《化工原理》第九章 蒸馏3讲
化工原理09--蒸馏
层 塔 板上 上层 升塔 蒸板 汽下 的降 组液 成体 间的 的组 关成 系和 下
操 作 线 方 程 的 物 理 意 义 ：
提馏段操作线方程
31
一精馏塔用于分离乙苯-苯乙烯混合物，进料量 3100kg/h，其中乙苯的质量分率为0.6，塔顶、底 产品中乙苯的质量分率分别要求为0.95、0.25。 求塔顶、底产品的质量流量、摩尔流量。
1、保持回馏比恒定 根据精馏段的操作线 方程，其斜率不变。
斜率 =R/R+1
xwe
xw1
xde
xd1
2、保持馏出液组成恒定
因回流比不断增大， 精馏段操作线的截 距不断减小。
63
xwe xw1
xd
第六节
特殊精馏
一、水蒸气蒸馏：
用于易分解而与水又 不互溶，或要求分离 压力不易达到的体系。 d 在分离的气相： P=pA+pw f
47
48
3、逐板计算法求理论塔板数：
平衡关系： y=x/（1+（ -1）x），x=y/（y+ （1-y））
精馏段操作线方程： y=Rx/（R+1）+xD/（R+1）
提馏段操作线方程： y=L’x/（L’-W）+L’xW/（L’-W）
反复使用平衡关系和操作线关系即可求得理论塔板数
y1=xD 平衡关系 精馏段操作线方程 y’1 提馏段操作线方程 y2 x1 x2
组成量的关系满足 杠杆定律。
17
简单蒸馏的计算： 蒸馏釜的生产能力，根据热负荷 和传热能力 计算。 馏出液、残液的浓度与馏出量（或残留量） 之间的关系。
物料衡算 相平衡关系
18
三、简单蒸馏的计算： 在釜内某一瞬时，液体量为W，经微分时间dt 后，残液量为（W-dW），液相组成由x降为 （x-dx），气相组成为y。 对dt时间作易挥发组分的物料衡算： Wx=（W-dW）（x-dx）+ydW dW = dx W y-x 积分限为W=W1，x=x1；W=W2，x=x2， 1、溶液为理想溶液，得： lnW1/W2 =[1/(-1)] ln[x1(1-x2)/x2(1-x1)]+ln[1-x2/1-x1] 由:x1=A1/W1, x2=A2/W2 得:A1/A2=(B1/B2) W1=A1+B1,W2=A2+B2
《化工原理蒸馏》课件
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
化工原理蒸馏
化工原理蒸馏
蒸馏是一种重要的化工分离方法，利用物质的不同挥发性使其分离纯化。
蒸馏过程中，液体组分根据其挥发性差异在加热的条件下先蒸发，然后再经过冷凝回收成液体。
在蒸馏过程中，会产生不同的馏分，从而实现物质的分离和纯化。
在蒸馏中，首先将混合物加热至使其中的较易挥发组分蒸发并进入冷凝器，然后通过冷却将其转化为液体并收集。
而不易挥发的组分则在蒸馏瓶中富集，进一步提高纯度。
这样通过连续蒸发和冷凝，直到从混合物中逐渐分离出所需的纯组分。
蒸馏技术在石油、化工、制药等领域具有广泛的应用。
例如在石油炼制过程中，原油经过初次蒸馏分离得到不同沸点范围的馏分，例如天然气、汽油、柴油、液化石油气等。
而在制药过程中，蒸馏被用来纯化药物原料以去除杂质。
蒸馏的效率取决于诸多因素，包括温度、压力、液体性质和设备设计等。
不同的物质对于温度和压力的要求也不同，因此需要根据实际情况进行调整。
同时，蒸馏设备的设计也会影响蒸馏效率，例如塔板和填料的选择。
总之，蒸馏是一种重要的化工分离技术，能够实现混合物中的组分分离和纯化。
它在石油、化工、制药等领域具有广泛应用，并且可以根据具体情况进行调整以达到最佳效果。
化工原理课件第9章：蒸馏
2.1 理想物系的汽液相平衡
2.1.4 t ~ x( y) 图和 y ~ x图
