共沸精馏天大
共沸精馏
一、实验目的
1.通过实验加深对共沸精馏过程的理解；
2.熟悉精馏设备的构造，掌握精馏操作方法；
3.能够对精馏过程做全塔物料衡算；
4.学会使用气相色谱分析气、液两相组成。
二、实验原理
精馏是把液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程，它利用不同组份在气-液两相间的分配，通过多次气液两相间的传质和传热来达到分离的目的。对于不同的分离对象，精馏方法也会有所差异。例如，分离乙醇和水的二元物系。由于乙醇和水可以形成共沸物，而且常压下的共沸温度和乙醇的沸点温度极为相近，所以采用普通精馏方法只能得到乙醇和水的混合物，而无法得到无水乙醇。
为此，对于近沸点或共沸混合体系，往往采用加入共沸剂的共沸精馏，共沸剂在影响原溶液组分的挥发度的同时，还与他们中的一个或数个组分形成共沸物。如在乙醇-水系统中加入共沸剂。在精馏过程中共沸剂将以共沸物的形式从塔顶蒸出，塔釜则得到无水乙醇。这种方法就称作共沸精馏。
乙醇-水系统加入共沸剂苯以后可以形成四种共沸物。现将它们在常压下的共沸温度、共沸组成列于表1。为了便于比较，再将乙醇、水、苯三种纯物质常压下的沸点列于表2。
表1 乙醇水-苯三元共沸物性质
共沸物（简记）共沸点/℃
共沸物组成，t%
乙醇水苯
乙醇-水-苯（T）64.85 18.5 7.4 74.1 乙醇-苯（AB Z）68.24 32.7 0.0 67.63 苯-水（BW Z）69.25 0.0 8.83 91.17 乙醇-水（AW Z）78.15 95.57 4.43 0.0
表2 乙醇、水、苯的常压沸点
物质名称（简记）乙醇（A）水（W）苯（B）沸点温度（℃）78.3 100 80.2
从表1和表2列出沸点看，除乙醇-水二元共沸物的
共沸物与乙醇沸点相近之外，其余三种共沸物的沸点与
乙醇沸点均有10℃左右的温度差。因此，可以设法使水
和苯以共沸物的方式从塔顶分离出来，塔釜则得到无水
乙醇。
整个精馏过程可以用图1来说明。图中A、B、W分别
为乙醇、苯和水的英文字头；AB Z,AW Z,BW Z代表三个二元
共沸物，T表示三元共沸物。图中的曲线为25℃下的乙
醇、水、苯三元共沸物的溶解度曲线。该曲线的下方为
两相区，上方为均相区。图中标出的三元共沸组成点T是处在两相区内。
以T为中心，连接三种纯物质A、B、W及三个二元共沸点组成点AB Z、AW Z、BW Z，将该图分为六个小三角形。如果原料液的组成点落在某个小三角形内。当塔顶采用混相回流时精馏的最终结果只能得到这个小三角形三个顶点所代表的物质。故要想得到无水乙醇，就应该保证原料液的组成落在包含顶点A的小三角形内，即在ΔATAB Z或ΔATAW Z内。从沸点看，乙醇-水的共沸点和乙醇的沸点仅差0.15℃，就本实验的技术条件无法将其分开。而乙醇-苯的共沸点与乙醇的沸点相差10.06℃，很容易将它们分离开来。所以分析的最终结果是将原料液的组成控制在ΔATAB Z中。
图1中F代表未加共沸物时原料乙醇、水混合物的组成。随着共沸剂苯的加入，原料液的总组成将沿着FB连线变化，并与AT线交于H点，这时共沸剂苯的加入量称作理论共沸剂用量，它是达到分离目的所需最少的共沸剂量。
上述分析只限于混相回流的情况，即回流液的组成等于塔顶上升蒸汽组成的情况。而塔顶采用分相回流时，由于富苯相中苯的含量很高，可以循环使用，因而苯的用量可以低于理论共沸剂的用量。分相回流也是实际生产中普遍采用的方法。它的突出优点是共沸剂的用量少，共沸剂提纯的费用低。
三、装置、流程及试剂
1.装置
本实验所用的精馏塔为内径Ф20×200mm的玻璃塔。内部上层装有Θ网环型Ф2×2 mm的高效散装填料，下部装有三角网环型的高效散装填料。填料塔高度略高于1.2m。
塔釜为一只结构特殊的三口烧瓶。上口与塔身相连：侧口用于投料和采样；下口为出料口；釜侧玻璃套管插入一只测温热电阻，用于测量塔釜液相温度，釜底玻璃套管装有电加热棒，采用电加热，加热釜料，并通过一台自动控温仪控制加热温度，使塔釜的传热量基本保持不变。塔釜加热沸腾后产生的蒸汽经填料层到达塔顶全凝器。为了满足各种不同操作方式的需要，在全凝器与回流管之间设置了一个特殊构造的容器。在进行分相回流时，它可以用作分相器兼回流比调节器；当进行混相回流时，它又可以单纯地作为回流比调节器使用。这样的设计既实现了连续精馏操作，又可进行间歇精馏操作。
此外，需要特别说明的是在进行分相回流时，分相器中会出现两层液体。上层为富苯相、下层为富水相。实验中，富苯相由溢流口回流入塔，富水相则采出。当间歇操作时，为了保证有足够高的溢流液位，富水相可在实验结束后取出。
2.流程
具体的流程见图2。
3.试剂
实验试剂80g乙醇（化学纯），含量95％；苯（分析纯），含量99．5％。
四、实验步骤
本实验采用间歇精馏
1、称取80克95％的乙醇和36.40g苯，加入塔釜中，打开电源，记录初始时间、塔釜及塔顶的初始温度和加热电流；
2、向全凝器中通入冷却水，并开启釜电加热系统，进行全回流，让塔先稳定，调节加热电流慢慢升至0.4A（注意不要使电流过大，以免设备突然受热而损坏）。待釜液沸腾，开启塔身保温电源，调节保温电流，上段为0.2A，下段为0.2A，以使填料层具有均匀的温度梯度，保证全塔处在正常的操作范围内。
3、37分钟后打开回流比，调至5：1，记录时间、塔釜及塔顶的初始温度和加热电流，之后每隔20min记录一次数据，分析一次塔釜液色谱组成。20分钟后,15:13调至3：1；
4、溢流开始后，仍有水珠连续流出的条件下，15:23将回流比调至1：1，再过10分钟后调至1：3至结束；
5、在实验期间，作原料苯与乙醇的色谱分析。
6、大约3小时后根据色谱分析结果，判断是否将塔釜内苯内苯蒸净，若未蒸净，分次放出若干量蒸出液，直至将塔釜内苯蒸净；随着间歇精馏操作随着精馏过程的进行，塔釜液相组成不断变化，当釜液浓度达到99.5%以上时，就可以停止实验。
7、将所有蒸出液放入分液漏斗内，静置分层后，将分离后的富苯相和富水相分别称重，并分别分析。
8、对塔釜液进行称重分析。
9、关闭电源，关闭冷却水，结束实验。
五、实验数据记录（设备编号2）
表3 精馏过程中电流与温度变化情况数据表
时间上段加热
电流/A
釜加热电
流/A
下段加热
电流/A
塔顶温度/℃釜热控温/℃
回流比
14:14 0.2 0.4 0.2 47.4 39.4 ∞14:51 0.2 0.4 0.2 64.3 69.0 5:1 15:11 0.2 0.4 0.2 64.3 74.4 3:1 15:23 0.2 0.4 0.2 64.4 74.7 1:1 15:33 0.2 0.4 0.2 64.5 75.0 1:3 15:40 0.2 0.4 0.2 64.6 75.6 1:3 16:00 0.2 0.4 0.2 64.4 74.6 1:3 16:20 0.2 0.4 0.2 64.5 74.6 1:3 16:40 0.2 0.4 0.2 64.4 74.6 1:3 17:00 0.2 0.4 0.2 64.5 74.5 1:3 17:18 0.2 0.4 0.2 65.8 75.1 1:3 17:30 0.2 0.4 0.2 65.9 75.3 1:3
