第六章0 蒸馏

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第六章 蒸馏58703

第六章 蒸馏58703

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三、 适宜回流比
以获得精馏总成本最低的回流比为 最优回流比。总成本为投资费用和操作 费用之和。
操作费用和投资费用之和最小的回 流比为最适宜的回流比 。 这一回流比 R通常选最小回流比倍数经验范围:大 多数文献建议 R=(1.1~1.2)Rmin
6—14 理论板数的简捷计算 将许多不同精馏塔的回流比、最小回流比、理论板数及最
精馏塔是提供混合物气、液两相接触条件、实现传质过 程的设备。该设备可分为两类,一类是板式精馏塔,第二类 是填料精馏塔。
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(1).板式精馏塔 板式精馏塔如图
(a)所示。塔为一圆形
筒体,塔内设多层塔
板,塔板上设有气、
液两相通道。塔板具
有多种不同型式,分
别称之为不同的板式
塔,在生产中得到广
第六章 蒸馏
本章重点:二组分连续精馏塔的计算
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第一节 概述 蒸馏是分离液体混合物重要单元操作之一。其原理是利用
混合液中各组分在热能驱动下,具有不同的挥发能力,使得 各组分在气液两相中的组成之比发生改变,即易挥发组分 (轻组分)在气相中增浓,难挥发组分(重组分)在液相中 得到浓缩。 蒸馏操作的依据:混合液中各组分挥发度的不同。
简单蒸馏是分批加入原料,进行间歇操作。蒸馏过程中不断从 塔顶采出产品。在蒸馏过程中釜内液体中的轻组分浓度不断下 降,相应的蒸汽中轻组分浓度也随之降低。因此,馏出液通常 试按不同组成范围收集的。最终将釜液一次排出。所以简单蒸 馏是一个不稳定过程。
二 平衡蒸馏(闪蒸) 平衡蒸馏原理
液相(或气相)混合 物连续通过节流闪蒸或膨 胀或将混合气进行部分冷 凝,使物流达到一次平衡 的蒸馏过程,称之平衡蒸 馏。

化工原理蒸馏精馏知识要点

化工原理蒸馏精馏知识要点

三、操作线方程



1. 精馏段操作线方程
对如图划定范围作物料衡算 V=L+D 对易挥发组分衡算 Vyn+1=Lxn + DxD V, yn+1
D,xD
第n板
L, xn

Dx D L y n 1 x V V 令回流比 R=L/D xD R y n1 xn R1 R1


2. 恒摩尔溢流
精馏段内,每层塔板下降的溢流摩尔流量相等。 提馏段内,每层塔板下降的溢流摩尔流量相等




L1=L2=…=Ln=定值 (精馏段) L 1=L2=…=Ln=另一定值 (提馏段) 一定注意: 精馏段和提馏段下降的溢流分别不相等。 精馏段和提馏段上升的蒸汽分别不相等。 因为加料板加入原料液后使两段汽液两相流量发 生变化。 当各组分摩尔汽化焓相等,汽液接触良好且可忽 略显热(与汽化热比较),保温良好且塔的热损失 可忽略时,恒摩尔流假定基本上成立。
露点

泡点
x或 y
0 P p A pB p 0 x p A A B (1 x A )
xA
0 P pB 0 p0 p A B
y A p0 A xA / P


对某一温度和总压,由这几式可求出xA,yA。 得出一系列的值后便可作出如前图所示的图来。 对于非理想溶液,计算很复杂。一般由实验得 出平衡数据。实验得出的平衡数据也是计算的 基础。


2. 相对挥发度(relative volatility)
溶液中两组分挥发度之比称相对挥发度,。通 常用易挥发组分挥发度作分子。
vA pA / x A vB pB / x B

第六章 蒸馏

第六章 蒸馏

设计目标: 1)根据分离任务,确定产品流量 D,W;
D, xD F, q, xF
2)选择操作条件R、进料状态;
乙醇
78.3℃

100℃
乙醇-水恒沸物
78.15℃
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(二)对拉乌尔溶液有负偏差的溶液
(1)无恒沸点溶液 如氯仿-苯溶液 pA<pA理, pB<pB理,介于pao、pBo 之间。
(2)有最高恒沸点的溶液 如硝酸-水溶液
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第二节 蒸馏与精馏原理
一、简单蒸馏与平衡蒸馏
二、精馏原理
21
(一)简单蒸馏
N ET NT
ET 代表了全塔各层塔板的平均效率,其值恒小于 1.0 。一般 由实验确定或用经验公式计算。 对一定结构形式的板式塔,由分离任务和工艺条件确定出理 论板数后,若已知一定操作条件下的全塔效率,便可求得实 际板数。
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(三)回流作用 连续精馏的充分必要条件: 最上要有高纯度易挥发组分的液相:液相回流 最下要有高纯度难挥发组分的气相:气相回流(上升蒸气) 问题:1. 精馏过程的能耗在何处? 2. 无液相回流,分离结果如何?
简单蒸馏也称微分蒸馏,为间歇 非稳态操作(unsteady batch operation)。 加入蒸馏釜的原料液持续吸热沸 腾汽化,产生的蒸汽由釜顶连续 引入冷凝器得馏出液产品。
冷凝器
y
原料液
蒸气
x xD1 xD2 xD3
特点:釜内任一时刻的汽、液两相组成互成平衡。蒸馏过 程中系统的温度和汽、液相组成均随时间改变。间 歇、非定态,R=0
D, yD, te
原料液
F, xF, tF
加 热 器
t0
减 压 阀
塔顶产品

