材料工程原理

材料工程原理1第1頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五章液體蒸餾

概述一、什么是蒸餾？利用各組分揮發(fā)度的差異將液體混合物加以分離的單元操作稱為蒸餾。沸點(diǎn)低的組分易揮發(fā)沸點(diǎn)高的組分難揮發(fā)2第2頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月蒸餾過程的分離依據(jù)易揮發(fā)組分(或輕組分):揮發(fā)性高的組分，以A表示；難揮發(fā)組分(或重組分):揮發(fā)性低的組分，以B表示。

蒸餾過程液體混合物加熱部分汽化液相：xA,xB

汽相：yA,yB

液相冷凝必有：yA>xA,yB<xB即：3第3頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、蒸餾在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用分離多組分混合物(獲得粗餾分)；某一組分的提純(獲得高純度產(chǎn)品)；有用組分的回收。目的：廣泛性：液體混合物；氣體混合物；固體混合物。4第4頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在釀酒業(yè)中飲料酒；在石油煉制工業(yè)中，原油經(jīng)蒸餾后制取汽油、煤油、柴油等產(chǎn)品；5第5頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、蒸餾的分類(連續(xù)操作)(間歇操作)無回流蒸餾有回流蒸餾(高沸點(diǎn)溶液)(低沸點(diǎn)溶液，如乙烯與丙烯)6第6頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)雙組分溶液的氣液相平衡一、溶液的蒸氣壓與拉烏爾定律二、理想溶液氣液相平衡三、非理想溶液氣液相平衡7第7頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、溶液的蒸氣壓與拉烏爾定律密閉容器內(nèi)，一定溫度，純組分液體的氣液兩相達(dá)到平衡狀態(tài)，飽和狀態(tài)。蒸汽為飽和蒸汽，其壓力為飽和蒸汽壓（蒸氣壓）。一般而言，純組分液體的飽和蒸汽壓只是溫度函數(shù)，隨溫度升高而增大。液體揮發(fā)能力越強(qiáng)，其蒸汽壓越大。8第8頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Antoine方程：po—純組分液體的飽和蒸汽壓，kPaA、B、C—Antoine常數(shù)，見附錄十。純組分液體的飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系通常可用安托因經(jīng)驗(yàn)方程表示：9第9頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液體混合物在一定溫度下也具有一定的蒸汽壓，對(duì)于二元組分，由于B組分存在，使A組分在汽相中的蒸汽分壓比其在純態(tài)下的飽和蒸汽壓小。由溶劑和溶質(zhì)組成的稀溶液，在一定溫度下汽液兩相達(dá)到平衡時(shí)，溶劑A在汽相中的蒸汽分壓PA與其在液相中的組成有下列關(guān)系：PA=PoAXA在全部濃度范圍內(nèi)都服從拉烏爾定律的溶液稱為理想溶液。(Raoult定律)10第10頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月理想溶液與拉烏爾定律拉烏爾定律：在一定溫度下，汽相中任一組分的分壓等于此純組分在該溫度下的蒸汽壓乘以它在溶液中的摩爾分率。理想溶液：微觀：fAB=fAA=fBB；宏觀：體積和不變，無熱效應(yīng)。pA=pAoxApB=pBoxB=pBo（1-xA）(分子作用力幾乎相等)11第11頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月pA、pB—溶液上方A和B兩組分的平衡分壓，Papao、pBo—同溫度下，純組分A和B的飽和蒸汽壓，Pa；xA、xB—分別為混合液組分A和B的摩爾分率12第12頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）t~y~x圖(溫度與汽液相組成圖)與y~x圖三個(gè)區(qū)：液相區(qū)，過冷液體氣相區(qū)，過熱蒸汽兩相區(qū)，氣液共存兩相區(qū)特點(diǎn)：兩相溫度相同

y>x兩條線：液相線（泡點(diǎn)線）氣相線（露點(diǎn)線）組成相同，t露點(diǎn)>t泡點(diǎn)液相組成x，汽相組成yt1t2t13第13頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月tx010.5ty010.5tx

(y)010.5t~x關(guān)系圖(溫度與液相組成圖)t~y關(guān)系圖(溫度與汽相組成圖)t~x~y關(guān)系圖(溫度與液汽相組成圖)14第14頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月杠桿原則：力力臂=常數(shù)量濃度差即：液相量