表4 釜液组成随时间变化气相色谱分析数据记录表时间组分保留时间/min 峰面积总面积含量%
14:51
水0.270 8383
325673
2.57413 乙醇0.676 215231 66.08813 苯 2.674 102059 31.33774
15:11
水0.250 15520
568464
2.67736 乙醇0.596 530596 9
3.33857 苯 2.891 22648 3.98408
15:40
水0.250 12105
729178
1.66012 乙醇 1.079 701535 96.20910 苯
2.931 15537 2.13077
16:00
水0.241 7280
601678
1.20972 乙醇0.580 571595 94.95279 苯
2.880 23104
3.83974
16:20
水0.254 6327
734622
0.86119 乙醇0.537 700272 95.31419 苯 2.880 28032 3.81461
16:40
水0.265 4642
673138
0.68960 乙醇0.594 632141 93.90963 苯 2.862 36355 5.40076
17:00
水0.264 5072
64915
0.78138 乙醇0.596 597891 92.10442 苯 2.839 46181 7.11419
17:18
水0.270 2160
509768
0.42368 乙醇0.607 505863 99.23397 苯 3.019 1745 0.34235
17:30
水0.259 2584
645237
0.40044 乙醇0.581 641653 99.59965
表5 塔顶塔釜产物分析记录表
物相名称及质量
组分 保留时间/min 峰面积 总面积 百分含量（%） 富水相 9.12g 水 0.224 263547 775893
33.96687 乙醇 0.632 400351 51.59873 苯 2.670 111996 14.43440 富苯相 36.45g 水 0.252 33951 714098 7.45441 乙醇 0.675 177894 24.91177 苯 2.204 502252 70.33383 釜液 60.40g
水 0.259 2295 669432 0.34287 乙醇 0.575 652224 97.42947 苯
2.927
14913
2.22765
表6 原料组成气相色谱分析原始数据记录表
原料名称 质量/g 组成 保留时间/min
峰面积 总面积 含量% 原料苯 36.40 苯 2.155 556141 556141 100 原料乙醇
80.00
水 0.228 46609 722335
6.45261 乙醇
0.565
675725
93.54739
备注：
1、气相色谱操作条件：压力为0.075MPa ，汽化室温度为110℃，柱箱温度为145℃，检测室温度为110℃，注射量为0.4μl。
2、各物质校正因子：f(Water)=0.707，f(Alcohol)=1.000，f(Benzene)=1.160。
六、实验数据处理
1、对原料进行分析： 1）乙醇纯度分析：
乙醇质量分数：675725X 675725466090.707
=
+? = 0.9535
2）苯纯度分析：质量分数100%
2、做全塔物料衡算，并对共沸物形成的富水相和富苯相进行分析和衡算。 1）对塔内各组分进行物料衡算，得到下表：
表7 各组分物料衡算数据处理表 位置 水
乙醇
苯
总共质量/g 质量分数 质量/g 质量分数 质量/g 质量分数
质量/g 原料液 0.0465 3.72 0.9535 76.28 1 36.40 — 富水相 0.2600 2.371 0.5587 5.095 0.1813 1.653 9.12 富苯相 0.0306 1.115 0.2268 8.265 0.7426 27.07 36.45 釜液 0.0024 0.146 0.9718 58.70 0.0258 1.557 60.40 塔内残余
0.0084
0.088
0.4048
4.223
0.5868
6.121
10.43
计算举例：
原料液中乙醇含量：80.00×0.9535 = 76.280g
富水相中乙醇质量分数：
dwa 400351X 2635470.707400351111996 1.160
=
?++? = 0.5587
富水相中乙醇含量：9.12×0.5587 = 5.095g
富苯相中乙醇质量分数：
dba 177894
X 177894339510.707502252 1.160
=
+?+? = 0.2268 富苯相中乙醇含量：36.45×0.2268 = 8.265g 塔釜液中乙醇质量分数：
ba 652224
X 22950.70765222414913 1.160
=
?++? = 0.9718
塔釜液中乙醇含量：60.40×0.9718 = 58.70g
则塔内残余乙醇的含量为：L a = 76.280 - 5.095 - 8.265 - 58.70 = 4.223g
2）塔内总持液量为：
80.00+36.4-23.7-9.12-36.45-60.40 = 10.43 = 0.088+4.223+6.121 = 10.432g
3）对物料衡算结果的分析： 塔内总持液比例：
10.432
100%8.962%80.0036.40
=
?=+ω
从上述计算可以看出，塔内持液占了不小的比例，其中主要包括了苯和乙醇。两者质量比例大约为（6.121/4.223）=1.449：1。当然除了塔内残留一部分外，可能还有一些乙醇通过各种可能途径挥发了。
3、塔顶三元共沸物组成计算
组分水所占比例：
2.371 1.115100%7.560%9.1236.45+=?=+w ω
相对误差：
7.5607.4
100% 2.162%7.4
-=
?=w r
组分乙醇所占比例：
5.0958.265100%29.32%9.123
6.45
+=?=+a ω
相对误差：
0.29320.185100%58.47%0.185
-=?=a r
组分苯所占比例：
1.65327.069100%63.03%9.1236.45+=?=+b ω
相对误差：