【化工原理复习笔记】第六章 蒸馏

【化工原理复习笔记】第六章 蒸馏

蒸馏⏹双组分溶液的气液相平衡拉乌尔定律由溶剂与溶质组成的稀溶液,在一定温度下汽液两相达到平衡时p A=p A o x Ap A:溶剂在汽相中的蒸气分压,kPap A∗:同温度下纯溶剂A的饱和蒸气压,kPax A:溶剂A在液相中的组成(摩尔分数)对于组分Bp B=p B∗x B=p B∗(1−x A)理想溶液的t−y−x关系式➢温度(泡点) — 液相组成关系式x=p−p B∗p A∗−p B∗x:液相中易挥发组分的摩尔分数p:总压,kPap A∗、p B∗:溶液温度t时,纯组分A、B的饱和蒸气压,kPa ➢恒压下t−y−x关系式y=p A∗x p若已知汽液相平衡温度t下的液相组成x,用上式就可求出与x平衡的汽相组成y ➢温度(露点) — 汽相组成关系式将上面两式合并y=p A∗p×p−p B∗p A∗−p B∗双组分理想溶液的汽液两相达到平衡时,总压p、温度t、汽相组成y及液相组成x的4个变量中,只要决定了两个变量的数值,其他两个变量的数值就被决定了。

相对挥发度与理想溶液的y−x关系式挥发度v挥发度是用来表示物质挥发能力大小的物理量,前面已提到纯组分液体的饱和蒸气压能反映其挥发能力。

理想溶液中各组分的挥发能力因不受其他组分存在的影响,仍可用各组分纯态时的饱和蒸气压表示,即挥发度v等于饱和蒸气压p∘v A=p A ov B=p B o相对挥发度α溶液中两组分挥发度之比称为相对挥发度αa=v Av B=p A op B o对于理想溶液,在操作温度范围内,取最低温度的α值与最高温度的α值之几何平均值理想溶液的汽液相平衡方程式非理想溶液汽液相平衡非理想溶液中各组分的蒸气分压不服从拉乌尔定律,他们对拉乌尔定律发生的偏差有正偏差与负偏差两大类。

实际溶液中,正偏差的溶液比负偏差者多蒸馏与精馏原理简单蒸馏与平衡蒸馏简单蒸馏:只适用于混合液中各组分的挥发度相差较大,而分离要求不高的情况,或者作为初步加工,粗略分离多组分混合液平衡蒸馏:为稳定连续过程,生产能力大。

蒸馏(Distillation)

蒸馏(Distillation)

1-3 蒸馏的分类
• 按操作方式
间歇蒸馏 连续蒸馏
• 按蒸馏方式
简单蒸馏 平衡蒸馏 精馏 特殊精馏……
双组分精馏 • 按物系的组分数 多组分精馏
• 按操作压力
常压蒸馏 加压蒸馏 减压(真空)蒸馏
本章重点: 常压 双组分 连续 精馏
第二节 双组分物系的汽液相平衡
2-1 理想物系的汽液相平衡
•理想溶液:两组分性质极其相似,分子结构相似的溶液。 •非理想溶液:两组分的性质不同,分子结构差异很大的溶液。 •理想气体:总压不太高,温度不太低的气体。
第一节 概述
最早实现工业化的
1-1 蒸馏在化工生产中的应用 一种分离方法
用于均相液体混合物分离以达到提纯或回收有用组分 的目的。
例如:乙苯脱氢制苯乙烯工艺



反 粗苯乙烯 馏




1
精苯乙烯
精 馏 塔 2
乙苯

精 馏 塔 3
甲苯
•蒸馏可以用于石油炼制、甲醇及乙醇的生产。 •多数精细化工中间体要通过蒸馏纯化、精制。 • 酿酒以及一些天然产物的分离。
x(y)
两条线、三个区
y-x图
图中显示: • 平衡线上任意一点表示平 衡时的汽液组成; • 平衡线位于对角线上方, 平衡线偏离对角线越远,表 示该溶液越易分离。
该图常用在精馏塔计算中!
对角线—参考线;曲线—平衡线
2-2 非理想溶液的汽液相平衡
溶具 液有
正 偏 差 的
乙醇-水溶液
的具 溶有 液负
偏 差
二、相对挥发度 α 溶液中两组分挥发度之比 。
A pA / xA yAP / xA yA / xA