L1=汽相量

L2t1t2t15第15頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)角線y=x為輔助曲線，y>x，平衡線在對(duì)角線之上；x~y線上各點(diǎn)溫度不同；平衡線離對(duì)角線越遠(yuǎn)，揮發(fā)性差異越大，物系越易分離。16第16頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓力對(duì)t~xA（yA）圖及x~y圖的影響壓力增加，平衡線靠近對(duì)角線，分離難度大17第17頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）理想溶液t~y~x關(guān)系式

2.1溫度(泡點(diǎn))與液相組成關(guān)系式理想液體pA=pAoxApB=pBoxB=pBo（1-xA）當(dāng)總壓不太高時(shí)，認(rèn)為汽相為理想氣體，服從道爾頓分壓定律，即汽相各組分的分壓之和等于總壓P：——泡點(diǎn)方程18第18頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月——汽液兩相平衡組成間的關(guān)系—露點(diǎn)方程2.2恒壓下t-x-y的關(guān)系2.3溫度(露點(diǎn))與汽相組成關(guān)系式19第19頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4理想溶液t-y-x關(guān)系式的應(yīng)用二元物系汽液相平衡時(shí)，所涉及的變量有：溫度t、壓力P、汽相組成y、液相組成x四個(gè)。----獨(dú)立變量只有2個(gè)，

例如：x(y)、P；x、t20第20頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月已知量未知量P,tx,yt,xy,Pt,yx,Px,yP,ty,Pt,xx,Pt,y例題21第21頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）相對(duì)揮發(fā)度與理想溶液的y－x關(guān)系組分的揮發(fā)度:是該物質(zhì)揮發(fā)難易程度的標(biāo)志，表示。pA、pB——汽液平衡時(shí)，組分A,B在氣相中的分壓；xA、xB——汽液平衡時(shí)，組分A,B在液相中的摩爾分率。混合液某組分揮發(fā)度:1.揮發(fā)度純組分的揮發(fā)度：=pAo22第22頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月理想溶液則:2.相對(duì)揮發(fā)度(以α表示)理想氣體：或：一般物系：23第23頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.理想溶液的氣液相平衡方程式代入——相平衡方程討論:

α的物理意義：汽相中兩組分組成之比是液相中兩組分組成之比的倍數(shù)。其值標(biāo)志著分離的難易程度。24第24頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月若α=1，則普通蒸餾方式將無法分離此混合物。α<1,則重新定義輕組分與重組分，使α>1。平均相對(duì)揮發(fā)度αm。三、非理想溶液氣液相平衡（一）對(duì)拉烏爾定律有正偏差的溶液（1）無恒沸點(diǎn)的溶液如甲醇-水溶液pA>pA理，pB>pB理，介于pAo、pBo之間。25第25頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）有最低恒沸點(diǎn)的溶液如乙醇-水26第26頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）有最高恒沸點(diǎn)的溶液如硝酸-水溶液（二）對(duì)拉烏爾溶液有負(fù)偏差的溶液（1）無恒沸點(diǎn)溶液如氯仿-苯溶液

pA<pA理，pB<pB理，介于pao、pBo之間。27第27頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月28第28頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)蒸餾與精餾原理二、精餾原理一、簡(jiǎn)單蒸餾與平衡蒸餾29第29頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）簡(jiǎn)單蒸餾（微分蒸餾）y原料液x蒸氣xD1xD2xD3冷凝器特點(diǎn)：間歇、非定態(tài)，R=0一、簡(jiǎn)單蒸餾與平衡蒸餾簡(jiǎn)單蒸餾原理

30第30頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）平衡蒸餾特點(diǎn)：可連續(xù)；定態(tài)；單級(jí)分離器塔頂產(chǎn)品yAxA加熱器原料液塔底產(chǎn)品Q減壓閥31第31頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為什么利用多次簡(jiǎn)單蒸餾或多次平衡蒸餾操作實(shí)現(xiàn)物系的高純度分離是不經(jīng)濟(jì)的?能耗大！設(shè)備投資大！產(chǎn)品量小！冷凝冷凝冷凝冷凝經(jīng)過多次簡(jiǎn)單蒸餾，可得到高純度的A經(jīng)過多次平衡蒸餾，可得到高純度的A如何經(jīng)濟(jì)地將混合物進(jìn)行高純度的分離呢？32第32頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、精餾原理（一）精餾塔內(nèi)氣液兩相的流動(dòng)、傳熱與傳質(zhì)多次部分汽化和冷凝的圖33第33頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月平衡級(jí)定義