1. t~x(y)图 在恒定的总压下，溶液的平衡温度随组成而变， 将平衡温度与液（汽）相的组成关系标绘成曲线图， 该曲线图即为t-x(y)图。
化工原理——精馏
汽相区 露点 泡点
两相区
露点线 x1 泡点线
y1 液相区
0.43
注：
• • 含再沸器 所需理论板数最少 • 仅适用于理想溶液
化工原理——精馏
9.4 双组分连续精馏塔的计算 4.9.2 最小回流比
挟点
相同物系，分离要求一定，q越小，Rmin越大； 相同物系，xF及q一定，xD越大，Rmin越大。 化工原理——精馏
最小回流比 三种特殊的进料状态
x y 1 ( 1) x
xF
化工原理——精馏
9.4 双组分连续精馏塔的计算 4.9.1 全回流和最少理论塔板数
y1
L L R D 0
xD
操作线的斜率和截距分别为：
R 1 R1
特点： 操作线方程为：
xD 0 R1
yn1 xn
化工原理——精馏
9.4 双组分连续精馏塔的计算 4.9.1 全回流和最少理论塔板数 Fenske方程：
化工原理——精馏
连续操作流程:
精馏段
提馏段
化工原理——精馏
9.4 双组分连续精馏的计算 4.1 计算的基本假定 1. 理论板的假定
• 离开该板的汽液两相组成互成平衡，温度相等； • 塔板上各处的液相组成均匀一致。
化工原理——精馏
9.4 双组分连续精馏的计算
4.1 计算的基本假定
2. 恒摩尔流假定 （1）恒摩尔汽流
斜率
化工原理-9章液体精馏-课件PPT
两相区特点：当两相温度相同时 y > x 当组成相同，t露点>t泡点
t/C
在总压一定的条件下，将组成为 xf
的溶液加热至该溶液的泡点 TA，产
2
9.1 概 述
工业乙醇的蒸馏（有机化学实验）
3
思考：混合物的分类？ 均相混物：物系内部各处物料性质均匀而且不存在相界面的
混合物。 化工生产过程中所遇到的物料有许多是两个或两个以上 组分的均相混合物。
如：石油、空气、粗甲醇
4
蒸馏操作在工业生产中的应用
5
世界六大蒸馏酒的制备 白兰地(Brandy)、威士忌(Whisky)、伏特加(Vodka)、
N ——组分数 φ ——相数
一定压力下: 组成xA(yA)与温度t存在一一对应关系； 气液组成之间xA~yA存在一一对应关系。
21
二、 拉乌尔定律（ Raoult’s Law）
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”。
填料塔
规整填料 塑料丝网波纹填料
散装填料 塑料鲍尔环填料
19
9.2 双组分溶液的气液相平衡
9.2.1 双组分理想物系的气液相平衡
理想物系：液相为理想溶液，气相为理想气体且服从 道尔顿分压定律的物系。
理想液体：没有黏性、不可压缩的液体。 理想气体：严格遵从气体状态方程的气体 。 道尔顿分压定律：理想气体混合物的总压力为各组元
原料液 加热器 减压阀 Q
塔顶产品
yA
闪 蒸 罐 xA
特点：闪蒸是连续、稳定的单级蒸 馏程，生产能力大，不能得 到高纯产物，常用于只需粗 略分离的物料。
化工原理第09章01改-精品文档
F=N –Φ + 2 = 2 – 2 + 2 = 2
参数: p , t , yi , xi ； y~x
p 一定，F=1，故: x (y) ~t 一一对应
9.2.1.2 液相组成与温度（泡点）关系式
0 p p x f ( t ) x A A A A A
0 p p A Ax Aγ A
0 p Bp Bx Bγ B
γA ， γ B 分别为组分A，B的活度系数
p xA γA 当总压不太高时，有：yA p 当偏差达到一定程度时，会形成恒沸物。
0 A
活度系数可以用实验数据关联： 常用的关联式有范拉（Van laar）方程， 马古斯方程（Margules）。