第六章 蒸馏

第六章 蒸馏

第六章蒸馏第一节概述一、蒸馏分离依据---利用液体混合物中各组分具有不同的挥发度而进行分离的操作;----即利用在相同温度下各组分的蒸汽压不同。

易挥发组分(轻组分)A难挥发组分(重组分)B例如:酒精(A)与水(B)溶液,沸腾部分汽化,y A>x A同理,蒸汽部分冷凝,x B>y B∴蒸馏----使液体混合物部分汽化,利用其挥发度差异实现初步分离的一种传质操作精馏---利用多次部分汽化,多次部分冷凝,使汽相得到较纯的轻组分,液相得到较纯的重组分的操作二、蒸馏操作分类简单蒸馏(微分蒸馏)与平衡蒸馏(闪蒸)常压蒸馏、加压蒸馏与减压蒸馏连续蒸馏与间歇蒸馏普通蒸馏与特殊蒸馏三、蒸馏分离推动力与分离极限蒸馏是汽液两相间的传质过程蒸馏分离推动力——两相浓度偏离平衡的程度蒸馏分离极限——汽液两相达到相平衡(动态平衡)第二节 双组分溶液的汽液相平衡一、相组成表示法1.质量分率 iAA G G a ∑=该相的总质量一相中某组分质量可见:a <1, a A +a B …+ a N =1 2.摩尔分率 x A ,x B , y A ,y B 3.两者关系 )/(/)/(/i i AA i i A A i A A M a M a M G M G n n x ∑=∑=∑=对两元溶液:B B A A AA A M a M a M a x ///+=BB A A AA A M x M x M x a +=二、溶液的蒸汽压与Raoult 定律1.蒸汽压:汽液相平衡是一种动态平衡纯溶液----在达到汽液动态平衡时,逸出的A 分子数=回到液相的A 分子数,此时汽相中A 的压强=该温度下A 的饱和蒸汽压0A P混合液(A 、B 互溶)----在达到平衡时,由于A 、B 分子间相互作用,使B p <0B P , p A <0A P溶液存在三种分子间的作用力:AA f ,BB f ,AB f (1) 理想溶液:AB BB AA f f f ==显示无容积效应,无热效应如:苯-甲苯,甲醇-乙醇,烃类同系物溶液 (2)非理想溶液(实际溶液);AB BB AA f f f ≠≠2.Roult 定律:实验证明,在一定温度下,理想溶液的汽相中,任一组分的分压等于:A A A P x p =, 00)1(B A B B B P x P x p -==00000)()1(B B A A B A A A B A P P P x P x P x p p P +-=-+=+=00BA B A P P P P x --=∴ 非理想溶液不符合Roult 定律,汽液平衡关系主要靠实验数据。

化工原理-6章蒸馏

化工原理-6章蒸馏
1 yA 1 xA
y x 1 ( 1)x
——相平衡方程
当 α为已知时,可用相对挥发度表示了气液相平衡关系。
当 1 当 1
y=x, 即相平衡时气相的组成与液相的组成相同, 不能用蒸馏方法分离。
则y>x,α愈大,y比x大的愈多,组分A和B愈易分离。
三、双组分理想溶液的气液平衡相图
双组分理想溶液的汽液平衡关系用相图表示比较直观、 清晰,而且影响蒸馏的因素可在相图上直接反映出来。蒸馏 中常用的相图为恒压下的温度-组成( t-x-y )图和气相-液 相组成( x-y )图。
当生产任务要求将一定数量和组成的原料分离成指定组成 的产品时,精馏塔计算的内容有:出液和塔釜残液的流量、塔 板数、进料口位置、塔高、塔径等。
6.4.1 全塔物料衡算
1.全塔物料衡算
单位时间为基准
总物料衡算: qn,F=qn,D+qn,W 易挥发组分物料衡算:
qn,FxF=qn,DxD+qn,WxW qn,F、qn,D、qn,W——流量,kmol/h
二、蒸馏的分类
1、按蒸馏方法:简单蒸馏、平衡蒸馏(闪蒸)、精馏、特殊精馏。 2、按操作压力:常压;减压;加压。 3、按原料液组分数:双组分蒸馏和多组分蒸馏 4、按操作方式:间歇蒸馏和连续蒸馏。
三、蒸馏操作的特点
优点:* 适用面广,液体混合物和气体混合物均可 * 操作流程较简单,无需其他外加介质
缺点:* 能耗大
一、利用饱和蒸气压计算气液平衡关系
法国物理学家拉乌尔在1887年研究含有非挥发性溶质的 稀溶液的行为时发现的,可表述为:“在某一温度下,稀溶 液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数”。
PA PA0 xA ——拉乌尔定律
pA0——纯组分A在溶液温度下的饱和蒸气压,Pa; xA——溶液中组分A的摩尔分数;

第六章 精馏

第六章     精馏
采出量、采出位置、加料位置 塔高、理论级数 回流比R、 效率 设备直径、高、水力学特性

6.4.1 计算的前提
为了计算简化,假设进料中各组分的摩尔气化热
相等,同时定如下:



引入塔中的进料预热至泡点,温度与进料板温度接近; 塔身绝热,没有热损失 各层塔板上气化和冷凝的物质的量相等 回流采用全凝操作,回流组成与产品组成相同; 精馏段各层的回流量都相等; 提馏段各层的回流量都相等; 提馏段回流量等于精馏段回流量与进液量之和。

求全回流下的最小理论塔板数 求出最小回流比,确定实际回流比 由以上两结果求得理论板数
全回流下的最小理论板数:
相对挥发度定义式6-3: yA/yB=αxA/xB 对第1块板:yA1/yB1=α yA2/ /xB1 对第2块板:yA2/yB2=αxA2/xB2 同时,全回流操作相当于操作线为对角线y=x, 则yA2=xA1;yB2=xB1 故, yA1/yB1=α2xA2/xB2 类推得到 yA1/yB1=αNxAN/xBN
6-2.1 平衡蒸馏的计算
过程描述:
将原料加热到超过进料的泡点,当此 气液混合相进入闪蒸塔的瞬间,蒸汽 和残液处于平衡。从而达到分离目的。
特点:

在较低温度下得到较高的馏出率 多用在高温易分解的物质的蒸馏
气化率和液化率
f=V/F q=W/F=1-f 平衡蒸馏的计算 xD=(f-1)xw/f+xf/f 或 xD=qxw/(q-1)-xf/(q-1)
图解求算的原理
第1块板上:y1和x1满足平衡方程, 即点( y1,x1)在平衡线上; 第2块板上升的蒸气y2与第一块板 下降的回流液满足操作线方程, 即点( y2,x2)在操作线上。 则从y1 到y2需要一块理论板。 依此类推。

石油炼制工程第6章-石油蒸馏过程详解

石油炼制工程第6章-石油蒸馏过程详解

1、常压蒸馏曲线的相互换算
查平衡汽化曲线各段温差
曲线线段 恩氏蒸 平衡汽 馏温差 化温差
0%~10% 13.8
5
10%~30% 18
11
30%~50% 7.6
3.8
50%~70% 9.9
4.5
70%~90% 14.5
6.2
90%~100% 11.4
3.2
1、常压蒸馏曲线的相互换算
推算平衡汽化曲线各点温度
操作,严重时会引起塔超压或出现冲塔事故。
6.1 原油预处理
➢ 含水、含盐的危害
(3)腐蚀设备
FM e2 g H 2 S2 C H 2 OFl eM ( HSO 2 g) 2 H 2 HCl
FeH SCF leC HSl C2 a 2 H 2 C O C l( O a ) 2 H 2 HCl 2 22
石油炼制工程
主讲教师:刘英杰 石油化工学院
1
第六章 石油蒸馏过程
➢ 原油预处理 ➢ 石油体系的表征及其馏分的气-液平衡 ➢ 原油蒸馏塔的操作特征 ➢ 常减压蒸馏塔的流程 ➢ 原油精馏塔工艺计算 ➢ 其他石油蒸馏塔
6.1 原油预处理 ➢ 必要性:原油中含有杂质
少量泥沙、铁锈等固体杂质。
含水(油田伴生水、开采过程中注水)
平衡汽化 > 实沸点蒸馏 > 恩氏蒸馏 经验方法——注意适用性!
1、常压蒸馏曲线的相互换算
当恩氏蒸馏温度超过246 oC,换算时需考虑热裂化影响
lg D 0 .0 0 8 5 2 t 1 .6 9 1
1、常压蒸馏曲线的相互换算
(1)恩氏蒸馏曲线和实沸点蒸馏曲线的换算
API 1987法
不需温度修正
馏出%V 0

第六章 蒸馏

第六章 蒸馏

• 6.3.4 进料热状况——q 线方程
提馏段操作线不易确定,但可以通过两条操作 线的交点(轨迹)来确定(两点一线) 精馏段操作线:V yn+1=L xn+
D
xD…………………………A 提馏段操作线: L’ xn =V’ ym+1+ W xw……………………B
则交点轨迹:(V’-V)y=(L’-L)x-(DxD+ WxW)… C y L' L x F x 由全塔物料衡算: F xF=D xD+W xw ,(C)式为 28
21
6.3 双组分连续精馏塔的计算
• 6.3.1 全塔物料衡算
V
总物料: F=D+W 易挥发组分: F xF=D xD+W xw
应用见P263例7-1
原料液

馏出液 L
D , xD , ID
F , xF , IF

L’
V’ 釜残液 W , xW ,22W I
6.3 双组分连续精馏塔的计算
• 6.3.2 恒摩尔流的假设
5
6.1 双组分溶液的气液相平衡 6.1.1 溶液的蒸汽压与拉乌尔定律
条件:双组分理想溶液
pA p xA
0 A
p B p xB p (1 x A )
0 B 0 B
双组分理想溶液的气液相平衡关系式:
P p xA 0 pA p
P: 系 统 的 总 压 强
0 B 0 B
p yA xA P
饱和液体 气液混合 物 饱和蒸汽
IF<IL
IF=IL
q>1
q=1
+
无穷大
IL<IF<IV
IF=IV

化工原理复习必看 第6章_蒸馏习题

化工原理复习必看 第6章_蒸馏习题

1.蒸馏是分离的一种方法,其分离依据是混合物中各组分的,分离的条件是。

答案:均相液体混合物,挥发性差异,造成气液两相系统(每空1分,共3分)2.在t-x-y图中的气液共存区内,气液两相温度,但气相组成液相组成,而两相的量可根据来确定。

答案: 相等,大于,杠杆规则(每空1分,共3分)3.当气液两相组成相同时,则气相露点温度液相泡点温度。

答案:大于(每空1分)4.双组分溶液的相对挥发度α是溶液中的挥发度对的挥发度之比,若α=1表示。

物系的α值愈大,在x-y图中的平衡曲线愈对角线。

答案:易挥发组分,难挥发组分,不能用普通蒸馏方法分离远离(每空1分,共4分)5.工业生产中在精馏塔内将过程和过程有机结合起来而实现操作的。

而是精馏与普通精馏的本质区别。

答案:多次部分气化,多次部分冷凝,回流(每空1分,共3分)6.精馏塔的作用是。

答案:提供气液接触进行传热和传质的场所。

(2分)7.在连续精馏塔内,加料板以上的塔段称为,其作用是;加料板以下的塔段(包括加料板)称为________,其作用是。

答案:精馏段(1分)提浓上升蒸汽中易挥发组分(2分)提馏段提浓下降液体中难挥发组分(2分)(共6分)8.离开理论板时,气液两相达到状态,即两相相等,____互成平衡。