txyt-yt-xBT0t0Ay0x0使不平衡的汽液兩相（汽相溫度高、液相溫度低）接觸，經(jīng)過足夠長(zhǎng)時(shí)間充分接觸，離開時(shí)，汽液兩相達(dá)到了平衡，這個(gè)過程稱為平衡級(jí)?？梢?，經(jīng)過一個(gè)平衡級(jí)后，易揮發(fā)組分A從液相轉(zhuǎn)移到了汽相，同時(shí)難揮發(fā)組分B從汽相轉(zhuǎn)移到了液相。即汽相濃度得到提濃，而液相濃度得到減濃。而整個(gè)過程并不需要外部提供能量。34第34頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原料釜液餾出液精餾段提餾段冷凝器再沸器精餾是利用回流手段、經(jīng)過多次平衡級(jí)，使物系實(shí)現(xiàn)高純度分離的操作。平衡級(jí)平衡級(jí)平衡級(jí)汽相汽相液相液相高純度A高純度B35第35頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月精餾原理：多次部分冷凝、多次部分汽化、液相回流及上升蒸氣。進(jìn)料板：原料液進(jìn)入的那層塔板精餾段：進(jìn)料板以上的塔段提餾段：進(jìn)料板以下（包括進(jìn)料板）的塔段塔頂冷凝器和塔低再沸器36第36頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月yn-1*xn+1*n+1nn-1tn+1tntn-1xn-1yn+1xnyn（二）塔板上氣液兩相的傳質(zhì)與傳熱yn-1xn+1TT37第37頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月——兩相傳熱——兩相傳質(zhì)液相中的易揮發(fā)組分部分汽化向氣相傳遞；氣相中的難揮發(fā)組分部分冷凝向液相傳遞；平衡：離開該級(jí)的氣液兩相溫度相等；理論級(jí)：離開該級(jí)的氣液兩相組成相平衡。38第38頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月問題：1.精餾過程的能耗在何處？無液相回流，分離結(jié)果如何？無氣相回流，分離結(jié)果如何？（三）回流作用連續(xù)精餾的充分必要條件：最上方要有高純度易揮發(fā)組分的液相：液相回流最下方要有高純度難揮發(fā)組分的氣相：氣相回流(上升蒸氣)39第39頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月40第40頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)雙組分連續(xù)精餾的計(jì)算與分析一、全塔物料衡算二、恒摩爾流量的假定三、進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q四、操作線方程與q線方程五、理論板數(shù)的計(jì)算六、回流比與進(jìn)料熱狀態(tài)對(duì)精餾的影響九、精餾塔的操作計(jì)算八、理論板數(shù)的捷算法計(jì)算七、塔頂回流比的選擇41第41頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計(jì)目標(biāo)：1）根據(jù)分離任務(wù)，確定產(chǎn)品流量D，W；2）選擇操作條件R、進(jìn)料狀態(tài)；3）確定塔板數(shù)及加料位置；4）選擇塔型，確定塔徑，塔內(nèi)結(jié)構(gòu)尺寸，流體力學(xué)驗(yàn)算；5）冷凝器及再沸器熱負(fù)荷及設(shè)計(jì)計(jì)算。42第42頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、全塔物料衡算單位時(shí)間為基準(zhǔn)總物料衡算：F=D+W易揮發(fā)組分物料衡算：F*xF=D*xD+W*xWF、D、W：kmol/sxF、xD、xW：摩爾分?jǐn)?shù)F,xFD,xDW,xW43第43頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分離要求的不同形式：2）組分回收率：1）規(guī)定xD、xW可解出兩個(gè)變量。總物料衡算44第44頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、恒摩爾流量的假定1.恒摩爾流假定F,xFD,xDW,xWLL’V’VLVV1=V2=……V=常數(shù)V1’=V2’=……V’=常數(shù)式中：V------精餾段上升蒸汽的摩爾流量，kmol/h;V’-----提餾段上升蒸汽的摩爾流量，kmol/h。