0 0 p p / x x / x B B B p B B B
3)对物系相对挥发度相差不大（操作温度范围） 4)相差较大,但不超过30% ( ) x 1 2 1 5)α 越大平衡线离对角线越远，容易分离。
1 m ( 1 2) 2
9.2.2 非理想物系的汽液相平衡 非理想物系（R） 9.2.2.1 非理想溶液
略去二阶无穷小量，则 dW dx W yx x1 dx W 积分 ln 1 x2 y x W 2 相平衡方程式 y f (x)
9.3.2.2 简单蒸馏的过程计算
d x x )x 2 f (x αx 理想溶液 y 1 (α 1) x W ln 1 W 2
x 1
W 1 x 1 x 1 1 2 ln ln α ln W 1 1 x 2 α 2 1 x
e
9.3.1.2 平衡蒸馏过程的计算
化工原理蒸馏PPT课件
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
化工原理 第九章 蒸馏
电
歇精馏、恒沸精馏、萃取精馏、反应精馏等等。
子
课
件
2
返回
西 9.2二元物系的气液相平衡
安 交 根据相律，用于描述相平衡物系的自由度数 应N f该满足一下关系式：
大
Nf C2
一、理想物系的气液平衡
化
工 原
对较易挥发组分A与较难挥发组分B形成的A、B溶液来说，它们之
返回
9.4 二元连续精馏的分析和计算
西 9.4.1全塔物料恒算
安 从整体来看，无论塔内的操作状况如何，连续精馏过程的加料、馏出 交 液、釜液的流率和组成受到全塔物料恒算关系的约束。
大 对图９－９所示的二元连续精馏塔作物料恒算，有
化 总物料恒算
F DW
工 易挥发组分物料恒算 原 馏出液产率 理 电 挥发组分：
西
安
交 9.3.1简单蒸馏
大
简单蒸馏的基本流程如
2
图所示。一定量的原料液投
化 入蒸馏釜中，在恒定压力下
工 加热气化，陆续产生的蒸汽
1
原
进入冷凝器，经冷凝后的液 体（又称馏出液）根据不同
理 电
要求放入不同的产品罐中。 因上述流程很简单，故称其 加 热 蒸 汽 为简单蒸馏，它是较早的一
3A
3B
3C
子 种蒸馏方式。
子
课
p。A p。B
件
yA / xA yB / xB
4
返回
西 三、非理想物系的气液平衡
安 根据溶液的蒸汽压偏离拉乌尔定律的方向，一般可将非理想溶液分 交 成两大类：
大 １、正偏差溶液
化 当异分子间吸引力 fAB 小于同分子间吸引力 fAA 和 fBB 时，溶液中组分的
化工原理之蒸馏培训课件
化工原理之蒸馏培训课件1. 蒸馏的基本原理蒸馏是一种通过控制液体的汽化和冷凝来分离混合物的常用技术。
在蒸馏过程中，通过对混合物加热，使其蒸发，然后将蒸汽通过冷凝器冷凝，生成纯净的组分。
1.1 蒸馏的基本过程蒸馏可以分为以下几个基本过程： - 加热：将混合物加热到使其中的易挥发组分蒸发的温度。
-蒸发：易挥发组分随着蒸汽脱离混合物。
- 冷凝：将蒸汽通过冷凝器冷凝成液体。
- 收集：将冷凝后的液体收集。
1.2 蒸馏的作用蒸馏技术可以用于以下几个方面： - 分离纯净组分：通过蒸馏，可以将混合物中的组分分离出来，得到纯净的单一组分。
- 浓缩液体：通过蒸馏，可以将溶液蒸发浓缩，得到更浓的溶液或者固体。
- 去除杂质：通过蒸馏，可以将混合物中的杂质分离出去，得到纯净的物质。
2. 蒸馏的分类根据不同的实际应用和具体工艺条件，蒸馏可以分为以下几种分类：2.1 常压蒸馏常压蒸馏是一种在大气压下进行的蒸馏过程，常用于液体分离和某些化学反应的应用中。
常压蒸馏的特点是操作简单，但分离效果较差。
2.2 精馏精馏是一种利用物料在不同温度下汽化和冷凝的特性进行分离的技术。