0.63030.741100%14.94%0.741-=?=b r
总结上述结果得到下表：
表8 塔顶三元共沸物组成
水乙醇苯质量分数0.0756 0.2932 0.6303
相对误差 2.162% 58.47% 14.94%
4.画出25℃下乙醇-水-苯三元物系的溶解度曲线。在图上标明共沸点的组成，画出加
料线，说明精馏过程。
共沸点T（w0.074，a0.185，b0.741）
加料线FB
在精馏过程中乙醇-水-苯以共沸物
的形式从塔顶蒸出，塔釜则得到无水乙醇。
七、实验分析与讨论
1、共沸物加入要求：
1)能与一种或几种物质形成共沸物，达到分
离目的。
2)热稳定性好，难溶，不反应。
3)腐蚀性小，无毒。
4)易于回收。
2、实验中最后一次塔釜取样，已不含苯。但本次试验结束时，釜液中有水、苯、乙醇，是塔身中液体流至塔釜导致的。当时间足够长时，塔釜可制得纯乙醇。
3、三角环优于θ环，可全采用三角环当填料。
八、思考题
1.如何计算共沸剂的加入量？
用作图法来计算
1)在指定的压力下，做水-乙醇-苯的三角相图；
2)根据相关文献在图上确定共沸物组成点（自
由度为1，所以务必确定是该压力下的共沸
点组成），包括三元共沸物，所有可能的二
元共沸物。按照实验原理中的说明做出下面
的连线。由沸点参数可知，原料液组成应控
制在ΔATAB Z中；
3)连接F，B两点，交ΔATAB Z于H和I，这两
点分别是加入共沸剂的最小量和最大量。
4)从图上可以读出各线段长度。利用杠杆规
则，加入共沸剂量为m B ,则最大量m B=m F*|IF|/|BI|；加入共沸剂最小量为
m B=m F*|HF|/|BH|。I和H之间的组成点所用到的共沸剂量应在这两个值之间。
2.需要测出哪些量才可以作全塔的物料衡算？具体的衡算方法是什么？
一共需要测出一下量：1、塔釜液质量m b；2、塔顶富水相质量m dw；3、塔顶富苯相质量m db；4、塔釜残液各组分质量分数x bi；5、塔顶富水相各组分质量分数x dwi；6、塔顶富苯相各组分质量分数x dbi；7、原料液质量m f；8、原料液各组分的质量分数x fi。
具体衡算方法如下：忽略塔内总持液量的影响，对塔内各个组分列算式：m x m x m x m x，如果结果近似等于0，则认为该组分在全?-?-?-?
f fi dw dwi db dbi b bi
塔范围内守恒。否则需要将塔内损失考虑在内。
3.将计算出的三元共沸物组成与文献值比较，求出其相对误差，并分析实验过程中产
生误差的原因。
相对误差见表8。之所以会引起误差，主要是因为该求算方法计算的只是塔顶馏出液的组成，而塔顶馏出液实际上是三元共沸物与二元共沸物的混合液。该实验过程并没有很好地对三元共沸物蒸尽的临界点进行控制，因而没法按照精确方法计算。
另外，还有人为的误差，如：色谱分析针头，盛液体烧杯等测量工具有污物混入，每个组员做的色谱分析停留时间不同等。
精馏塔的计算
本次设计的一部分是设计苯酐轻组分塔，塔型选用F1浮阀塔，进料为两组分进料连续型精馏。苯酐为重组分，顺酐为轻组分，从塔顶蒸除去，所以该塔又称为顺酐塔。 确定操作条件 顺酐为挥发组分，所以根据第3章物料衡算得摩尔份率： 进料： 794.0074.4323 9072 .5x F == 塔顶： D x = 塔底： w x = 该设计根据工厂实际经验及相关文献给出实际回流比R=2（R=），及以下操作条件： 塔顶压力：； 塔底压力：； 塔顶温度：℃； 塔底温度：℃； 进料温度：225℃； 塔板效率：E T = 基础数据整理 （1）精馏段： 图5-1 精馏段物流图 平均温度： ()01.17122502.1172 1 =+℃
平均压力：()=?? ? ????+? ?-?333100.107519.75100.10100.30213103.015?pa 根据第3章物料衡算，列出精馏段物料流率表如下： 标准状况下的体积： V 0=2512.779.42234.7880=?Nm 3/h 操作状况下的体积： V 1=6 36 10101.01003.1510101.027301.1712732512.779?+???+? = Nm 3/h 气体负荷： V n =3064.03600 1103.2112 = m 3/s 气体密度： =n ρ0903.32112.11033409.2240 = kg/m 3 液体负荷： L n =9470.036003409.2240 = m 3/s ℃时 苯酐的密度为1455kg/m 3 （2）提馏段： 图5-2 提馏段物料图 平均温度： ()01.23122502.2372 1 =+℃ 入料压力：()Pa k 9.1475 19 751030=-?-
(完整版)精馏例题
例7—4 欲将65000kg ／h 含苯45％、甲苯55％(质量百分率，下同)的混合液在一连续精馏塔内加以分离，已知馏出液和釜液中的质量要求分别为含苯95％和2％，求馏出液和釜液的摩尔流率以及苯的回收率。 解 苯和甲苯的摩尔质量分别为78kmol/kg 和92kg/mol 进料组成 4911.092 /55.078/45.078/45.0=+= F x 产品组成 9573.092 /05.078/95.078/95.0=+=D x 0235.092/98.078/02.078/02.0=+=W x 进料平均摩尔质量 kg kmol M x M x M B F A F F /12.8592)4911.01(784911.0)1(_____=?-+?=-+= 则 h kmol F /6.76312 .8565000== 根据式(7—29)得 h kmol F x x x x D W D W F /4.3826.7630235 .09573.00235.04911.0=?----＝＝ 所以 W ＝F －D ＝763.6－382.4＝381.2kmol/h 苯的回收率 %6.97%1004911 .06.7639573.04.382%1001=????=＝F D Fx Dx η 例7-5 分离例7－4中的苯－甲苯溶液。已知泡点回流，回流比取3。试求： (1) 精馏段的气液相流量和精馏段操作线方程； (2) 泡点进料和50℃冷液进料时提馏段的气液相流量和提馏段操作线方程。 解： (1) 精馏段的气液相流量和精馏段操作线方程 精馏段的气液流量由回流比及馏出液流量决定，即 h kmol D R V /6.15294.3820.4)1(=?=+= h kmol RD L /2.11474.3820.3=?== 精馏段操作线方程由式（7－34）计算，即 2393.075.09573.01 3113311+=?+++=x x R x x R R y D ＋＝＋＋ (2) 提馏段的气液相流量和提馏段操作线方程 在其他操作参数一定的情况下，提馏段的气液相流量即操作线方程受进料热状况的影响。 ① 泡点进料，q=1，则由式（7－43）得 h kmol F q V V h kmol qF L L /6.1529)1(/8.19106.7632.1147=--='=+'＝＋＝ 代入提馏段操作线方程（7－38）得 00586.0249.16 .15290235.02.3816.15298.1910-=?--'--''=x x x W L W x W L L y W ＝ ② 50℃冷液进料. 根据x F ＝0.4911，查常压下苯—甲苯的t-x-y 图，得泡点t b =94.2℃，露点t d =99.2℃。在平均温度为(92.4+50)／2=71.2℃下，查得苯和甲苯的质量比热容为1.83kJ ／(kg·℃)，于是料液在该温度下的比热容为 )./(8.15512.8583.1℃kmol kJ c PL =?=