L1=L2=······L=常數(shù)L1’=L2’=······L’=常數(shù)式中：L------精餾段下降液體的摩爾流量，kmol/h;L’-----提餾段下降液體的摩爾流量，kmol/h。液相回流汽相回流45第45頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月即：V1=V2=……V=常數(shù)V1’=V2’=……V’=常數(shù)V------精餾段上升蒸汽的摩爾流量，kmol/h;V’-----提餾段上升蒸汽的摩爾流量，kmol/h。（1）精餾段，每層塔板上升的蒸汽摩爾流量都相等，提餾段也一樣。但兩段的上升蒸汽的摩爾流量不一定相等。46第46頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月即：L1=L2=······L=常數(shù)L1’=L2’=······L’=常數(shù)但兩段下降的液體摩爾流量不一定相等。式中：L------精餾段下降液體的摩爾流量，kmol/h;L’-----提餾段下降液體的摩爾流量，kmol/h。（2）精餾段內(nèi)，每層塔板下降的液體摩爾流量都相等，提餾段也一樣。47第47頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.恒摩爾流假設(shè)適用條件兩組分的摩爾汽化潛熱相等；兩相接觸因溫度不同交換的顯熱忽略不計(jì)；塔設(shè)備保溫良好，熱損失可以忽略不計(jì)。48第48頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q過冷液體P飽和液體C汽液混合物G飽和蒸汽D過熱蒸汽HH49第49頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月進(jìn)料(流量F)引起精餾段液體流量L和提餾段液體流量的不同，差值為L(zhǎng)’-L，單位進(jìn)料流量引起的差值可用q表：對(duì)進(jìn)料板進(jìn)行物料恒算：q又稱為進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)。已知q、F、L和V可求出L’和V’。50第50頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月飽和液體(泡點(diǎn))進(jìn)料FLV’L’V5種進(jìn)料熱狀態(tài)對(duì)L‘和V’的影響：q=1飽和液體(泡點(diǎn))進(jìn)料FLV’L’Vq=051第51頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月FqF(1-q)FLV’L’V汽液混合進(jìn)料5種進(jìn)料熱狀態(tài)對(duì)L‘和V’的影響：進(jìn)料時(shí)，進(jìn)料量F中含有液相量為L(zhǎng)F，汽相量為VF，則有：F=LF+VFL‘=L+LF進(jìn)料中汽相組成為x,液相組成為y則：q=(y-xF)/(y-x)見P251(6-25)L’=L+LFq=LF/L0<q<152第52頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月FLV’L’V冷液進(jìn)料5種進(jìn)料熱狀態(tài)對(duì)L‘和V’的影響：冷凝量為V’-V，熱量衡算:(V’-V)r=FCpL(tb-tF)V’=V+(q-1)Fq=1+(FCpL(tb-tF))/rP251(6-27)q>153第53頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月FLV’L’V過熱蒸汽進(jìn)料汽化量為L(zhǎng)’-L，熱量衡算:(L’-L)r=FCpV(tF-td)L’=L+qFq=-(FCpv(tF-td))/rP251(6-29)q<054第54頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月55第55頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月56第56頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）精餾段操作線方程總物料衡算：V=L+D易揮發(fā)組分的物料衡算：Vyn+1=Lxn+DxD精餾段的操作線方程四、操作線方程與q線方程57第57頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月令R=L/D，R稱為回流比

