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《化工原理蒸馏》课件

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蒸馏的原理与流程
蒸馏原理
基于不同组分在汽化、冷凝过程中的物理性质差异,通过控制温度和压力,使 不同组分得以分离。
蒸馏流程
包括加热、汽化、冷凝、收集等步骤,通过优化流程参数,提高分离效果和效 率。
蒸馏在化工中的应用
01
02
03
石油化工
蒸馏是石油化工中常用的 分离方法,用于生产汽油 、柴油、煤油等。
02
数学模型通过建立数学方程来描述蒸馏塔内各相之间的传递和
反应过程,以便对蒸馏过程进行模拟和优化。
常见的蒸馏过程数学模型包括质量传递、动量传递和热量传递
03
模型,以及涉及化学反应的模型。
蒸馏过程的模拟软件介绍
01
蒸馏过程的模拟软件是用于模 拟和优化蒸馏过程的计算机程 序。
02
这些软件基于数学模型,通过 数值方法求解描述蒸馏过程的 偏微分方程,以预测蒸馏塔的 操作性能和优化设计。
蒸馏压力也影响蒸馏效率和产品质量。在 高压下,液体沸点升高,可分离沸点更接 近的组分。
蒸馏速率
回流比
蒸馏速率决定了蒸馏过程的效率。过快的 蒸馏速率可能导致产品质量下降,而慢速 蒸馏则可以提高产品质量和分离效果。
回流比是影响蒸馏效率和产品纯度的关键 参数。增大回流比可以提高产品纯度,但 也会增加能耗和操作成本。
新型塔板和填料的应用
采用新型塔板和填料可以提高蒸馏效率和分离效果,降低能耗和 操作成本。
强化传热传质技术
采用强化传热传质技术可以提高蒸馏效率,减小设备体积和操作成 本。
过程集成与优化
通过过程集成与优化,实现蒸馏过程的节能减排和资源高效利用。
04
蒸馏过程的模拟与计算
蒸馏过程的数学模型
01

第六章蒸馏PPT幻灯片课件

第六章蒸馏PPT幻灯片课件
精馏段 L1 L2 Ln L 提馏段 L1 L2 Lm L
恒摩尔流的假定成立的条件: 各组分的摩尔汽化热相等 气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略 塔设备保温良好,热损失可忽略
22
二、物料衡算和操作线方程
1、全塔物料衡算
总物料 F D W
加热 苯和甲苯
苯(沸点低) 易挥发组分 冷凝
甲苯
难挥发组分
苯组成较高的产品
2
蒸馏在化工中的应用 原油蒸馏: 汽油、煤油、柴油及重油 混合芳烃蒸馏: 苯、甲苯及二甲苯 液态空气蒸馏: 液氧、液氮 2、特点 可直接得到所需产品 吸收、萃取等需外加其他组分 适用范围广,可分离液态、气态或固态混合物 蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离 操作耗能较大
yA

p
0 A
p
xA
k A 相平衡常数
y A k A x A 相平衡常数表示
的气液平衡关系
露点方程
yA
pA0 p
p

p
பைடு நூலகம்0 A
p
0 A

pB0
8
(3)以相对挥发度表示的气液平衡方程
挥发度
vA

pA xA
vB

pB xB
对于理想溶液,符合拉乌尔定律有
vA

p
0 A
vB

p
0 B
相对挥发度 易挥发组分的挥发度与难挥发组分的之比
4
二、两组分理想物系的气液平衡
1、气液平衡相图 温度—组成(t-x-y)图 饱和蒸气线t-y 饱和液体线t-x 液相区、过热蒸气区、气 液共存区
泡点温度 泡点线 露点温度 露点线