精馏相对于常压蒸馏来说，可以得到更高纯度的产品。
精馏过程中，通常会采用多个分馏塔，每个分馏塔的操作压力和温度都不同。
2.3 水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏是一种利用水蒸气的汽化和冷凝过程进行分离的技术。
水蒸气蒸馏广泛应用于精制石油产品、生物制药、食品加工等领域。
水蒸气蒸馏可以提高分离效果，得到更高纯度的产品。
3. 蒸馏的设备和操作在蒸馏过程中，涉及到一些常用的设备和操作方法。
3.1 蒸馏塔蒸馏塔是进行精馏蒸馏的主要设备，常用于分离液体混合物。
蒸馏塔通常由填料层和塔板组成，通过塔板和填料的结构，可以增加液体和气体之间的接触面积，提高分离效果。
3.2 冷凝器冷凝器是将蒸汽冷凝成液体的设备，常用于蒸馏过程中收集纯净组分。
冷凝器通常采用冷却水循环或冷却剂来降低蒸汽的温度并冷却。
化工原理蒸馏
化工原理蒸馏
蒸馏是一种常用的分离技术，在化工工艺中广泛应用。
它通过利用液体混合物的不同沸点差异，将液体混合物分离成组成相对纯净的组分。
蒸馏过程中，液体混合物首先被加热至使得其中组分开始蒸发。
蒸气进入蒸馏塔，通过与冷凝在塔顶的冷却介质接触，发生冷凝，而后与塔内回流液体混合物进行质量和热量的交换。
这种热量和质量的交换使得高沸点组分向下方下降，而低沸点组分则向上升腾。
在蒸馏塔的上部，收集到的冷凝液体称为顶产物，中间的蒸馏液称为塔底产物。
通过逐步加热混合物，我们可以连续地收集不同沸点组分，并达到分离的目的。
在进行蒸馏操作时，需要考虑几个重要因素。
首先是选择适当的塔设计。
蒸馏塔的设计取决于混合物的性质和所需分离的组分。
其次是控制好供热的方式和力度，以确保达到适当的沸点差，使得分离过程更为高效。
此外，在实际操作过程中，还需要对蒸馏塔进行不断的操作和参数调整，以达到最佳的分离效果。
蒸馏作为一种常用的分离技术，在石油、化工等行业得到广泛应用。
通过蒸馏可以分离出石油中的汽油、柴油等燃料，也可以分离出化学反应中产生的不同组分。
不仅如此，蒸馏还可用于酒精的提取、水的纯化等领域。
总之，蒸馏是一种重要的分离技术，通过利用液体混合物的沸点差异，实现组分的有效分离。
在化工工艺中的广泛应用使得蒸馏具有重要的实际意义和理论价值。
化工原理-蒸馏
0
x或y
量 浓度差
L2
A 即：液相量L1=汽相量L2
pA A pA0
1 xA
A
t
§9.2 二元物系的汽液相平衡
说明：
（1）相平衡曲线必落在对角 线的上方；Why？ 因为yx
y1
y x 1( 1)x
（2） 越远离1，也就愈
有利于蒸馏操作---------- y
越大，相平衡曲线偏离对
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 v A vB
pA pB
xA xB
yA xA yB xB
显然对理想溶液，有：
p
0 A
p
0 B
y x 1( 1)x
满 足 理 想 气 体 状 态 方 程 、 道 尔 顿 分 压 定 律
1、理想溶液
p A P A yp B P BP y p A p B
在全部浓度范围内都服从拉乌尔定律的溶液称为理想溶液。
在组分A、B组成的理想溶液中，则有： fAAfBBfAB
只有物性和结构相似，且分子大小也相近的物系才符合 拉乌尔定律，如苯－甲苯、甲醇－乙醇、烃类同系物组成 的溶液等等
t gy
溶 液 （ A+B） 加热
pAP yfx,t 在 一 定 的 温 度 下 pAfx
p B P 1 y g x ,t
pBgx
§9.2 二元物系的汽液相平衡 一、理想物系的汽液相平衡
汽 相 为 理 想 气 体 、 液 相 为 理 想 溶 液 的 体 系 ， 称 为 。
