(chǎn)生上升蒸汽，依次通過各層塔板。塔頂蒸氣進入冷凝器被全部冷凝，將部分冷凝液用泵（或借重力作用）送回塔頂作為回流液體，其余部分作為塔頂產(chǎn)品（稱為餾出液）采出。 1.

7、4.2 精餾操作流程2022/7/2018連續(xù)精餾裝置示意圖精餾段提餾段1精餾塔2再沸器3冷凝器2022/7/2019工業(yè)上的精餾過程時在直立圓形的精餾塔內(nèi)進行的。進料板Feed plate ：原料液進入的那層塔板精餾段Rectifying section ：進料板以上的塔段All plates above the feed plate 提餾段Stripping section ：進料板以下（包括進料板）的塔段All plates below the feed, including the feed plate itself 。2022/7/2020第三章 蒸餾再沸器Reboiler ：部分汽

8、化塔底釜殘液Partially vaporize the liquid streams 。冷凝器：冷凝塔頂上升蒸汽Total condenser全凝器Partial condenser(部)分冷凝器理論板：離開的汽液兩相達到平衡狀態(tài)的塔板。2022/7/2021第三章 蒸餾二、間歇精餾操作流程 與連續(xù)精餾不同之處是：原料液一次加入精餾釜中，因而間歇精餾塔只有精餾段而無提餾段。在精餾過程中，精餾釜的釜液組成不斷變化，在塔底上升蒸氣量和塔頂回流液量恒定的條件下，餾出液的組成也逐漸降低。當(dāng)釜液達到規(guī)定組成后，精餾操作即被停止。2022/7/2022間歇精餾裝置示意圖1精餾塔2再沸器3冷凝器4觀察罩5儲 槽2022/7/2023原料一次加入到塔內(nèi)，當(dāng)釜殘液達到指定組成后，精餾停止。無提餾段。精餾段：全部的塔段餾出液組成不斷變化，在塔底上升蒸汽量和塔頂回流液量恒定的條件下，餾出液組成不斷降低。間歇精餾流程(板式塔)2022/7/2024第三章 蒸餾塔板的作用 塔板提供了汽液分離的場所。汽液兩相在板上充分接觸，進行傳質(zhì)