第一章 精餾第二次課

第一章精餾第二次課第一頁，共十九頁，2022年，8月28日12.特點間歇，非定態(tài)操作，在操作過程中系統(tǒng)溫度和濃度隨時間變化，t增加，餾出液的濃度y，x降低分離效果不高，xw=0,y=xDmax=y0適用于產(chǎn)品的初步分離3.計算

從塔頂采出量的產(chǎn)品，則塔釜減少相同的釜液量，產(chǎn)品與釜液組成隨時間而改變，且互成相平衡關系。為此，該過程是一動態(tài)過程，由物料衡算采用微分衡算第二頁，共十九頁，2022年，8月28日2由物料衡算可得：dV=-dW

對二元物系，其相對揮發(fā)度可近似取為常數(shù)時，則上式平衡關系積分為：經(jīng)整理可得：式中W-釜液量；V-蒸餾氣相流量，kmol/h；

xi-釜液組分i組成，摩爾分數(shù)；yi-氣相中組分i組成，摩爾分數(shù)。餾出液總量：餾出液平均組成：第三頁，共十九頁，2022年，8月28日31.2.2平衡蒸餾（閃蒸）

分離的汽液兩相為平衡狀態(tài)，含一個理論級，屬于平衡蒸餾過程。(1)平衡蒸餾原理

液相（或氣相）混合物連續(xù)通過節(jié)流閃蒸或膨脹或?qū)⒒旌蠚膺M行部分冷凝，使物流達到一次平衡的蒸餾過程，稱之平衡蒸餾。第四頁，共十九頁，2022年，8月28日4（2）特點：平衡蒸餾中系統(tǒng)的T，P和濃度是恒定的，是一個穩(wěn)態(tài)過程，可連續(xù)和間歇操作，生產(chǎn)能力較大。產(chǎn)品的汽相y和液相x成平衡狀態(tài)得不到高純產(chǎn)品，只適用于產(chǎn)品的初步分離（3）計算：物料衡算q為液化分率，原料中的液相產(chǎn)品量,q=L/FF＝L＋V第五頁，共十九頁，2022年，8月28日5熱量衡算節(jié)流后減壓，T降低為t1，放出的顯熱＝混合物組分汽化的潛熱式中r--進料摩爾氣化熱，kJ/kmol平衡關系：若為理想溶液：第六頁，共十九頁，2022年，8月28日6例：將苯、甲苯混合物分別采用簡單蒸餾和平衡蒸餾，苯的摩爾分數(shù)x=0.7,氣化率w=1/3，體系相對揮發(fā)度=2.47，試求兩種蒸餾方式獲得產(chǎn)品組成。q=1-1/3=2/3

代入上式得：y=-2x-2.1

相平衡關系：

α=2.47代入整理可得：y=2.47/(1+1.47x)

解得：x=0.642;

y=0.816

（1）平衡蒸餾

物料衡算：

第七頁，共十九頁，2022年，8月28日7（2）簡單蒸餾

開始釜液與最終殘比：解得：x2＝0.633，y2=0.834第八頁，共十九頁，2022年，8月28日8相同點：二者分離程度都不高，只適用于初步分離。不同點：

簡單蒸餾：間歇、不穩(wěn)定，生產(chǎn)能力小平衡蒸餾：連續(xù)和間歇、穩(wěn)態(tài)、生產(chǎn)能力大當原料組成、F（進料量）和最終的溫度相同時，二元理想溶液的二者比較：

xD簡單>xD平衡

簡單蒸餾獲得相對好的分離效果1.2.3簡單蒸餾與平衡蒸餾的比較第九頁，共十九頁，2022年，8月28日9簡單蒸餾獲得相對好的分離效果

簡單蒸餾相當于分批多次采用一個理論塔板進行蒸餾，故同一理論板相當多次發(fā)揮作用。（多次汽化，多次分離）閃蒸相當于總進料一次通過一個理論板，進行一次分離。分離效果不及簡單蒸餾。第十頁，共十九頁，2022年，8月28日10y3y2213x1’y1xDx2’x3’1.3.1多次部分汽化和多次部分冷凝

第三節(jié)精餾原理和流程xFy1x1y2x2y3x3第十一頁，共十九頁，2022年，8月28日11y1<y2<y3…..<xD;x’1>x’2>x’3>…>xW可得較純的A和B多次部分汽化和多次部分冷凝是精餾分離的必要條件產(chǎn)品收率低，設備龐雜引入回流最上層冷凝器－提供下降液流最下層加熱器－提供上升蒸汽xFx1y2x2y3x3y1321第十二頁，共十九頁，2022年，8月28日121.3.2

精餾原理利用各組分揮發(fā)能力的差異，通過氣液相的回流，在熱能驅(qū)動和相平衡關系的約束下，使易揮發(fā)組分（輕組分）不斷從液相往氣相中轉移，而難揮發(fā)組分卻由氣相向液相中遷移，使混合物得到分離，稱該過程為精餾。傳熱、傳質(zhì)過程同時進行

當重組分由氣相向液相轉移時是冷凝過程，放出熱量，液相中輕組分向氣相轉移時為氣化過程，將吸收熱量。第十三頁，共十九頁，2022年，8月28日13

精餾的流程傳熱與傳質(zhì)的場所－分離器－塔板xD>xF>xW，因此進料應在塔體的某一適宜塔板上，此板上液體組成與進料組成相接近，其稱為加料板，加料板以上的塔段稱為精餾段，加料板以下（包括加料板）的塔段稱為提餾段。冷凝器從塔頂提供液相回流，再沸器從塔底提供氣相回流。為精餾過程提供了傳質(zhì)的必要條件。第十四頁，共十九頁，2022年，8月28日14第十五頁，共十九頁，2022年，8月28日15xF1.3.4塔內(nèi)進行連續(xù)精餾的幾個特點ynxnyn-1yn+1nn+1n-1xn+1xn-1xmymxD第十六頁，共十九頁，2022年，8月28日16塔板上發(fā)生部分汽化和部分冷凝，若所提供的汽液接觸時間（或接觸表面）充分，每層塔板相當或接近于一次平衡蒸餾，即離開每層塔板的汽液兩相達到平衡yn=f(xn)向塔頂方向，蒸汽越來越富集易揮發(fā)組分，即yn>yn+1；向塔底方向，液體越來越富集難揮發(fā)組分，即xn>xn+1。物料溫度自下而上降低，即Tn>Tn-1。濃度分布：塔頂塔底，易揮發(fā)組分濃度難揮發(fā)組分濃度溫度升高，壓力升高xw<xD,相應的沸點tA(tD)<tB(tW);存在壓降，Pw>PD第十七頁，共十九頁，2022年，8月28日171.苯、甲苯兩組分混合物進行常壓蒸餾，原料組成X（苯）=0.7，要求得到組成為0.8的塔頂產(chǎn)品（以上均為摩爾分率）?，F(xiàn)用以下兩種方法操作：（1）連續(xù)平衡蒸餾；（2）簡單蒸餾（微分蒸餾）；對于每種方法進料量均為100kmol，問塔頂、釜產(chǎn)量各為多少？塔釜產(chǎn)品組成為多少？已知α=2.46。例題（1）D=44.4kmol；W=55.6kmol；x=0.62（2）使用迭代計算第十八頁，共十九頁，2022年，8月28日182.當原始組成、料液量、壓力和最終溫度都相同，則二元理想溶液的簡單蒸餾和平衡蒸餾（閃蒸）的結果比較是得到的餾出物濃度（平均）------------