答案: 平衡温度组成(每空1分,共3分)9.精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度,其原因有(1)和(2)。

答案: 塔顶易挥发组分含量高塔底压力高于塔顶(每空2分,共4分)10.精馏过程回流比R的定义式为;对于一定的分离任务来说,当R=时,所需理论板数为最少,此种操作称为;而R= 时,所需理论板数为∞。

答案:R=DL∞ 全回流 R min (每空1分,共4分) 11. 精馏塔有 进料热状况,其中以 进料q 值最大,进料温度____泡点温度。

答案: 五种 冷液体 小于(每空1分,共3分)12. 某连续精馏塔中,若精馏段操作线方程的截距等于零,则回流比等于____,馏出液流量等于 ,操作线方程为 。

CH6 第六章 蒸馏、蒸发(浓缩)与干燥

CH6 第六章  蒸馏、蒸发(浓缩)与干燥

中药药剂学
中药药剂学
3、薄膜蒸发 含义:使液体在蒸发时形成薄膜增加气化表面进行 蒸发的方法。 特点:
• 浓缩速度快,受热时间短; • 不受液体静压和过热影响,成分不易被破坏; • 能连续操作,可在常压或减压下进行; • 能回收溶剂 。
中药药剂学
进行方式: 1 、使液膜快速流过加热面进行蒸发。
药液变稠后易粘附在加热面上,加大热阻,影响 蒸发,故较少使用。 2 、使药液剧烈地腾产生大量泡沫。
负压抽出
中药药剂学
设备:喷雾器是关键组成部分。影响产品的 质量和能量消耗。 常用喷雾器:压力式喷雾器;气流式喷雾器; 离心式喷雾器。
中药药剂学
1)压力式喷雾器:较普遍。适用于粘性药液。动力 消耗量小。 由高压液泵将料液加压后通入喷嘴,喷嘴内有 螺旋室,料液在其中高速旋转后从出口的小孔处呈 雾状喷出。
中药药剂学
第六章 蒸馏、蒸发(浓 缩)与干燥
中药药剂学 第一节 蒸馏与蒸发 第二节 干燥
中药药剂学
第一节 蒸馏与蒸发(浓缩)
1、蒸馏的目的:在于分离,并获得易挥发的液体。 用途:一有机溶剂浸提药材浸提液的溶媒回收。
2、蒸发的目的:在于除去易挥发的液体,从而获 得浓缩的产物。 用途:药材浸提液的浓缩。
特点:适于浓缩药液、粘性液体,产品呈薄片状, 易于粉碎。
设备分单鼓式和双鼓式两种。
中药药剂学
中药药剂学
中药药剂学
(二)烘干法(气流干燥) 烘干法是将湿物料摊放在烘盘内,利用热的干
燥气流使湿物料水分气化进行干燥的方法。 物料静止,干燥速度较慢。
1)烘箱 适用于各类物料的干燥或干热灭菌。 将自然气流改为强制气流—装备鼓风装置,可获
厚度薄,传热系数高,设备体积小,蒸发强度大,浓 缩比高,物料受热时间短(约1s),浓缩时不易起泡和 结垢.蒸发室便于拆洗等优点。 缺点:结构复杂.价格较高 。

化工原理 第六章 蒸馏(传质过程)

化工原理 第六章 蒸馏(传质过程)
X=0.894 78.15℃
t
121.9℃
X=0.383
负偏差
x y
x y
y
y
x
x
19
挥发度与相对挥发度
挥发度:表示某种溶液易挥发的程度。 若为纯组分液体时,通常用其当时温度下饱和蒸 气压PA°来表示。 若为混合溶液时,各组分的挥发度,则用它在一 定温度下蒸气中的分压和与之平衡的液相中该组 分的 摩尔分数之比来表示, vA = pA / xA vB = pB / xB
演示
37
xn
xn 1 yn 1 yn
第四节 双组分连续精馏计算
38
物料衡算
F—原料(液)摩尔流量,kmol/h; D—馏出液摩尔流量,kmol/h; W—釜残液摩尔流量,kmol/h; 总物料衡算 易挥发组分的物料衡算
D xD F xF
F D W
D F ( xF xW ) xD xW
xn 1
n 1
yn xn yn 1
n
n 1
T-x(y) 图
t 假设蒸汽和液体充分接触,并在离 n 1 开第 n 层板时达到相平衡,则 yn 与 xn t n t n 1 平衡,且yn>yn+1,xn<xn-1。
这说明塔板主要起到了传质作用, 使蒸汽中易挥发组分的浓度增加, 同时也使液体中易挥发组分的浓度 减少。
t5 t4 t3 t2 t1
E D
C
B A
x(y)
温度-组成图( t-x-y 图)
12
上述的两条曲线将tx-y图分成三个区域。
液相线以下的区域 代表未沸腾的液体, 称为液相区 气相线上方的区域 代表过热蒸气,称为 过热蒸气区; 二曲线包围的区域 表示气液同时存在, 称为气液共存区。