化工原理蒸馏方式讲解
F
W
D
F
B
2个方程
F,xF
y
x
D, xD
W,XW 3个未知数
加热
A
XW
xF
xD
x或 y
二、简单蒸馏
（2）微分物料衡算式：
设某一时刻釜液量为L，kmol，组 成为x，与之平衡的汽相组成为y。
设经微分时间段d 后，蒸出的釜液 量为dL。在d 时间内对易挥发组分A 作物料衡算，（参考课本）有：
dW y
Wx
F D W
F系：y D
xW 1 ( 1)xW
1个方程
高压
杠杆原理：
W x x D y x 定义：
F
W
D
F 液相分率 q L
F
汽相分率 f V F
D yD
P t
W xW
t B
xW
xF
x或y
A yD
例1：
在常压下对两组分进行平衡蒸馏，xF=0.5，气化率为60% 常压下该混合液的平均相对挥发度为2.16。试求：釜残液组 成和馏出液的组成
单蒸馏的最终温度相同，则简单蒸馏与平衡蒸馏相比： 分离效果如何？产品量孰大？
t
答：简单蒸馏分离效果好，但产量小。
B
A
x2
x1=x1xF
x或y
yD xD
为什么利用多次简单蒸馏或多次平衡蒸馏操作 能耗大！
实现物系的高纯度分离是不经济的?
设备投资大！
产品量小！
W1,x1
y x 加热
WD, xD
简单蒸馏
W1,x1
yt
提
L
馏
段
平衡级
冷凝器
馏出液
回流
理论板(平衡级)
化工原理第九章蒸馏
1206 .35 log p 6.023 95 220.24 pA 157.1kPa
A
1343 .94 log p 6.078 95 219.58 pB 63.95kPa
B
用Raoult定律和Dolton分压定律求平衡组成，即
o o P pA xA pB (1 xA ) 157.1xA 63.95(1 xA )
0 B 0 B
⑵ 理想气体 Dolton分压定律 pA=PyA Raoult定律 pA=pA0xA
P P PP yA xA 0 P P PA P
0 A 0 A
0 B 0 B
露点方程
⑶ t-x （或y）图与 y-x图 在P=const下，y(或x)～t关系可以在t～x,y图上表示。 t～x，y图分析：
y
B
yE yC 1.0
x
二、挥发度与相对挥发度α
1.挥发度定义：
pA pB B A xB xA
vA p A / xA 2.相对挥发度定义： vB p B / xB
对理想气体（低压下） pi=Pyi
3.相平衡方程： 对双组分物系
yA /xA yA /yB yB /xB xA /xB
混合液加热──节流(p↓)──部分 汽化(yA>xA)──部分分离 过程特点：系统各处的组成、温度恒定 t ──稳态过程。 x xF y F xF
V y
L x
x
（2）简单蒸馏
原料液在蒸馏釜内加热部分汽化(yA>xA)
过程特点：系统各处组成、温度随时间变化
──间歇过程(非稳态)
冷凝器 t
蒸 馏 釜
接受槽 x2 x1 y2 y1
化工原理第九章液体精馏-精品文档
精馏操作的费用和操作压强 操作费用--液体气化需要热量(蒸汽),气体冷凝需要冷量(冷却 水); 设备费用--塔器的投资,由塔直径和塔板数(塔高)确定; 操作压强高—设备要求高,但对低沸点物质可用一般冷却介质; 操作压强低—需要真空设备,但适用高沸点和热敏性物质; 9.2 双组分溶液的气液相平衡 9.2.1 理想物系的气液相平衡 气液两相平衡共存时的自由度 N 2 2 2 2 2 相律 F 1)液相(或气相)组成与温度间一一对应关系; 2)气,液组成间的一一对应关系. 双组分理想物系的液相组成—温度(泡点)关系式 1)液相为理想液体(组分分子结构相似),服从拉乌尔定律; 2)气相为理想气体(低压气体),服从道尔顿分压定律.