化工原理—蒸馏ppt课件

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多组分精馏:例如原油的分别。
双组分精馏:例如乙纯-水体系的分别。
本章着重讨论常压下双组分延续精馏。其原理和计算方法可 推行运用到多组分体系。
气液两相的接触方式
延续接触〔微分接触〕:气、液两 相的浓度呈延续变化。如填料塔。
溶剂 溶剂
规整填料 塑料丝网波纹填料
散装填料 塑料鲍尔环填料
级式接触:气、液两相逐级接触传 质,两相的组成呈阶跃变化。 如板 式塔。
对非理想物系,气〔汽〕、液相的逸度服从以下方程:
fˆiG Pyii
fˆiL fiLxii
式中 i — 气〔汽〕相 i 组分的逸度系数; i — 液相 i 组分的活度系数; fiL — 纯液体 i 在系统温度、压力下的逸度。
fiLpi0i0exV piLP RT pi0
波印丁〔Poynting 〕
xA
P pB0 pA0 pB0
泡点方程〔bubble-point equation〕
理想溶液的汽液平衡——拉乌尔〔Raoult〕定律
xA
P pB0 pA0 pB0
因 poA、poB 取决于溶液沸腾时的〔泡点〕温度,所以上 式实践表达的是一定总压下液相组成与溶液泡点温度关系。
知溶液的泡点可由上式计算液相组成;反之,知组成也可由 上式算出溶液的泡点,但普通需试差。
根据相平衡常数的定义
Ki
yi xi
fiL i Pi
式中 i,i 的计算分别与气〔汽〕相组成和液相组成有关 ,相平衡常数 K 不仅与系统温度、压强有关,也与相组成 有关。要确定非理想物系相平衡关系有相当难度。
相平衡常数〔distribution coefficient〕
当系统压力较低,气相近似为理想气体时,气相逸度系数 i 接近于1,波印丁因子也接近于1,有

化工原理蒸馏PPT课件

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1
16
1. 利用饱和蒸气压计算气液平衡关系
在 一 定 的 压 力 下t fx
t gy
? 理想物系
在 一 定 的 温 度 下pAf x 理想物系 pBgx
p
A
pB
ห้องสมุดไป่ตู้
p
0 A
x
A
p
0 B
x
B
拉乌尔定律
理 想 物 系 的 t - x ( y ) 相 平 衡 关 系 :
对 理 想 物 系 , 汽 相 满 足 : P p A p B p0 AxpB 0(1x)
vA
pA xA
vB
pB xB
显 然 对 理 想 溶 液 , 根 据 拉 乌 尔 定 律 有 :
Ap0 A,BpB 0
什 么 是 相 对 挥 发 度 ?
相对挥发度
vA vB
pA pB
xA xB
yA yB
xA xB
显然对理想溶液,有:
p
0 A
p
0 B
y x 1( 1)x
8
液体混合物的蒸气压
10
§6.2 双组分溶液的气液相平衡
二元物系汽液相平衡时,所涉及的变量有:
温度t、压力P、汽相组成y、液相组成x等4个。
t, P, y
A
B
f C 2 2 2 2 2 t, x
溶 液 ( A+B)
加热
11
§6.2 二元物系的汽液相平衡
P 一定
B
露点线 汽相区
t-y
t 泡点线 两相区
露点线一定在泡点线上方。 杠杆原理: 力力臂 = 常数
t-x
L1
液相区
0
x 或y

本章主要介绍蒸馏的基本原理(共49张PPT)

本章主要介绍蒸馏的基本原理(共49张PPT)

由其泡点或露点计算确定。对液相则由泡点计算确定其
平衡常数 、泡点 及与之平衡气相组成 ,并

。对气相混合物,则由露点计算来确定
其 、 及。
第七页,共四十九页。
二元混合物相平衡关系
对于理想的二元混合物的相平衡(pínghéng)关系,由平衡 常 (pínghéng) 数表示,则有:
YA=KA.xA, KA =pA/P, yB=KB.xB, KB =pB/P
(10.27)
式( 10.27 )为提馏段操作方程常用表达式,亦为线性方 程,关联提馏段任意塔截面(jiémiàn)上,上升蒸气与流下液相组 成xn,yn+1 的关系。已知流下液相组成 ,即可由式 ( 10.27 )得来自n+1板上的蒸气组成 。
第二十五页,共四十九页。
若将精馏段及提馏段两操作线与平 衡曲线(y~x)同时(tóngshí)绘于同一 直角坐标中,如图10-7所示。精馏 段操作线如DC所示,提馏段操作线 如QW所示。
第三节 二元连续(liánxù)精馏的分析和计算
10-8 全塔物料(wùliào)衡算
应用全塔物料衡算可以找出经历塔顶、底 的产量与进料量及各组成之间的关系。如 图10-5所示。令:
F为料液流量;D为塔顶产品(馏出液) 流量;W为塔底产品(釜液)流量;ZF 为料液组成;xD、xW为塔顶、底产品的组成。
本章重点:
·连续精馏过程的基本原理及过程描述的基本方法 ·二元精馏过程的设计以及精馏过程的操作分析与诊断 ·精馏过程的塔设备
第三页,共四十九页。
第一节 二元物系的气液平衡(pínghéng)
a. 气液相平衡
b. 在一封闭容器中,如图6.1.1所示。在一 定条件下,液相中各组分均有部分(bùfen)分 子从界面逸出进入液面上方气相空间, 而气相也有部分(bùfen)分子返回液面进入液 相内。经长时间接触,当每个组分的分 子从液相逸出与气相返回的速度相同, 或达到动态平衡时,即该过程达到了相 平衡。平衡时气液两相的组成之间的关 系称为相平衡关系。它取决于体系的热 力学性质,是蒸馏过程的热力学基础和 基本依据。