精餾段的操作線方程P253(6-35)58第58頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）提餾段操作線方程總物料衡算：易揮發(fā)組分：精餾段的操作線方程59第59頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月——塔釜的氣相回流比P253(6-40)60第60頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）塔釜?dú)庀嗷亓鞅萊’與塔頂液相回流比R及進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q的關(guān)系61第61頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（四）操作線的繪制與q線方程1.精餾段操作線斜率:截距:yxxD操作線為過點(diǎn)（xD，xD

）62第62頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月xW

過點(diǎn)（xW，xW）斜率截距:yxxDxFDIf2.提餾段操作線FW3.兩操作線交點(diǎn)坐標(biāo)與q線方程63第63頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月兩操作線交點(diǎn)坐標(biāo)q線方程64第64頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月L與L’(1)冷液q>1(2)飽和液體q＝1(3)氣液混合0<q<1(4)飽和蒸汽q＝0(5)過熱蒸汽q<0進(jìn)料狀況q值q線位置V與V’65第65頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

q線對(duì)兩操作線的影響對(duì)精餾操作線無影響，對(duì)提餾操作線有影響，

q

提餾操作線斜率

推動(dòng)力。66第66頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、理論板數(shù)計(jì)算（一）理論板數(shù)的圖解法計(jì)算梯級(jí)的物理意義理論板上濃度特征：xnyn相平衡，落到平衡線上。某截面濃度特征：xnyn+1操作關(guān)系，落到操作線上。67第67頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖解法求理論板數(shù)討論：確定最佳進(jìn)料位置最優(yōu)進(jìn)料位置：塔內(nèi)汽相或液相組成與進(jìn)料組成相等或相近的塔板。圖解法最優(yōu)進(jìn)料板：跨越兩操作線交點(diǎn)的梯級(jí)，NT最少。68第68頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月69第69頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）理論板數(shù)的逐板計(jì)算法全凝器泡點(diǎn)回流泡點(diǎn)進(jìn)料間接蒸汽加熱F,xFD,xDW,xWyWm-112nx1x2xnxm-1y2y1ym-1精餾段：y1=xD精餾段塔板數(shù)：n-1n——平衡關(guān)系的次數(shù)70第70頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月提餾段：平衡關(guān)系：操作關(guān)系：或提餾段塔板數(shù)：m-1(不含再沸器）71第71頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月平衡關(guān)系：操作關(guān)系：或注意：塔頂分凝器與冷凝器，分凝器相當(dāng)于一塊理論板.精餾段塔板數(shù)：n-1-1D,xD=y0?y1y0x072第72頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六、回流比與進(jìn)料熱狀態(tài)對(duì)精餾過程的影響QFQDQWQcQ’QvQRQB①q一定，R↑R’、V、V’、L、L’都↑（一）R、

q和R’對(duì)冷凝器和蒸餾釜的熱負(fù)荷影響73第73頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③R’一定，QB一定，QF↑（q↓）分離任務(wù)一定，熱進(jìn)料，減少塔釜負(fù)荷總輸入熱量一定，塔釜輸入熱量多，有利傳質(zhì)傳熱R↑,QC↑②R一定，D、W、xD、xW一定QD、QW一定74第74頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）R、

q和R’理論板數(shù)的影響①q一定，R↑②R一定，D、W、xD、xW一定，q的影響75第75頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月D、F、xD、R一定，q

推動(dòng)力

NT

q

NT是以塔釜負(fù)荷增加為代價(jià)76第76頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③R’一定，xF、xD、xW一定，q↓的影響xWyxxDxFDFWq<0q=00<q<1q=1q>1推動(dòng)力

NT

q↓

NT是以塔頂負(fù)荷增加為代價(jià)77第77頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月R的影響RNT、操作費(fèi)七、塔頂液相回流比的選擇78第78頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）全回流與最少理論板數(shù)全回流：塔頂上升蒸氣冷凝后全部引回塔頂作為回流。D=0，W=0，F(xiàn)=0；兩條操作線合二為一，與對(duì)角線重合。N=Nmin

全回流的特點(diǎn)：79第79頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月全回流時(shí)Nmin：第1塊80第80頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第1塊

第2塊第2塊第N-1板第N塊（再沸器）塔頂全凝器81第81頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月——芬斯克公式(多組分)適用條件：雙組分混合物，塔頂全凝器，塔釜間接加熱。82第82頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月注意：Nmin：包括再沸器；

xw=xF

全回流的意義:開工、實(shí)驗(yàn)研究、設(shè)備異?；蛘{(diào)試時(shí)，便于控制。83第83頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）最小回流比Rmin84第84頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月最小回流比對(duì)于某一物系，在一定的分離任務(wù)下，所需理論板為無窮多時(shí)所對(duì)應(yīng)的回流比。恒濃區(qū)（夾緊點(diǎn)）

在p點(diǎn)前后氣液兩相濃度沒有變化，即無增濃作用。所以此區(qū)稱作恒濃區(qū)，p點(diǎn)叫夾緊點(diǎn)。85第85頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

