精馏过程及设备的选择与操作
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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
学习情境五--《蒸馏过程及设备的选择与操作》
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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学习情境五--《蒸馏过程及设备的选择与操作》
学习情境五 蒸馏过程及设备的选择与操作
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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学习情境五--《蒸馏过程及设备的选择与操作》
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
学习情境五--《蒸馏化过工单程元过及程及设设备备选择的与操选作课择件 与操作》
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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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学习情境五--《蒸馏过程及设备的选择与操作》
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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学习情境五--《蒸馏过程及设备的选择与操作》 YPI----XUZJ
学习情境五--《蒸馏过程及设备的选择与操作》
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