六章节蒸馏-PPT精选.ppt

六章节蒸馏-PPT精选.ppt
logpo A B t C
07级制药工程《化工原理》
11
二、拉乌尔定律 Raoult’s law
拉乌尔定律:在一定温度下,溶液上方某组分的平衡 分压等于此组分在该温度下的饱和蒸汽压乘以其在溶
液中的摩尔分率。 即 pA = p0AxA
理想溶液:在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律。在 这种溶液内,组分A、B分子间作用力与纯组分A的分 子间作用力或纯组分B的分子间作用力相等。
第六章 蒸馏
07级制药工程《化工原理》
1
概述
1. 蒸馏在工业上的应用 1)石油炼制工业 (原油 汽油、煤油、柴油等); 2)石油化工工业(基本有机原料、石油裂解气等分 离); 3)空气的分离(氧气、氮气的制备); 4)食品加工及医药生产。
精馏装置
07级制药工程《化工原理》
4
2. 蒸馏的目的和依据
17
(二)理想溶液的t-x-y关系式
1、温度(泡点)-液相组成关系式
理想溶液服从拉乌尔定律,在一定温度下,汽液相
达到平衡时,气相中组分A、B的分压: pA 、pB 与液相组成xA,xB的关系分别为:
pA= pAo . xA pB=pBo .xB
由道尔顿分压定律:
p = pA + pB pA = pAoxA = pAox
示混合物的平衡温度t与液相组成x之间的关系,称为饱和液体线(液相线) (泡点线)。
3个区域:液相区:代表未沸腾液体;过热蒸汽区:代表过热蒸汽;汽 液共存区:代表汽液同时存在。
2个端点:tA、tB代表纯A、07级纯制B药工组程分《化的工原沸理点》 。
14
t/C
气相区
露点
两相区
露点线
S
V
L

化工原理 PPT 蒸馏

化工原理 PPT  蒸馏

与t(泡点)~ x间的计算类似, t(露点)~ y间的计算也有两 种类型,算法也类似。其中已知总压p及气相组成y、求露点t 的计算也要用试差(或迭代)法。
(3)气液两相平衡组成y ~ x间的关系式 把拉乌尔定律代入道尔顿分压定律可得:
0 pA pA x y p p
0 pA K p
y Kx
蒸馏的分离对象:均相的液体混合物 蒸馏分离的介质:实现部分汽化与部分冷凝所需的热量及冷量 蒸馏分离的依据:混合液体中各组分挥发度不同 将液体混合物加热沸腾使之部分气化必有yA> xA或yB < xB; 将蒸汽混合物冷却使之部分冷凝必有xB > yB 。上述两种情况所 得到的气、液相组成均满足
气相中A组分 的摩尔分数 液相中A组分 的摩尔分数
④ 液体的正常沸点(蒸汽压等于101.3kPa时的温度)较
低,表明在同一温度下其蒸汽压较高,故理想溶液两组分挥 发的难易也可以用其沸点的高低来表示,沸点差越大,则相 对挥发度也越大。
6.2.5 非理想溶液
(1)正偏差溶液
aAB<aAA,aAB<aBB,即
异 分子间的排斥倾向起了主 导作用,使溶液的两个组 分的平衡蒸汽压都比拉乌
6.2.2 两组分理想物系的气液平衡
(1)液相组成x与液相温度t (泡点)关系式
理想物系包括两个含义: ①液相为理想溶液,服从拉乌尔定律:
液相上方A组分 的蒸汽压 液相中A组分的摩尔分数
0 p p x A A A
(6-1)
在溶液温度t 下纯 组分A饱和蒸汽压 液相上方B组分 的蒸汽压 液相中B组分的摩尔分数
注意:式中p0的单位为kPa,温度t 的单位为℃。
泡点t与液相组成x之间的计算类型及算法有哪些呢?

