在化工生产中.pptx

第一章蒸馏（Distillation）对于均相体系中组分间的分离必须要造成一个两相物系才能实现均相混合物中组分间的分离。(非均相物系组分间是如何分离的?)例如：加热乙醇—水的混合物使之部分汽化。二、特点1、按流程：我们所学习的主要内容：常压双组分体系的连续精馏过程。§1-2双组分理想溶液的汽液平衡(Vapor-liquidequilibrium）相平衡规律在《物理化学》中介绍过。我们这里主要讲相平衡在化工过程中的应用。只讨论两组分的理想溶液的汽液相平衡关系。严格的说理想溶液是不存在的但对那些性质极相似、分子结构相似的组分所组成的溶液如苯—甲苯甲酸—乙酸烃类同系物等都可以近似的看成理想溶液、对于非理想溶液的汽液平衡可以用修正公式或实验数据来表示。对于两组分的汽液平衡物系：三、双组分理想溶液的汽液平衡P=pA+pB(1-3)再作一下变换2、汽液平衡方程（Vapor-liquidequilibriumequation)有溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比称为相对挥发度。3、双组分的汽液平衡相图（Phasediagram）如何做图恒压条件先确定温度t查出或算出饱和蒸汽压给定x算出y作图。以某一组成苯—甲苯为例来说明t-x-y相图表示的意义。其液相组成为x2与之平衡气相的相应组成为y2。气相与液相的量可由杠杆原理求算。B、x-y相图在工程上为方便起见常以简单的x-y图代替t-x-y图。以x为横坐标y为纵坐标。x-y曲线表示液相组成和与之平衡的汽相组成间的关系。在t-x-y图中明确存在相应的相区。在x-y图中从物理意义上来说并不存在相区但也较好的表示两相的平衡关系与t-x-y相图存在一定的对应关系。当总压变化不大时对汽液间的平衡组成影响不大。五、非理想的两组分互溶体系实际溶液中以正偏差溶液为多。§1-3平衡蒸馏和简单蒸馏二、简单蒸馏由于气相中组分y大于液相组成x因此随着过程的进行釜相液相组成不断下降使之与之平衡的气相组成（馏出液组成）不断降低而釜内液体的沸点不断升高。简单蒸馏不能将混合物作彻底的分离因而主要用在不精密的分离操作。得：§1-4、精馏（rectification）如果把料液加热到t0′绝大部分转化为气相剩下的最后一滴溶液其组成为xwxw<xF。组分也得到了分离。设计的操作为：可设计如下的操作汽相三级为例：用x-y相图也可以表示多次部分汽化和多次部分冷凝过程。因此上述流程在理论上是可行的但在实际工业中是不采用的。同时从t-x-y图知从以上分析可知:二、精馏塔和精馏操作流程设进入n层板上的气相浓度和温度为yn+1和tn+1而液相的浓度和温度分别为xn-1和tn-1二者相互不平衡。进行热交换和质交换。由于浓度差和温度差气相就要进行部分冷凝使其中部分难挥发组分转入液相中。而气相冷凝时放出的潜热传给液相使液相部分汽化其中部分易挥发组分又转移到气相中。精馏塔中的每层板上都进行上述传质传热过程因此塔内只要有足够的塔板数就可以使混合物达到所要求分离的程度。2、精馏流程原料液预热到一定的温度后送入精馏塔的进料板在进料板上与回流液汇合。通常将原料液进入的那一层塔板称为加料板。加料板以上塔段称为精馏段；加料板以下的塔段（包括加料板）称为提馏段。§1-5、双组分连续精馏计算一、计算的前提（一定的假定）2）精馏塔中精馏段内每层板下降的液体摩尔流量都相等提馏段每层板下降的液体摩尔流量都相等即：二、物料衡算和操作线方程2、精馏段的操作线方程等式右边分子分母同除D注意与汽相平衡方程（关系）的区别。平衡方程指任一板上上升的汽相与下流的液相组成的关系3、提馏段的操作线方程上式称为提馏段的操作线方程。表示提馏段中任意两层相邻塔板间上升的汽相和下流的液相组成关系。三、加料状况及对精馏的影响下图可定性地描述不同的进料状况下由进料板上升的蒸汽与由此板下降的液体间的摩尔流量关系。从上分析可知精馏塔中两段的汽、液摩尔流量之间的关系与进料的热状况有关。通过对进料板进行物料衡算和热量衡算可找到它们之间量的关系。故：IV≈IV′IL≈ILq称为进料热状态参数。对各种进料状态都可用1-21式计算其q值对一定的操作条件而言上式中的L、F、W、xW及q为已知值或易于求算的值与1-21比较物理意义相同在x—y相图上为同一直线其斜率为（L+qF）/（L+qF-W）截距为－（WxW）/（L+qF-W）。理论塔板数的求法1、逐板计算法：如图：由于离开每层理论板的气液两相是互成平衡的。故可用气液平衡方程由y1求得x1同理y2与x2互成平衡又可由平衡方程由y2求得x2。进料板以下为精馏塔的提馏段在计算时改用提馏段操作线方程连续用与上述相