萃取精馏及共沸精馏在化工中的应用
萃取精馏及共沸精馏在化工中的应用 摘要：选择好的溶剂是提高萃取精馏生产能力和降低能耗的有效途径；开发易分离回收、汽化潜热低、用量少、无毒无腐蚀的共沸剂将是共沸精馏的研究方向。本文综述了萃取精馏及共沸精馏的基本原理，并介绍了萃取精馏及共沸精馏在化工中的最新应用。 关键词：共沸精馏共沸剂萃取精馏萃取剂 在化工产品生产过程中，不可避免地需要对各种各样的混合物进行分离。一般认为挥发度小于1.05的物系或沸点差小于3℃的物系，用普通的精馏方法进行分离在经济上是不适宜的。对于这类物系可以釆用萃取精馏或共沸精馏。萃取精馏即时向待分离物系中加入第三种组分（称为溶剂），增大组分间的挥发性差异，从而达到分离目的的特殊精馏方法。而共沸精馏则是向待分离物系中加入共沸剂，使新组分和被分离系统中的一个或几个组分形成最低共沸物并从塔顶蒸出的特殊精馏方法。 1 萃取精馏 萃取精馏的关键在于溶剂的选择，选择好的溶剂是提高萃取精馏生产能力和降低能耗的有效途径，近年来，许多研究者针对萃取精馏普遍存在的溶剂用量大、能耗大、板效率低等问题，从溶剂的选择入手，对其进行了改进和优化。目前新型溶剂主要包括离子液体、加盐溶剂及复合溶剂。 1.1 离子液体 离子液体是指在室温及相邻温度下完金由离子组成的有机液体物质，具有不挥发、不可燃以及呈液态的温度范围宽等特点。离子液体的溶解性可随阴阳离子类型及取代基的调变而变化，应用范围广泛，可用于分离含水共沸物等物系。 1.2 加盐溶剂 加盐溶剂萃取精馏的理论基础是盐效应。盐对物系相对挥发度的改变远远大于溶剂对其相对挥发度的改变，即盐效应大于溶剂效应，因此加盐萃取精馏的溶剂用量小。同时由于盐能循环利用，可改善塔内汽液平衡关系，减少理论塔板数，降低能耗。 1.3 复合溶剂 由于单一溶剂往往不能同时具有高选择性和溶解性，所以一般在选择性较高的溶剂里配比一定量溶解性较好的溶剂（称助溶剂），改善原溶剂的溶解性，使其更大限度地改变物系的相对挥发度。
化工原理精馏习题课图文稿
化工原理精馏习题课文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
第一章 蒸馏 1、熟悉气液平衡方程、精馏段操作线方程、提馏段操作线方程和q 线方 程的表达形式并能进行计算； 2、能根据物料进料状况列出q 线方程并用于计算，从而根据q 线方程、 进料组成还有气液平衡方程计算出点（x q ，y q ），再进一步计算出最小 回流比R min ；例如饱和液相进料（泡点进料）时，q 线方程式x=x F ，即 x q =x F ；而饱和蒸汽进料时，q 线方程式y=x F ，即y q =x F 。 3、掌握通过质量分数换算成摩尔分数以及摩尔流量的方法，要特别注意 摩尔流量计算时应该用每一个组分的流量乘以它们的摩尔分数而不是质量分数。 习题1：书上P71页课后习题第5题； 分析：本题的考察重点是质量分数与摩尔分数之间的转换，这个转换大家一定要注意，很多同学在此常会出错。在此我们采用直接将原料组成和原料流量都转换成摩尔量来进行计算，首先还是先列出所有题目给出的已知量，为了便于区分，建议大家以后再表示质量分数的时候可以使用w 来表示，而表示摩尔分数时使用x 来表示： ① 根据题目已知：w F =0.3，F=4000kg/h ，w w =0.05，另外还可以知道二硫 化碳的分子量Mcs 2=76，四氯化碳的分子量Mccl 4=154 根据这些条件可以先将进料和塔底组成转换成摩尔组成 ② =+F x =二硫化碳摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量总摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量四氯化碳质量分数四氯化碳分子量 0376=0.4650376+1-03154 F x =..（.） ③ 同理可以求出塔底组成
精馏塔的计算
1 平均温度：—117.02 2 本次设计的一部分是设计苯酐轻组分塔，塔型选用 F1浮阀塔，进料为两组分进 料连续型精馏。苯酐为重组分，顺酐为轻组分，从塔顶蒸除去，所以该塔又称为 顺酐塔。 确定操作条件 顺酐为挥发组分, 进料: 所以根据第3章物料衡算得摩尔份率: 5.9072 XF --------- 0.0794 74.4323 X D = X w = 塔顶： 塔底： 该设计根据工厂实际经验及相关文献给出实际回流比 R=2 (R=)，及以下操 作条件： 塔顶压力：； 塔底压力：； 塔顶温度： 塔底温度： 进料温度： 塔板效率： C ； C ； 225 r ； E T = 基础数据整理 (1 )精馏段: 图5-1精馏段物流图 225 171.01 r
1 3 3 75 19 3 3 平均压力：2 30.0 10 10. 10 右 10.0 10 15. 03 10 pa E 时 苯酐的密度为1455kg/m 3 (2)提馏段: 平均温度：1 237.02 225 231.01 E 2 入料压力：30 10 互」9 14.9k Pa 75 物料 质量流量 kg/h 分子量kg/kmol 摩尔流量kmol/h 内回流 98 V o =34.788O 22.4 779.2512Nm 3 /h 标准状况下的体积: 根据第3章物料衡算，列出精馏段物料流率表如下: 表5-1 精馏段物料流率 操作状况下的体积: V 1=779.2512 273 171.01 273 0.101 106 15.03 103 0.101 106 气体负荷: 气体密度: 液体负荷: =Nm 3/h 1103.2112 Cd 3 Vn = 0.3064 m 3 /s 3600 3409.2240 c cccc . , 3 n 3.0903 kg/m 3 1103.2112 3409.2240 3 Ln= ----------- 0.9470 m 3 /s