化工原理蒸馏PPT

化工原理蒸馏PPT

测数据或用安托因(Antoine )方程 进行推算:
p P
0 A
0 P pB 0 p0 p A B
B ln p A t C
0
2 用相对挥发度表示的气液平衡关系
对于混合液中的某一组分 i,挥发度i 定义为:
pA vA xA
vB pB xB
显然对理想溶液,根据拉乌尔定律有:
t f x
理想物系
?
理想物系的 t-x(y)相平衡关系:
0 对理想物系,汽相满足: P p A pB p 0 x p A B (1 x )
0 P pB x 0 0 p A pB pA p0 Ax y P P
0 p0 A 、 p B 仅与温度 t 有关,可采用实
纯组分的饱和蒸气压仅与温度 t 有关,可采用实测数据或用安托因 (Antoine)方程进行推算:
B ln p A t C
0
液体的饱和蒸气压是表示液体挥发能力的一种属性。 液体的挥发能力越大,其蒸气压就越大。
什么是挥发度?
对于纯液体,可以用蒸汽压 p0 大小表示其挥发度
对于混合液中的某一组分 i,挥发度i 定义为:
α的大小反映了混合液分离的难易程度。
表1
t, 0C
苯-甲苯物系的相对挥发度随温度的变化关系
80.1 760 292 2.60 84 856 334 2.56 88 963 381 2.53 92 1081 434 2.49 96 1210 492 2.46 100 1350 556 2.43 104 1502 627 2.40 108 1668 705 2.37 110.6 1783 760 2.35
液体混合物的蒸气压
1、对于二组分混合液,由于B组分的存在,使得A组 分在汽相中的蒸气分压比其在纯态下的饱和蒸气压 要小。
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p
0 A
=116.9kPa,
pB0=45.8 kPa。求得
xA
P pB0
p
0 A
pB0
0.78 0.8
重设t=84.5 ℃,重复上述计算,可得 pA0=115.2 kPa,
p
0 B
=45
kPa,求得
xABiblioteka P pB0p0 A
pB0
0.802 0.8
说明所设温度正确,且 p=A0 115.2kPa,故 y 0.9
液体的蒸 馏
——沸点不同的液体混合物的分离
混合物的分类: 非均相物系(气固相混合物) 均相物系(液体混合物、气体混合物等)
均相物系分离的条件: 依据物系中不同组分之间的某些性质差异。
传质分离过程的概念: 将物质在相间的转移过程称为传质(分离)
过程。 常见的传质分离过程有精馏、吸收、萃取等。
蒸馏分离的对象:液体混合物的分离 利用被分离液体之间挥发度的差异, 采用加热的方式 在一定范围遵循拉乌尔定律
xA
P
p
0 B
p
0 A
p
0 B
0.26
yA
p
0 A
P
xA
0.46
已知双组分混合液中,苯(A)占80%,甲苯占20%(摩尔百
分率)。试求常压下与该液相相平衡的汽相组成及温度。苯、
甲苯的饱和蒸汽压可按上例中的Antoine公式计算。
解:由已知x=0.8,P=101.3 kPa,汽相平衡组成可利用
蒸馏过程的特点:
10 蒸馏过程 将液体溶液加热至沸腾,液体便汽化,由于溶液
中各组分的挥发性不同,即蒸汽压不同,产生的所 相与液相组成便不同,易挥发的组成较多地进入气 相,而难挥发组分则较多的留在液相,于是,由原 来单一的液体溶液分成接触的浓度不同的汽液两 相,——这样便实现了组份的初步分离——这种分 馏原理叫蒸馏原理,根据蒸馏原理而设计的各种分 离操作都属于蒸馏过程,常见的的蒸馏过程有闪蒸, 简单蒸馏、连续精馏和间隙精馏等。
气、液平衡示意图
双组份物系的汽液相平衡
一、理想物系的汽液相平衡 1)理想物系——其液相为理想溶液,A、B组分均服从拉乌尔定律, 其气相为理想气体,服从理想气体定律及道尔顿分压定律的物系。
2)相律的应用
为使体系的平衡状态具有确定性,应由体系的自由度F决定,而
平衡状态体系自由度由相律可得 自由度=组分数+2-相数 = 2 + 2 – 2 = 2(二组分气液平衡本系) 对二元体系,在总压P, 温度t,气相组成YA(成YB)及液相组
试求总压力为101.3 kPa下,苯一甲苯溶液在100 ℃时的汽、 液相平衡组成。该溶液为理想溶液。
解:将t=100℃=373 K代入上述安托因方程,可分别求得
p
0 A
=1344
mmHg=179.2
kPpaB0;
=554 mmHg=73.86
kPa.
又P=101.3k Pa,得两相组成x,y(摩尔分数)
4、 在汽液相等温, 总压为P时,由P =PA +PB
导出关系: P = PA˚xA + PB˚(1- xA)
(1)
xA = (PA/P) =(P –PB˚)/(PA˚ – PB˚) ( P〈104 时可视为理想气体〉
xB =1-xA
(2)
以及 yA = PA˚·xA/ P , YB = PB˚·xB/ P (3)
式中,A、B、C为常数,依组份而定,其值可由物性数据手册 查得. P˚-该组份在温度t时的饱和蒸汽压(P˚/mmHg) T——温度˚C
例:苯(A)—甲苯(B)液相混合物可视为理想溶液,此两 组份的安托因方程分别为:
ln
p
0 A
15.9
2788.5 t 52.36
ln
p
0 B
16.014
3096.5 t 53.67
20 蒸馏物系:分为二元和多元蒸馏
二、蒸馏在工业中的应用举例
工业上大规模生产一般应用连续蒸馏,其应用 比较广,如原油蒸馏以取得汽油、煤油,柴油等不 同组成的多种产品,石油化工中乙烯、乙烷的分离, 液态空气蒸馏取的高纯度的02、N2、Ar等,以及 乙醇~水溶液液蒸馏取得高浓度乙醇溶液等。
在工业中,生产规模较小或不同阶段原料有改 变的情况下,间隙蒸馏使用的很多,间隙精馏是分 批性操作的,如从杂醇油中蒸出,间隙精馏用得较 多,间隙精馏用于进行某溶液的精馏实验研究时, 比较灵活。
PA~x A,PB ~x B,P~x的图线如 图。
图中如果已知XA,则由XA与P~XA 图线相交得P(总压),与PA~XA, 或PB-XA相交,分别得XA时的PA和 PB
b.安托因(Antoine)方程,各纯组份的饱和蒸汽压与温度 的关系可由安托因方程算得,安托因方程为:
ln PO A B T C
计算:
由已知x=0.8,P=101.3 kPa,汽相平衡组成可利用计算:
yA
p
0 A
P
xA
饱和蒸汽压和温度的关系已知,为求
p
0 A
,需先确定温度t