1 2
量，得 y f (x) y
x 时， 1 ( 1 ) x
1
x1 1 x2 Ln Ln 1 x2 1 x1 W 1 x 1 W 2x (W 1 W 2 ) y W 2 ( x1 x 2 ) W1W2
气相产品混合组成： y x1
相平衡方程： 泡点方程： 联立可求解
y，x，泡点温度te。
9.3.2 简单蒸馏
设时刻
时，各类变量为
W ， x， dw ， dx ，则： dw dx W y x
d 时间后，变化了
Wx ydw ( W 小 相平衡方程 联立积分求解，当 W 得： Ln W
活度系数是温度和组成的函数可以通过活度系数关联式求得 , 各种关联式中的模型参数由实验数据拟合.
见图9－6，图9－7，图9－8，图9－9，图9－10
在中高压条件下, 需通过状态方程求取逸度系数.
总压对相平衡的影响 混合物的泡点越高,各组分挥发度的差异越小. 因此总压增高, 泡点上升, 相对挥发度减小,分离困难. 当压强大于轻组分的 临界压强时，气液共存区 缩小，分离只能在一定范 围内进行，不能得到轻组 分的高纯度产品。
化工原理学--蒸馏
化工原理学–蒸馏引言蒸馏是化工过程中常用的一种分离技术，通过对混合物进行加热使其产生蒸汽，再将蒸汽冷凝得到纯净物质的方法。
在化工领域，蒸馏广泛应用于石油和化学工业中，用于分离液体混合物中的组分。
蒸馏原理蒸馏是基于物质的不同沸点而进行的分离技术。
在一种混合物中，不同成分具有不同的沸点，通过加热可以将低沸点成分转变为蒸汽，然后再通过冷凝将蒸汽转变为液体，从而实现纯度较高的分离。
在蒸馏过程中，需要一个蒸馏塔来进行操作。
蒸馏塔通常由一个加热器、塔板和冷凝器组成。
混合物首先被加热，在塔板上产生蒸汽。
蒸汽在塔板上与冷凝液进行接触，使其冷凝并收集。
这样，高沸点成分留在塔板上，而低沸点成分则以蒸汽的形式进入上层。
通过逐层重复这个过程，可以实现对混合物中各成分的分离。
蒸馏的分类蒸馏可以根据不同的条件和原理进行分类。
常见的蒸馏方法包括常压蒸馏、减压蒸馏、真空蒸馏等。
1.常压蒸馏：常压蒸馏是在常压条件下进行的蒸馏过程。
常压蒸馏适用于沸点较低的液体混合物，其中低沸点成分可以轻松转化为蒸汽。
2.减压蒸馏：减压蒸馏是在降低环境压力的条件下进行的蒸馏过程。
通过降低环境压力，可以使高沸点成分在较低温度下转化为蒸汽，从而减少热量的需求。
3.真空蒸馏：真空蒸馏是在低于大气压的条件下进行的蒸馏过程。
真空蒸馏适用于高沸点液体或易分解的物质，可以避免在较高温度下进行加热，从而减少热敏感成分的损失。
蒸馏的应用蒸馏作为一种常用的分离技术，广泛应用于石油炼制、化学工业、食品工业等领域。
1.石油炼制：蒸馏在石油炼制过程中起到了至关重要的作用。
通过蒸馏，可以将原油中的各种成分分离出来，例如汽油、柴油、润滑油和残渣等。
这种蒸馏过程被称为石油精馏。
2.化学工业：在化学工业中，蒸馏被广泛用于分离和纯化化学品。
例如，通过蒸馏可以从反应产物中分离出目标产品，并去除杂质。
3.食品工业：蒸馏也在食品工业中得到应用。
例如，酿酒过程中的蒸馏可以用于分离酒精和水，从而提高酒精的浓度。
化工原理09--蒸馏
编制：廖杰
1
蒸馏：利用混合溶液中各组分沸点不同（或挥发 性不同）将其加热进行分离的操作。 一、蒸馏的应用： 1、分离均相液体混合物，获得高纯度的组分 2、回收溶剂 3、制酒 4、炼油
2
二、蒸馏的分类：
1、按操作压力分：
常压蒸馏 加压蒸馏
减压蒸馏 2、按分离物系的组元数分： 二元蒸馏
多元蒸馏
3、按物料的加入方式分：
17
简单蒸馏的计算：
蒸馏釜的生产能力，根据热负荷 和传热能力 计算。 馏出液、残液的浓度与馏出量（或残留量） 之间的关系。
物料衡算 相平衡关系
18
三、简单蒸馏的计算：
在釜内某一瞬时，液体量为W，经微分时间dt 后，残液量为（W-dW），液相组成由x降为 （x-dx），气相组成为y。 对dt时间作易挥发组分的物料衡算：
VyD+Lxw=FxF
23
令千摩尔进料经平衡蒸馏产生的液相量为q，
则：汽相量为(1-q)；液相分率L/F=q，
汽化分率 V/F=1-q
表示平衡蒸馏中汽液 相平衡组成的物料衡
yD=qxw/(q-1) - xF/(q-1) (1) 算关系。
平衡关系和方程(1)连立可解yD,xw及平衡温度. 也可用y~x,t~x(y)相图和方程(1)的直线求解.
