精馏过程及设备的选择与操作

Py B / xB
y xB A YPI----XUZJ
学习情境五--《蒸馏过程及设备的选择与操作》
3、相平衡方程
对于双组分混合液：
代入上式得：
讨论
x A xB 1 yA yB 1
y x 1 ( 1)x
——相平衡方程
（1） 的大小用于评价蒸馏分离的难易程度；
（2） 1时，y=x，不能用普通蒸馏的方法分离；
二、溶液的相平衡关系
1、挥发度
在一定的温度下，气液两相达平衡时，某组分在气相的分压 pi与其在液相的摩尔分数xi 之比称为该组分的挥发度。
对于 A、B两组分混合液，两个组分的挥发度表达式分别为：
理想溶液：
纯组分液体 xA=1
理想气体：
＝
A
pA xA
pA
p
0 A
x
A
A
p
0 A
＝
A
PyA xA
B
pB xB
高（甲醇64.5℃）因此，应该使用蒸馏方法来分离。由于蒸馏
有多种方式，每一种方式又有不同的装置或流程及不同的设备。 下面我们要解决的问题是： 1、采用什么样蒸馏方式？ 2、当蒸馏方式定下后，又该采用什么样的蒸馏装置？ 3、装置中设备尺寸如何来确定？ 4、装置该怎样操作以及怎样操作更好？
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学习情境五 蒸馏过程及设备的选择与操作
化学工程学院 徐忠娟
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学习目标
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1、了解蒸馏，特别是精馏（下同）操作在化工生产中的 重要应用。
2、熟悉工程上常见的蒸馏方案，能根据生产任务选择正 确的蒸馏方案；
3、熟悉蒸馏中常用设备的结构、性能，会根据任务进行 相关设备的选型和简单设计。
4、掌握蒸馏装置的操作与控制要点，能熟练且正确地操 作精馏装置，
5、能对已有的蒸馏案例进行方案的分析与评价，提出优 化改进的建议。
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引言 任务一 蒸馏方式选择 任务二 精馏装置的流程确定 任务三 精馏塔设备的确定
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2、平衡蒸馏
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简单蒸馏与平衡蒸馏的比较：
相同点：都是单级蒸馏（一次部分气化和部分冷凝），都
只适用于粗分离的场合。
不同点：
（1）操作方式不同
前者间歇操作，后者连续操作。
（3） 时1 ，y>x， 越大，y与x之差越大，蒸馏分离越容易
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4、气液平衡相图 （1）t-x-y相图
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t-x-y相图的用途
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从过冷液体至过热气体的变化
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(2) y-x图
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相平衡曲线 a=1 ,对角线 a越大，相平衡曲线 离对角线越远。
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任务一 蒸馏方式选择
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引言
1、蒸馏分离的对象
一
均相液体混合物
、
2、蒸馏分离的依据
蒸 馏
各组分挥发度(沸点)的不同
分
3、分离的方法
离 的
部分气化、部分冷凝
依
4、工业应用实例
据
分离乙醇水溶液
易挥发组分/轻组分（A）：乙醇
难挥发组分/重组分（B）：水
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工程任务
由92%的粗甲醇水溶液制备99%的精甲醇
甲醇是一种用途广泛的有机化工产品，也是性能优良的洁
净能源与车用燃料。世界上对甲醇的生产量和需求量很大。甲
醇的生产工艺有多种，但无论哪种生产工艺，合成后的粗甲醇
都需要经过分离后才能得到精甲醇。
某联醇厂年产50000t甲醇，其中粗甲醇的分离分两个阶段
，先在预塔中脱除二甲醚等轻组分。然后将甲醇再送入主分离
塔，进一步把高沸点的重馏分杂质分离，就可以制得纯度在
99%以上的精甲醇。已知主分离塔的进料流量为220m3/h，其进
料组成为：甲醇92%，水7%，少量的二甲醚、烷烃，乙醇以及
微量的其他杂质，要求得到纯度在99%以上的精甲醇，分离后
残余水溶液中甲醇不得高于0.5%。请根据分离要求拟定出分离
方案并实施该分离方案。
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任务分析
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要将甲醇含量92%的甲醇水混合溶液提纯到含量在99%以上， 显然这是一个典型的均相液体混合物的分离任务。由于液体混 合物中甲醇和水均具有挥发性，而且甲醇比水更容易挥发，所 以不可能使用蒸发的方法；由于原料液中甲醇占绝大多数，如 果用萃取的方法分离甲醇和水，很难找到合适的萃取剂。考虑 到甲醇与水的挥发性相差较大，沸点相差较大且沸点都不是很
pB
p
0 B
xB
B
p
0 B
B
PyB xB
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2、相对挥发度
易挥发组分与难挥发组分之比，用 表示。
一般定义式： 理想溶液：
＝ A ＝ p A / xA B pB / xB
＝
p
0 A
p
0 B
理想气体：
＝ Py A / x A y A xB
一、工业常见蒸馏方式 1、简单蒸馏/微分蒸馏
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流程特点： （1）是一种单级间歇的蒸馏操作， 料液一次性加入蒸馏釜中； （2）塔釜需不停地加热； （3）在蒸馏过程中，釜内液体的 易挥发组分含量不断下降，蒸汽中 易挥发组分的含量也相应地随之降 低； （4）塔顶产品通常是分罐收集； （5）适用于粗分离的场合，且生 产能力低。
（2）加热位置不同
前者物料在釜内加热，后者物料在进釜前加热，釜内不加
热；
（3）状态不同
前者只是部分气化（然后将部分气液冷凝下来）不强调气
液平衡；后者也只是部分气化但离开闪蒸罐的气相与液相处