xA
P
p
0 B
p
0 A
p
0 B
,故 0.8
P pB0
p
0 A
p
0 B
。此式可作为试差计算中所
设温度是否正确的判据。
假设t=85 ℃,由上述安托因方程可求得
由于PA˚ 以及PB˚是体系温度t的函数,所以对二元理想体系,只 需应用(2)、(3)即可根据两个已知参数计算出另两个未知 参数
温度t时,理想物系的汽液平衡时的 “P-x”和“t-x-y”关系图线
“P-X” 关系图线:其中 PA=PA˚x A PB=P B ˚ (1- x A), P =PA +PB = PA˚xA + PB˚(1- xA)
双组份物系的汽液相平衡
(1) 气液相平衡 在一封闭容器中,如图1.2.1所 示。在一定条件下,液相中各组 分均有部分分子从介面逸出进入 液面上方气相空间,而气相也有 部分分子返回液面进入液相内。 经长时 间接触,当每个组分的 分子从液相逸出与气相返回的速 度相同,或达到动平衡时,即该 过程达到了相平衡。 平衡时气液两相的组成之间的关 系称为相平衡关系。它取决于体 系的热力学性质,是蒸馏过程的 热力学基础和基本依据
成XA、XB中,只需确定二者,则气液平衡状态便被确定。
3)平衡的溶液相中各参数的数量关系 1、液相中XA + XB = 1 2、气相中P = PA = PB
YA = PA/P YB = PB / P YA+YB = 1
3、拉乌尔定律 PA=PA0×XA 浓度大时,纯A的饱和蒸汽化 PB=PB0×XB
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