FxF=DxD+WxW 2、精馏段物料衡算：
R=L/D
y=Rx/(R+1)+xD/(R+1) 精馏段操作线方程
3、提馏段物料衡算：
y=L’x/(L’-W)+L’xW/(L’-W) 提馏段操作线方程
层操 塔作 板上 线 上层 方 升塔 程 蒸板 的 汽下 物 的降 理 组液 意 成体 义 间的 ： 的组 关成 系和
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
A
饱和蒸汽： t F t露
过热蒸汽： t F t露
对加料板作总物料衡算和热量衡算：
F L V L V
V V F L L
FhF
LhL
V hV
LhL
VhV
近似认为hL hL，hV hV
FhF ( L L)hL (V V )hV
F L LhV F, hF
(L L)(hV hL ) F (hV hF )
0
第九章 蒸馏
n
xn yn+1
xn
xn-1 xD
7/23
二、精、提馏段物料衡算
2．提馏段操作线方程
物料衡算得：
L V W
Lx
m
V ym1
WxW
y m 1
L V
xm
WxW V
ym
xm-1
m
V ym+1 xm L
m+1
xm+1
------提馏段的操作线方程
浙江大学本科生课程 化工原理
第九章 蒸馏
D, xD
令R
L
-------回流比
D
L RD V (R 1)D
浙江大学本科生课程 化工原理
第九章 蒸馏
5/23
二、精、提馏段物料衡算
yn1
R R1
xn
xD R1
y xD
a
-------精馏段的操作线方程 yn+1
过点 a（xD、xD）、
斜率小于 1 的直线
浙江大学本科生课程 化工原理
0
第九章 蒸馏
d2 d1 f
c
y
q
q 1
x
xF q
1
-----q
线方程
b
浙江大学本科生课程
过点 f（xF、xF）的直线xW
xxF
化工原理
第九章 蒸馏
xD 14/23
二、精、提馏段物料衡算
q=1 q>1
0<q<1
q=0 d5
q<0
d3 d4
d2 d1 f
y q x xF q1 q1
a
-----q线方程
进料状况的影响： 影响到提馏段传质推动力；
A
浙江大学本科生课程
化工原理
y0 T0 V
第九章 蒸馏
3/2W3 , xW
§9.4 二元连续精馏的分析与计算
一、全塔物料衡算
F D W
Fx F
Dx D
WxW
易挥发组分回收率：
1
Dx D Fx F
F, 100%
xF
难挥发组分回收率： 2
W (1 F (1
xW ) xF )
100%
浙江大学本科生课程 化工原理
过热蒸汽：tF t露，q 0
二、精、提馏段物料衡算
q线方程 前已推得，精馏段和提馏段操作线方程如下：
Vy Lx DxD
V y Lx WxW
q=1
q>1
a
(V V)y (L L)x (DxD WxW )
又
L V
L V
qF (q
1)F
，故
0<q<1
q=0 d5
q<0
d3 d4
幻灯片3目录
§9.4 二元连续精馏的分析与计算
一、全塔物料衡算 二、精、提馏段物料衡算 三、理论塔板数N的计算
浙江大学本科生课程 化工原理
第九章 蒸馏
1/23
§9.4 二元连续精馏的分析与计算
计算项目： 塔顶（或塔底）产量和浓度 塔内物流量 回流量 塔板数或填料层高度 进料位置 塔径
L
F, xF
L
第九章 蒸馏
D, xD
W, xW
4/23
§9.4 二元连续精馏的分析与计算
二、精、提馏段物料衡算
V,y1
1．精馏段操作线方程