作圖法：理想物系平衡線非理想物系平衡線最小回流比的計(jì)算phDFFxqyq86第86頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月gg87第87頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）適宜回流比R對(duì)操作費(fèi)用的影響：R對(duì)設(shè)備費(fèi)用的影響：88第88頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月八、理論板的簡(jiǎn)捷計(jì)算法R、NT、Rmin、Nmin關(guān)系關(guān)聯(lián)圖：吉利蘭圖89第89頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月左端：右端：最小回流全回流適用條件：多組分，多種進(jìn)料狀態(tài)，：1.264.05N：2.443.1特點(diǎn)：簡(jiǎn)便、快；雙組分、多組分都適用；誤差大，可用N估算，方案的比較。90第90頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NT的計(jì)算步驟：（1）由物系性質(zhì)及分離程度定Rmin、R；（2）計(jì)算全回流下的Nmin（圖解法、芬斯克公式）（4）xw=xF，定加料位置注意：吉利蘭圖可回歸成91第91頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月九、精餾塔的操作計(jì)算（試差法）先設(shè)xw物料衡算求xD（y1)（接近xw為止）十、直接蒸氣加熱及兩股進(jìn)料的精餾塔（一）直接蒸汽加熱的精餾塔92第92頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月目的：處理某輕組分的水溶液，難揮發(fā)組分為水時(shí)，直接蒸氣加熱，省再沸器流程及特點(diǎn)：FxFWD93第93頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NT的計(jì)算精餾段操作線提餾段操作線q線總物料衡算L′+S=V′+b易揮發(fā)組分L′xn=V′yn+1+bxnF,xFD,xDW,xWSV′,yn+1L,xn′nn+194第94頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月過點(diǎn)（xb，0）斜率：b/SS=V′b=L′xDxWxF理論板數(shù)的求取95第95頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）兩股進(jìn)料的精餾塔F2,xF2D,xDW,xWF1,xF1?ПШV′′,ys+1L′′,xss+1s?段：П段：96第96頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DxF2xF1xDxw357共7塊（含再沸器）第3塊為xF1加料板第5塊為xF2加料板斜率：?<П<Ш注意：?

П有Rmin

П

Ш有RminRmin取其大的q2q1Wf1f297第97頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)間歇精餾二、xD恒定的操作一、恒定R的操作98第98頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月特點(diǎn)：1）非定態(tài)；2）只有精餾段。操作方式：2）恒定xD，R；1）恒定R，xD。D,xDW,xW一、恒定R的操作1.操作（NT、R一定），xW

xWe、xD平均xD

99第99頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月xD1xD2xW1xW22.計(jì)算xD1NT計(jì)算以xD1及xF為基準(zhǔn)RminRNT始態(tài)為基準(zhǔn)二、xD恒定的操作1.操作恒定NT、xD

xW

達(dá)到xWe、R

100第100頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.計(jì)算NT計(jì)算依據(jù)：終態(tài)xD、xWe

Rmin

R

NTxDR1xW1xW2R2工業(yè)間歇操作常為兩種方式的結(jié)合。101第101頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)恒沸精餾與萃取精餾一、恒沸精餾二、萃取精餾102第102頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、恒沸精餾（一）含義：加第三組份，形成恒沸物（沸點(diǎn)更低），塔底得純產(chǎn)品。（二）實(shí)例89%E11%W恒沸精餾塔苯回收塔乙醇回收塔苯富水富苯103第103頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）挾帶劑應(yīng)具備的條件1）新恒沸液A挾帶含量少的組分；2）A冷凝后分層；3）A沸點(diǎn)低；能耗低易分離易分離4）價(jià)廉、穩(wěn)定、安全。二、萃取精餾（一）含義：加萃取劑，

104第104頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）萃取劑應(yīng)具備的條件1）選擇性好，；2）沸點(diǎn)高，易回收；3）與原料互溶度大；4）價(jià)廉、穩(wěn)定、安全?；厥账ǘ?shí)例105第105頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月恒沸精餾與萃取精餾的比較：1）原理：恒沸物

2）第三組份：塔頂出塔底出難選易選加量受限量變,變3）加入位置：加料處塔頂4）能耗：大小106第106頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月107第107頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月108第108頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六章塔設(shè)備一、填料塔109第109頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月110第110頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六章板式塔六、塔板類型一、塔板結(jié)構(gòu)二、塔板上氣液兩相的流體現(xiàn)象四、塔高的確定三、塔效率五、塔徑的計(jì)算111第111頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月逐級(jí)接觸式連續(xù)接觸式112第112頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.生產(chǎn)能力大；2.分離效率高；3.阻力小，壓降低；4.操作彈性大；5.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、安裝維修方便等。評(píng)價(jià)塔設(shè)備性能的指標(biāo)113第113頁(yè)，課件共130頁(yè)，創(chuàng)作于202