精馏习题与题解
精馏习题与题解 一、填空题: 1. 精馏塔设备主要有_______、______、_______、________、_______。 ***答案*** 筛板塔 泡罩塔 浮阀塔 填料塔 舌形板板式塔 2. 在1个大气压.84℃时, 苯的饱和蒸气压P=11 3.6(kpa),甲苯的饱和蒸气压p=4 4.38(kpa),苯--甲苯混合溶液达于平衡时, 液相组成x=__________.气相组成y=______.相对挥发α=____. ***答案*** 0.823 0.923 2.56 3. 在精馏操作中，回流比增大，精馏段操作线与平衡线之间的距离________，需理论板_________。 ***答案*** 越远， 越少 4. 精馏的基本原理是________而且同时应用___________，使混合液得到较彻底的分离的过程。 ***答案*** 多次 部分冷凝和部分汽化 5. 精馏塔不正常的操作有：_________________________________________________。 ***答案*** 液泛、严重漏液、严重液沫夹带 6. 试述五种不同进料状态下的q 值：（1）冷液进料＿＿＿＿；（2） 泡点液体进料＿＿＿＿＿；（3）汽液混合物进料＿＿＿； （4）饱和蒸汽进料＿＿＿＿；（5）过热蒸汽进料＿＿＿____。 ***答案*** （1） ｑ＞1 （2） ｑ＝1 （3） 0＜ｑ＜1 （4） ｑ＝0 （5）ｑ＜0 7. 已知精馏段操作线为y=0.75x+0.24,则该塔的操作回流比R=_______，塔顶产品组成x=_____。 ***答案*** 3， 0.96 8. 试比较某精馏塔中第ｎ，ｎ＋1层理论板上参数的大小（理论板的序数由塔顶向下数起），即： 1+n y n y n t ＿＿＿1+n t ，n y n x ***答案*** ＜， ＜， ＞ 9. 精馏操作的依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 。 实现精馏操作的必要条件包括＿＿＿＿＿＿＿＿_＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 ***答案*** 混合液中各组分的挥发度差异。 塔顶液相回流 塔底上升气流 10. 某二元物系的相对挥发度α＝3，在具有理论板的精馏塔内于全回流条件下作精馏塔操作，已知n x ＝0.3，则1+n y 塔顶往下数） ***答案*** ))1(1(n n n x x y -+=αα＝3×0.3/(1+2×0.3) ＝0.563 1-n x ＝n y ＝0.563 1-n y ＝3×0.563/（1＋2×0.563）＝0.794 11. 精馏塔塔顶某理论板上汽相露点温度为d t ， 液相泡点温度为b t 。 塔底某理论板上汽相露点温度为d t ，液相泡点温度为b t 试按温度大小顺序用＞、＝、＜符号排列如下：＿
精馏塔计算方法
目录 1 设计任务书 (1) 1.1 设计题目……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.2 已知条件……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.3设计要求………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2 精馏设计方案选定 (1) 2.1 精馏方式选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.2 操作压力的选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.4 加料方式和加热状态的选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.3 塔板形式的选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.5 再沸器、冷凝器等附属设备的安排…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.6 精馏流程示意图………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3 精馏塔工艺计算 (2) 3.1 物料衡算………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3.2 精馏工艺条件计算……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3.3热量衡算………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4 塔板工艺尺寸设计 (4) 4.1 设计板参数………………………………………………………………………………………………………………………
精馏塔的设计计算方法
各位尊敬的评委老师、领导、各位同学： 上午好！ 这节课我们一起学习一下精馏塔的设计计算方法。 二元连续精馏的工程计算主要涉及两种类型：第一种是设计型，主要是根据分离任务确定设备的主要工艺尺寸；第二种是操作型，主要是根据已知设备条件，确定操作时的工况。对于板式精馏塔具体而言，前者是根据规定的分离要求，选择适宜的操作条件，计算所需理论塔板数，进而求出实际塔板数；而后者是根据已有的设备情况，由已知的操作条件预计分离结果。 设计型命题是本节的重点，连续精馏塔设计型计算的基本步骤是：在规定分离要求后（包括产品流量D、产品组成x D及回收率η等），确定操作条件（包括选定操作压力、进料热状况q及回流比R等），再利用相平衡方程和操作线方程计算所需的理论塔板数。计算理论塔板数有三种方法：逐板计算法、图解法及简捷法。本节就介绍前两种方法。 首先，我们看一下逐板计算法的原理。 该方法假设：塔顶为全凝器，泡点液体回流；塔底为再沸器，间接蒸汽加热；回流比R、进料热状况q和相对挥发度α已知，泡点进料。 从塔顶最上一层塔板（序号为1）上升的蒸汽经全凝器全部冷凝成饱和温度下的液体，因此馏出液和回流液的组成均为y1，且y1=x D。 根据理论塔板的概念，自第一层板下降的液相组成x1与上升的蒸汽组成y1符合平衡关系，所以可根据相平衡方程由y1 求得x1。 从第二层塔板上升的蒸汽组成y2与第一层塔板下降的液体组成x1符合操作关系，故可用根据精馏段操作线方程由 x1求得y2。 按以上方法交替进行计算。 因为在计算过程中，每使用一次相平衡关系，就表示需要一块理论塔板，所以经上述计算得到全塔总理论板数为m块。其中，塔底再沸器部分汽化釜残夜，气液两相达平衡状态，起到一定的分离作用，相当于一块理论板。这样得到的结果是：精馏段的理论塔板数为n-1块，提馏段为m－n块，进料板位于第n板上。 逐板计算法计算准确，但手算过程繁琐重复，当理论塔板数较多时可用计算机完成。 接下来，让我们看一下计算理论塔板数的第二种方法——图解法的原理。 图解法与逐板计算法原理相同，只是用图线代替方程，以图形的形式求取