石油炼制工程第6章-石油蒸馏过程

石油炼制工程第6章-石油蒸馏过程
恩氏蒸馏(简单蒸馏) 实沸点蒸馏(间歇精馏) 平衡汽化(闪蒸)
6.2 石油体系的表征及其馏分的气-液平衡
恩氏蒸馏(ASTM D86)曲线
6.2 石油体系的表征及其馏分的气-液平衡
实沸点(TBP)蒸馏曲线
6.2 石油体系的表征及其馏分的气-液平衡
平衡汽化(EFV)曲线
三种蒸馏曲线的比较
恩氏蒸馏:表征油品质量(馏程) 实沸点蒸馏:原油评价 平衡汽化:确定汽化率
焦点压力=2.72+0.78=3.5(MPa)
在P-T-e相图坐标纸上标出焦点和常压平衡汽化的 各点,联成一组直线,得P-T-e相图,见图6-21。 由图得220kPa平衡汽化数据: 汽化%V 10 30 50 70
温度℃
356
448
515
600
4、不同压力下平衡汽化曲线的换算
(2)常压与减压平衡汽化曲线换算
石 油 炼 制 工 程
主讲教师:刘英杰
石油化工学院
1
第六章
石油蒸馏过程
原油预处理
石油体系的表征及其馏分的气-液平衡
原油蒸馏塔的操作特征 常减压蒸馏塔的流程 原油精馏塔工艺计算 其他石油蒸馏塔
6.1 原油预处理 必要性:原油中含有杂质
少量泥沙、铁锈等固体杂质。
含水(油田伴生水、开采过程中注水)
馏出%V 0
10
30
50 287.9
70
90
100
-5 温度℃
-11
-3.8
+4.5
+6.2
+3.2
268.1 273.1 284.1 287.9 292.4 298.6 301.8
1、常压蒸馏曲线的相互换算
3)将1)得到的实沸点蒸馏曲线换算为平衡汽化曲线 。。。。。。

第六章蒸馏

第六章蒸馏

第六章蒸馏
简单蒸馏的计算(3)
略去高阶无穷小,分离变量得
dW dx W yx
确定边界条件,积分得
ln W1 x1 dx W2 x2 y x 第六章蒸馏
①理想溶液
理想溶液相平衡关系可写为
将y表达式代入后积分得
y x 1 ( 1)x
lnW W 1 21 1lnx x1 2((1 1 x x2 1))ln1 1 x x1 2
第六章蒸馏
理想溶液的气液相平衡(2)
式 压中,: Pa;PA, PB —— 溶液上方A和B两组分的平衡分
PPAao;,PBo —— 同温度下,纯组分A和B的饱和蒸汽压,
xA ,xB —— 混合液组分A和B的摩尔分率。 理想物系气相服从道尔顿分压定律,即总压等于各
组分分压之和。
对双组分物系:
成分别为x、y(摩尔分率),经过时间dτ后,液相量
减为 (W-dW,) 组成降为 ( x -d x ),则残液中所含
易挥发组分的量为
(W-dW)(x-dx)
,而蒸出的易挥发
组分的量为 y d,W根据物料衡算:
W x = (W -d W )(x -d x ) y d W

0 = (y -x )d W W d x d W d x
度不同,α也会有所变化,因此对于整个精馏
塔,一般采用相对挥发度的平均值,即平均
相对挥发度来表示,以符号αm表示。即:
(6-13)
式中:α顶——塔顶的相对挥发度;
α釜——塔m釜的相顶对挥釜 发度。
第六章蒸馏
6.2.5非理想溶液的汽液相平衡
在工业生产中,理想溶液很少,原因在于同 种分子间的作用力与异种分子间的作用力不 同,因偏差有正有负,故将溶液分为对拉乌 尔定律具有正偏差的溶液和具有负偏差的溶 液。

石油炼制概论6-蒸馏过程

石油炼制概论6-蒸馏过程

原油常减压蒸馏原理流程
常压塔顶生产:重整原料,汽油组分,石脑油。
减二,三线生产 :生产催化原料----蜡油。 减压塔底生产:渣油。
2、三段汽化 在此流程中,在常压塔前再设置一个初馏塔(也叫 预汽化塔)。 (1)流程
(2)采用初馏塔的依据-主要与原油性质有关 a. 原油的含砷量 b. 轻馏分含量 c. 脱水脱盐效果 d. 原油硫含量 e. 增加蒸馏操作的灵活性 (3)问题 流程复杂,投资增加,常压炉的温度要提高。
原油脱水脱盐的要求: 含盐量<5毫克/升 含水量0.1~0.2%
I、原油脱水脱盐的原理
原油中的盐大多溶于水中,所以脱水脱盐同时进行。 1、油水两相的自由沉降分离 符合斯托克定律:
d (ρ1 − ρ 2 ) u = g 18νρ2
2
提高温度,促进水滴的凝结。
2、原油的乳状液性质 原油一般是油包水型的乳状液,即水相以微滴形式分 散于连续的油相中,并为原油中所含的天然乳化剂(环烷 酸、胶质和沥青质)所稳定。 影响原油乳状液稳定性的因素: (1)乳化剂的性质和数量; (2)原油的粘度;
第六章 石油蒸馏过程
三、 精馏塔的工艺特征
精馏的基本原理不仅适用于二元或多元系精馏过程, 而且也同样适用于石油精馏过程,但石油精馏有其明显的 特点,即: (1)石油是烃类和非烃类的复杂混合物,石油精馏是 典型的复杂系精馏,石油精馏对分馏精确度的要求一般不 如化工产品的精馏要求高。
(2)炼油工业是大规模生产的工业,其大的处理量会 反映到石油精馏在工艺、设备、成本、安全等方面的要求。
原油 电脱盐 闪蒸塔 常压炉
重整原料 常 压 塔 轻柴油 减 压 炉 减 压 塔
催化料
焦化料
一、原油的预处理