全凝器，泡点回流
V L D
Vyn1
Lxn
Dx D
L ,x D
yn1 yn1
L V
xn
D V
xD
R R
1
xn
xD R1
F, xF L ,xn
V,yn+1
------精馏段的操作线方程
浙江大学本科生课程 化工原理
第九章 蒸馏
D, xD
V
V
W, xW
2/23
§9.4 二元连续精馏的分析与计算
计算前提：
理论板假定 两个简化假定
恒摩尔流假定 ------若组分A、B的汽化
潜热接近，则NA=NB
饱和液相
x0 t0 B
LA
yt
V
L
V
F, xF
D, xD
NA
NB
L
V
B 饱和汽相
t, x
LL
V L
V L
(c)汽液混合物 (d)饱和蒸汽 V<V， L>L V<V， L=L
V L
(e)过热蒸汽 V <V， L<L
过冷液体：
t
F
t泡，q 1
饱和液体：tF t泡，q 1 五种进料热状况饱和液、汽混合物： t泡 tF
q------液相分率
t露，0 q 1
饱和蒸汽：tF t露，q 0
影响到再沸器的热负荷。
c
b
浙江大xW学本科生课程
xxF
化工原理
xD
第九章 蒸馏
L' L qF V' V (q 1)F
15/23
三、理论塔板数N的计算
逐板法 理论板数的求取方法： 图解法
捷算法
浙江大学本科生课程 化工原理
VL
VL
VL
VL
F
Fபைடு நூலகம்
F
F
VL F
{
{ }
{ }
}
V L (a)过冷液体
V>V， L>L
P 一定 B
t-y t
t-x
V L (b)饱和液体 V=V， L>L
V L (c)汽液混合物 V<V， L>L
V L (d)饱和蒸汽 V<V， L=L
V L (e)过热蒸汽 V <V， L<L
过冷液体：
tF
t泡
五种进料热状况 饱 饱和 和液 液、 体汽 ：混t F合物t泡： t泡 t F t露
V, hV F, hF
L, hL
浙江大学本科生课程 化工原理
第九章 蒸馏
V, hV
L, hL
12/23
VL F
VL F
q L' L hV hF
F
hV hL
L' L qF
V
'
V
(q
1)F
VL
VL
VL
F
F
F
{
{ }
{ }
}
V L
(a)过冷液体 V>V， L>L
V L
(b)饱和液体 V=V， L>L
L L hV hF
F
浙江大学本科生课程
hV hL
化工原理
第九章 蒸馏
V, hV V, hV
L, hL
L, hL
11/23
V V F L L
q L L hV hF
F
hV hL
-----进料热状况参数
每千摩尔进料从进料状态变为饱和蒸汽所需热量 进料的千摩尔汽化潜热
L L qF V V (q 1)F
L, xM
V,yW
W, xW
8/23
二、精、提馏段物料衡算
y m 1
L V
xm
WxW V
y xD
------提馏段的操作线方程
直线
过点 b（xW、xW）、
a
L'
斜率
L'W
1
斜率小，提馏 段内塔板的分 离能力高。
xW
b
浙江大学本科生课程 化工原理
0 xW
xD
第九章 蒸馏
9/23
3．进料热状况的影响及加料线方程
X xn
xD
6/23
二、精、提馏段物料衡算
思考：操作线斜率大，对精馏是否有利？
y
操作线斜率大，意 味着经过一块理论板 后，汽相的增浓程度 变大，液相的减浓程 度变大。故操作线斜 率大对精馏段的分离 是有利的 。
xD
yn 汽相
增浓
yn+1 程度
液相减浓
a
浓程度
xn-1 yn
浙江大学本科生课程 化工原理