精馏塔工艺工艺设计方案计算
第三章 精馏塔工艺设计计算 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层，进行传质与传热，在正常操作下，气象为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。 本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔，综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。 3.1 设计依据[6] 3.1.1 板式塔的塔体工艺尺寸计算公式 （1） 塔的有效高度 T T T H E N Z )1( -= （3-1） 式中 Z –––––板式塔的有效高度，m ； N T –––––塔内所需要的理论板层数； E T –––––总板效率； H T –––––塔板间距，m 。 （2） 塔径的计算 u V D S π4= （3-2） 式中 D –––––塔径，m ； V S –––––气体体积流量，m 3/s u –––––空塔气速，m/s u =（0.6~0.8）u max （3-3） V V L C u ρρρ-=max （3-4） 式中 L ρ–––––液相密度，kg/m 3
V ρ–––––气相密度，kg/m 3 C –––––负荷因子，m/s 2 .02020?? ? ??=L C C σ （3-5） 式中 C –––––操作物系的负荷因子，m/s L σ–––––操作物系的液体表面张力，mN/m 3.1.2 板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计 W OW L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度，m ； OW h –––––堰上液层高度，m 。 3 2100084.2??? ? ??=W h OW l L E h （3-7） 式中 h L –––––塔内液体流量，m ； E –––––液流收缩系数，取E=1。 h T f L H A 3600= θ≥3~5 (3-8) 006.00-=W h h (3-9) ' 360000u l L h W h = (3-10) 式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，m/s 。 (2) 踏板设计 开孔区面积a A ： ??? ? ??+-=-r x r x r x A a 1222sin 1802π （3-11）
精馏题库计算题精选(课堂版)
某双组分理想物系当温度t=80℃时，P A°=106.7kPa，P B°=40kPa，液相摩尔组成x A=0.4，试求： ⑴与此液相组成相平衡的汽相组成；⑵相对挥发度α。 解：（1）x A=(P总－P B°)／(P A°－P B°) ； 0.4=(P总－40)／（106.7－40） ∴P总=66.7kPa； y A=x A·P A°／P总=0.4×106.7／66.7=0.64 （２）α=P A°／P B°=106.7／40=2.67 j07a10011 用连续精馏塔每小时处理100 kmol含苯40% 和甲苯60% 的混合物，要求馏出液中含苯90%，残液中含苯1%（组成均以kmol%计）。 (1)馏出液和残液各多少kmol/h。 (2)饱和液体进料时，已估算出塔釜每小时汽化量为132kmol，问回流比为多少？ 解：① F=D+W Fx F = Dx D＋Wx W ∴ W=56.2kmol/h D= 43.8kmol/h ②∵q=1 V'=V ∴L =V－D=132－43.8=88.2 kmol/h R=L/D=88.2/43.6=2.02 j07a10019 在常压连续精馏塔中分离理想二元混合物，进料为饱和蒸汽，其中易挥发组分的含量为0.54（摩尔分率），回流比R=3.6，提馏段操作线的斜率为1.25，截距为-0.0187，求馏出液组成x D。 解: y q=x F=0.54 (1) 精馏段方程: y=0.7826x+0.217 x D 提段方程: y=1.25x-0.0187 (3) 式(1)与(3)联立得两操作线交点坐标x q=x=0.447， 将y q=0.54，, x q=0.447代入(2) 得x D=0.8764 j07b20014 在连续精馏塔中，精馏段操作线方程y=0.75x+0.2075，q线方程式为y=－0.5x+1.5x F试求 ①回流比R ②馏出液组成x D③进料液的q值 ④当进料组成x F =0.44时，精馏段操作线与提馏段操作线交点处x q值为多少? 并要求判断进料状态。 解：y=[R/(R+1)]x+x D/(R+1) ①R/(R+1)=0.75, R=0.75R+0.75, R=0.75/0.25=3 ② x D/(R+1)=0.2075 , x D=0.83 ③q/(q-1)=－0.5 , q=0.5/1.5=0.333 ④0.75x+0.2075=－0.5x+1.5 x F , 0.75 x q+0.2075=－0.5x q +1.5×0.44, x q=0.362 , ⑤0 2 精馏塔的工艺计算 2.1精馏塔的物料衡算 2.1.1基础数据 （一）生产能力： 10万吨/年，工作日330天，每天按24小时计时。 （二）进料组成： 乙苯212.6868Kmol/h ；苯3.5448 Kmol/h ；甲苯10.6343Kmol/h 。 （三）分离要求： 馏出液中乙苯量不大于0.01，釜液中甲苯量不大于0.005。 2.1.2物料衡算（清晰分割） 以甲苯为轻关键组分，乙苯为重关键组分，苯为非轻关键组分。 01.0=D HK x ，005.0=W LK x ， 表2.1 进料和各组分条件 由《分离工程》P65式3-23得： ,1 ,,1LK i LK W i HK D LK W z x D F x x =-=--∑ （式2. 1） 2434.13005 .001.01005 .0046875.0015625.08659.226=---+? =D Kmol/h W=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h 0681.1005.06225.21322=?