第六章蒸馏设备

第六章蒸馏设备
第六章蒸馏设备
酒精-水混合液的相平衡
在一定温度下,液体与其蒸气可形成相平衡,此时 的蒸气为该液体的饱和蒸汽,纯的酒精和水的混 合液的相平衡中,具有酒精蒸气和水的蒸气两种 饱和蒸汽,各自具有一定的饱和蒸汽压,蒸汽压 的大小随温度的升高而增加。两种蒸汽共存并相 互影响,液面上的总蒸汽压等于酒精与水两者的 蒸汽压之和。
冷凝器condenser
塔顶产品, xD Overhead product 液相回流 Liquid reflux
精馏段 Rectifying section
提馏段 Stripping section 汽相回流 Vapor reflux
再沸器 Reboiler 塔底产品, xW Bottoms product
lg(1+ x 0(K qm,D 1))
n' m.L
式中:X0-上限酒精浓度,X0=0.2%(摩尔分数) Xw- 下限酒精浓度(即酒槽中允许的残留酒精浓度)一般为0.004% K为酒精挥发系数 qm,D为加热蒸汽量,Kg/h qm,L为溢流量,Kg/h
由于溢流液中的酒精浓度很低(x<0.2%)可视为水。故公式中的qm,D和qm,L可 同时用Kg/h代替。此时溢流量可按下式计算: qm,L=δqm,F
理想混合溶液液体与蒸汽间的平衡关系满足 拉乌尔定律,即在一定的温度下,混合液 面生蒸汽总压P=PA+PB,且任一组分的分 压等于此纯组分在该温度下的饱和蒸汽压 乘以其在溶液中的摩尔分数:
酒精和水分子间的吸引力比酒精和酒精分子间的吸引力 小,此时诸分子所受的吸引力比之在个纯组分中所受的 吸引力小,因此,分子容易汽化,液面上各组分的蒸汽 分压比理想溶液大。所以酒精和水的混合溶液对拉乌尔 定律具有偏差。
2 S(SD)形塔板

第六章精馏——精选推荐

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4. 理想溶液的t-x-y关系式的应
用 已知量 待求量
计算式与计算方法
p, t
x, y
t, x
p, y
t, y
p, x
x, y
t, p
y, p
t, x
x, p
t, y
先由t计算pA0,pB0
yA
=
p0A xA p
xA
=
p − pB0 p0A − pB0
p0A pB0
=
yA(1 − xA(1 −
xA) yA)
•三个区
过热蒸汽区 两相区 冷液区
15
•三种点
●沸点
●泡点

x越大,易挥发组分
的含量越高,泡点温 度越低。
●露点
y越大,易挥发组分含量 越高,露点温度越低。
● ●

汽液两相处于平衡时,两 相温度相同,此时,气相 组成大于液相组成;
当气液两相组成相同时, 气相露点温度总是高于 液相的泡点温度。
杠杆定律
(kPa) 苯 lg p0A =
6.03055

1211.033 t + 220.79
甲苯
lg
p0A
=
6.07954

t
1344.8 + 219.482
(1)已知t=100°C,x=0.3,求y、p
t=100°C时pA0=180kPa, pB0=74.14kPa
把x=0.3代入
x=
p − pB0 p0A − pB0
(二)、平衡蒸馏
使混合液体部分气化,并使气液两相处于平衡状态,然后 将气液两相分开。
操作方式:连续式、间歇式
闪蒸操作流程:一定组成的液体 物料被加热后经节流阀减压进入 闪蒸室。液体因沸点下降变为过 热而骤然汽化,汽化耗热使得液 体温度下降,汽、液两相温度趋 于一致,两相组成趋于平衡。由 闪蒸室塔顶和塔底引出的汽、液 两相即为闪蒸产品。
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化学化工学院——化工原理
第四节 间歇精馏
特点: 1)非定态; 2)只有精馏段。 操作方式: 1)恒定R, xD 。 2)恒定xD,R; 一、 恒定R的操作
W, xW
D, xD
1. 操作(NT、 R一定), xW xWe 、 xD 平均xD
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2. 计算
xD1
xD
始态为基准
NT计算以xD1及xF为基准
Rmin x D1 yFe yFe xF
RminR NT xW2
xW1 xD2 xD1
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二、 xD恒定的操作
1. 操作 2. 计算 恒定NT、xD xW 达到xWe 、R
六、回流比与进料热状态对精馏过程的影响
(一) R、 q和R’对冷凝
器和蒸馏釜的热负荷影响 ①q一定,R↑
QF
Qv QR
Qc QD Q’ QB QW
R’、V、V’、L、L’都↑
QC rcV
QB rbV '
QC
QB
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1
②R一定,D、W、xD、xW一定 QD、QW一定
右端:
R Rmin , N R , N N min
最小回流
全回流
R Rmin 1 R1
适用条件:多组分,多种进料状态,:1.264.05 N: 2.443.1 特点:简便、快; 双组分、多组分都适用; 误差大,可用N估算,方案的比较。
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xW
y
D
V R QC
F xF xD x
q↓ NT是以塔顶负荷增加为代价
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七、塔顶液相回流比的选择 R的影响
RNT、操作费
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(一)全回流与最少理论板数 全回流:塔顶上升蒸气冷
凝后全部引回塔
顶作为回流。 全回流的特点: D=0,W=0,F=0; L R D 两条操作线合二为一,与对角线重合。 N=Nmin
xA xA ( ) D a1a2 a N 1aW ( )W xB xB
N x xA ( ) D ( A )W xB xB
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第N块(再沸器) 塔顶全凝器
yA xA ( )1 ( ) D yB xB
N 1 2 W
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N min
yA xA ( )2 a2 ( )2 yB xB
yA xA ( )1 a1a2 ( )2 yB xB