==W X W ，ωKmol/h 编号 组分 i f /kmol/h i f /% 1 苯 3.5448 1.5625 2 甲苯 10.6343 4.6875 3 乙苯 212.6868 93.7500 总计 226.8659 100 5662.90681.16343.10222=-=-=ωf d Kmol/h 132434.001.02434.1333=?==D X D d ，Kmol/h 5544.212132434.06868.212333=-=-=d f ωKmol/h 表2-2 物料衡算表 2.2精 馏塔工艺 计算 2.2.1操作条件的确定 一、塔顶温度 纯物质饱和蒸气压关联式（化工热力学 P199）： C C S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=- 表2-3 物性参数 注 ：压力单位0.1Mpa ，温度单位K 编号 组分 i f /kmol /h 馏出液 i d 釜液i ω 1 苯 3.5448 3.5448 0 2 甲苯 10.6343 9.5662 1.0681 3 乙苯 212.6868 0.1324 212.5544 总计 226.8659 13.2434 213.6225 组份 相对分子质量 临界温度C T 临界压力 C P 苯 78 562.2 48.9 甲苯 92 591.8 41.0 乙苯 106 617.2 36.0 【例4-1】 在连续精馏塔中，分离某二元理想溶液。进料为汽-液混合物进料，进料中气相组成为0.428，液相组成为0.272，进料平均组成x F =0.35，假定进料中汽、液相达到平衡。要求塔顶组成为0.93（以上均为摩尔分率），料液中易挥发组分的96%进入馏出液中。取回流比为最小回流比的1.242倍。试计算：（1）塔底产品组成；（2）写出精馏段方程；（3）写出提馏段方程；（4）假定各板效率为0.5，从塔底数起的第一块板上，上升蒸汽的组成为多少？ 解题思路： ()W x 1 问要求的，此法不通） （第 3 1W L Wx x W L L y Wx Dx Fx F m m W D F -'--'' =+=+ W F D W D F x Fx Dx W D F Wx Dx Fx 联立解得只要通过 96.0 , =+=+= ()1 21++= +x x R R y D n n ()n n n x a y 11-+= ()F F F x x y 11-+=αα q q m R = 1 1---= q x x q q y F ()F F f Fy q qFx Fx -+=1 （3）提馏段方程可以简化或代入提馏段方程本身求，也可以用两点式方程求得，即点（x w ， x w ）和进料线与精馏线交点 （4）5.0 1 * 21 22=--=→→y y y y E y MV 逐板计算法 解题过程： ()0223 .0361.0193.0361.035.01 361.093 .035 .096.0 , 96.0 1=-?-=-- = --=-= ???+=+==?=∴=F D x F D x D F Dx Fx W Dx Fx x Wx Dx Fx W D F F D Fx Dx D F D F D F W W D F F D 得：由 ()()()()()186.08.0 1 493 .014411 0 .422.3242.1242.1 22 .3272.0428.0428 .093.0 428 .0272 .0 07.03.27.012 7 .0 15.035 .015.05.011 5 .0 428.01272.035.0 1 1 12 2 , 272 .011272 .0428.0 11 22+=+++=+++= ∴=?===--=--=∴???? ?==∴=-+????? ?+-=-= +-=---=---=∴=∴?-+?=-+=∴-'=-+= ∴=∴?-+?=-+= n n n D n n m q q q D m q q f F F F n n n x y x R x x R R y R R x y y x R y x x x x y x x y x y x q x x q q y q q q y q F Fqx Fx F L L q q q x x y a a a x a ax y 即：精馏段方程为：线的交点联立求解平衡线与进料即，进料线方程为： 气相所占分率为分率，则可视为进料中液相所占在汽、液混合进料中，：平衡线方程为 目录 目录 (1) 精馏塔再沸器工艺课程设计 (2) 1.设计任务及设计条件 (2) 2.方案论证 (2) 3.估算设备尺寸 (3) 4.传热系数校核 (3) 5.循环流量校核 (7) 6.设计结果汇总 (12) 7.工艺流程图 (13) 8.带控制点的工艺流程图 (13) 精馏塔再沸器工艺设计 1.设计任务及设计条件 (1) 设计任务：精馏塔塔釜，设计一台再沸器 (2) 再沸器壳层和管层的设计条件： 潜热γ 0=812.24kJ/kg 热导率λ =0.023W/(m?K) 粘度=0.361mPa?s 密度ρ0=717.4kg/m3 管层流体83℃下的物性数据： 潜热γi=31227.56kJ/kg 液相热导率λi=0.112 W/(m?K) 液相粘度=0.41 mPa?s 液相密度=721 kg/m3 液相定压比热容=2.094kJ/(kg?K) 表面张力=1.841×10-2N/m 汽相粘度=0.0067 mPa?s 汽相密度=0.032 kg/m3 蒸汽压曲线斜率(Δt/Δp)s=2.35×10-3m2?K/kg 2.方案论证 立式热虹吸再沸器是利用塔底釜液与换热器传热管内汽液混合物的密度差形成循环推动力，使得釜液在精馏塔底与再沸器间流动循环。 立式热虹吸再沸器具有传热系数高，结构紧凑，安装方便，釜液在加热段的停留时间短，不易结垢，调节方便，占地面积小，设备及运行费用低等显著优点。由于结垢原因，壳层不能采用机械方法清洗，因此壳层不适宜用高黏度或较脏的加热介质，本设计中壳层介质为乙醇蒸汽，较易清洗。 3.估算设备尺寸 计算热流量Φ为 )(1038.33600/100024.81215005W q b m b ?=??==Φγ 计算传热温差m t ?为 (11583)(8583) 10.82()(11583)(8583) m t K Ln ---?= =-- 假设传热系数K=XX ，估算传热面积A p 为 拟用传热管规格230?φ，管长L=3000m ，计算总传热管数N T N T = 10063 03.014.334 .2840=??= L d A p π 若将传热管按正三角形排列，则可用N T =3a(a+1)+1，b=2a+1，D=t(b-1)+（2~3）d 0计算壳径D 为 D=32×(37-1)+3×30≈1400mm 取管程进口管径Di=250mm ，出口管直径D 0=600mm 。 