yA xA 第N-1板 ( ) N 1 a N 1 ( ) N 1 yB xB
yA xA ( )1 a1a2 a N 1 ( ) N 1 yB xB
yA xA ( )1 a1a2 a N 1aW ( )W yB xB
V ' ( R 1) D (1 q )F V ' 操作费
q NT是以塔釜负荷增加为代价
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③R’一定,xF、xD、xW一定,q↓的影响
L V
L' 不变 ' V

推动力 NT
q=1 q>1 0<q<1 q=0 q<0 W
xq
F
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非理想物系平衡线
g
g
Rmin ag Rmin 1 gd
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(三)适宜回流比
R 对操作费用的影响: R V ,V ' 操作费用 R 对设备费用的影响: R NT (到一定程度下降缓慢)
QF QB QC QD QW QF QB 一定
分离任务一定,热进料,减少塔釜负荷 总输入热量一定,塔釜输入热量多,有利传质传热 ③R’一定,QB一定,QF↑(q ↓ ) R ↑, QC↑
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(二) R、 q和R’理论板数的影响
①q一定,R↑
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全回流时Nmin:
yn1 xn
第 1块
yA xA ( )1 a1 ( )1 yB xB
yA xA 第1块第2块 ( )2 ( )1 yB xB
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yA yA ( )1 a1 ( )2 yB yB
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第 2块
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S=V´
y
b=L´
b b x xb S S

过点(xb,0) 斜率:b/S
理论板数的求取
xW
xF
xD
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(二)两股进料的精馏塔
R xD xn І段: yn 1 R 1 R 1
F1, xF1
І s
D, xD L´´, xs
П段: V '' F1 L'' D
L´+S=V´+b
L´xn=V´yn+1+bxn
yn1
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y n 1
xD R xn R1 R1
xF q y x q 1 q 1
F, xF
V´,yn+1 S
D, xD
n L,xn´n+1 b, xb
L' b ' xn ' xb V V
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NT计算依据:终态
xD 、xWeRminR NT
Rmin x D yWe yWe xWe
R1
R2
xW2 xW1 工业间歇操作常为两种方式的结合。
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xD
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全回流的意义:开工、实验研究、设备异常或调试时, 便于控制。
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(二)最小回流比Rmin
p
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最小回流比 对于某一物系,在一定的分离任务下,所需理论板 为无穷多时所对应的回流比。 恒浓区(夹紧点)
N min
适用条件:双组分混合物,塔顶全凝器,塔釜间接加热。
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注意:
Nmin:包括再沸器;

1 N
x w =x F
D F
N min, F
x 1 x D F log 1 x x D F log
在p点前后气液两相浓度没有变化 ,即无增浓作
用。所以此区称作恒浓区,p点叫夹紧点。
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最小回流比的计算 作图法:
• 理想物系平衡线
Rmin Dh x D yp Rmin 1 ph x D xp
yq
p F
D
h
Rmin
xD y p yp xp
R V ,V ' 换热设备费用
总 费用
操作费用 设备费用
R (1.1 2) Rmin
Rmin R
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回 流比
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八、理论板的简捷计算法
R 、NT 、Rmin 、Nmin关系 关联图:吉利兰图
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R R min 左端: 0 R1
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NT的计算步骤: (1)由物系性质及分离程度定Rmin 、R; (2)计算全回流下的Nmin (图解法、芬斯克公式 )
R Rmin N N min (3 )由 N R1 N 1
(4)x=xF,定加料位置
R Rmin N N min 注意:吉利兰图可回归成 与 函数关系 R1 N 1
V '' y F1 xF 1 L'' x DxD
V´´, ys+1 F2, xF2 П Ш
s+1
DxD F1 xF 1 L'' y '' x V V ''
xF1 q1 y x q1 1 q1 1
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xF2 q2 y x q2 1 q2 1
W, xW2015-5-3化来自化工学院——化工原理19
九、精馏塔的操作计算(试差法) 十、直接蒸气加热及两股进料的精馏塔 (一)直接蒸汽加热的精馏塔 目的:处理某轻组分的水溶液,难挥发组分为水时, 直接蒸气加热,省再沸器
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NT的计算 精馏段操作线 q线 提馏段操作线 总物料衡算 易挥发组分
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q2 5 f2 7 W
q1 3 f1
D
共7块(含再沸器) 第3块为xF1加料板
第5块为xF2加料板 注意: • 斜率: І <П< Ш
L L'' L' '' ' V V V
xw
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xF2
xF1
xD
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