4.传热系数校核 （1）显热段传热系数K CL 设传热管出口处汽化率xe ＝0.048，则可计算循环流量q mt ： )/(72.34048 .06000 s kg x q q e mb mt === ① 显热段管内表面传热系数 则计算传热管内质量流速G 为 )(534.01006026.04 14 .34 )]/([03.65534 .072.342222m N di Si s m kg S q G T i mt =??= = ?===π 雷诺数Re 为 1. 用一精馏塔分离二元理想混合物，塔顶为全凝器冷凝， 泡点温度下回流，原料液中含轻组分0.5(摩尔分数，下同)， 操作回流比取最小回流比的１.４倍，所得塔顶产品组成为 ０．９５，釜液组成为０．０５．料液的处理量为１００kmol/．料液的平均相对挥发度为３，若进料时蒸气量占h 一半，试求： （1）提馏段上升蒸气量；（86.1kmol/h） （2）自塔顶第2层板上升的蒸气组成。0.88 分析：欲解提馏段的蒸气量v'，须先知与之有关的精馏段 的蒸气量V。而V又须通过D =才可确定。可见，先 (+ V)1 R 确定最小回流比 R，进而确定R是解题的思路。 min 理想体系以最小回流比操作时，两操作线与进料方程的 交点恰好落在平衡线上，所以只须用任一操作线方程或进 料方程与相平衡方程联立求解即可。 某二元混合液的精馏操作过程如图4—9。已知组成为52.0的原料液在泡点温度下直接加入塔釜，工艺要求塔顶产品的组成为0.75，（以上均为轻组分A 的摩尔分数），塔顶产品采出率D/F 为1:2，塔顶设全凝器，泡点回流。若操作条件下，该物系的a 为2.5，回流比R 为2.5，求完成上述分离要求所需的理论板数（操作满足恒摩尔流假设）。 包括塔釜在共需3块理论塔板。 分析：因题中未给平衡相图，只可考虑逐板计算法求理 论板数。当料液直接加入塔釜时，应将塔釜视作提馏段，然后分段利用不同的操作线方程与相平衡方程交替使用计算各板的气液相组成，直至W x x 时止。 图4-9 4在一连续精馏塔中分离二元理想混合液。原料液为饱和液体，其组成为0.5，要求塔顶馏出液组成不小于0.95,釜残液组成不大于0.05(以上均为轻组分A 的摩尔分数)。塔顶蒸汽先进入一分凝器，所得冷凝液全部作为塔顶回流,而未凝的蒸气进入全凝器，全部冷凝后作为塔顶产品。全塔平均相对挥发度为2.5,操作回流比min 5.1R R 。当馏出液 流量为100h kmol /时，试求： （1） 塔顶第1块理论板上升的蒸汽组成；0.909 （2） 提馏段上升的气体量。265kmol/h 分析：因为出分凝器的冷凝液L 与未液化的蒸气0V 成相平衡 关系，故分凝器相当一层理论塔板。应注意，自分凝器回流塔的液相组成0x 与自全凝器出来的产品组成D x 不同。 共沸精馏 一、实验目的： 1．通过实验加深对共沸精馏过程的理解。 2．熟悉精馏设备的构造，掌握精馏操作方法。 3．能够对精馏过程做全塔物料衡算。 4．学会使用气相色谱分析气、液两相组成。 二、实验原理： 精馏是利用不同组份在汽—液两相间的分配，通过多次汽液两相间的传质和传热来达到分离的目的。对于不同的分离对象，精馏方法也会有所差异。例如，分离乙醇和水的二元物系。由于乙醇和水可以形成共沸物，而且常压下的共沸温度和乙醇的沸点温度极为相近，所以采用普通精馏方法只能得到乙醇和水的混合物，而无法得到无水乙醇。为此在乙醇—水体系中加入第三种物质，该物质被称为共沸剂。共沸剂具有能和被分离系统中的一种或几种物质形成最低共沸物的特性。在精馏过程中共沸剂将以共沸物的形式从塔顶蒸出，塔釜则得到无水乙醇。这种方法就称作共沸精馏。 乙醇—水体系加入共沸剂苯以后可以形成四种共沸物。现将它们在常压下的共沸温度、共沸组成列于表1。 为了便于比较，再将乙醇、水、苯三种纯物质常压下的沸点列于表2。 表1 乙醇水-苯三元共沸物性质 乙醇-苯（AB Z ）68.24 32.7 0.0 67.63 苯-水（BW Z ）69.25 0.0 8.83 91.17 乙醇-水（AW Z ）78.15 95.57 4.43 0.0 表2 乙醇、水、苯的常压沸点 物质名称（简记）乙醇（A）水（W）苯（B） 沸点温度（℃）78.3 100 80.2 从表1和表2列出沸点看，除乙醇-水二元共沸物的共沸物与乙醇沸点相近之外，其余三种共沸物的沸点与乙醇沸点均有10℃左右的温度差。因此，可以设法使水和苯以共沸物的方式从塔顶分离出来，塔釜则得到无水乙醇。 整个精馏过程可以用图1来说明。图中A、B、W分别为乙醇、苯和水的英文 字头；AB Z ,AW Z ,BW Z 代表三个二元共沸物，T表示三元共沸物。图中的曲线为25℃ 下的乙醇、水、苯三元共沸物的溶解度曲线。该曲线的下方为两相区，上方为均相区。图中标出的三元共沸组成点T是处在两相区内。 以T为中心，连接三种纯物质 A、B、W及三个二元共沸点组成 点AB Z 、AW Z 、BW Z ，将该图分为 六个小三角形。如果原料液的组成点落在某个小三角形内。当塔顶采用混相回流时精馏的最终结果只能得到这个小三角形三个顶点所代表的物质。故要想得 精馏练习题 一、填空题 【1】精馏操作的依据是（混合液中各组分的挥发度的差异）。实现精馏操作的必要条件是（塔顶液相回流）和（塔底上升气流）。 【2】气液两相呈平衡状态时，气液两相温度（相同），液相组成（低于）气相组成。 【3】用相对挥发度α表达的气液平衡方程可写为（ ）。根据α的大小，可用来（判断用蒸馏方法分离的难易程度），若α=1，则表示（不能用普通的蒸馏方法分离该混合液）。 【4】某两组分物系，相对挥发度3=α，在全回流条件下进行精馏操作，对第n 、n+1两层理论踏板（从塔顶往下计），若已知==+1,4.0n n y y 则（0.182）。全回流适用于（精馏开工阶段）或（实验研究场合）。 【5】某精馏塔的精馏操作线方程为275.072.0+=x y ，则该塔的操作回流比为（2.371），馏出液组成为（0.982）。 【6】在精馏塔设计中，若P Fx f 进料温度保持不变，若增加回流比R ，则p x （增大） w x （减小），V L （增大）。 【7】操作中的精馏塔，若进料温度FV x f 不变，若釜液量W 增加，则p x （增加），w x （增大）V L （增加）。 二、选择题 （1）在用相对挥发度判别分离的难易程度时，下列哪种情况不能用普通蒸馏的方法分离 （C ）。 A.αAB ＞1 B. αAB ＜1 C. αAB =1 D. αAB ＞10 （2）在精馏的过程中，当进料为正处于泡点的饱和液体时，则（C ）。 A.q ＞1 B.q ＜0 C.q=1 D.0＜q ＜1 （3）精馏塔中由塔顶向下的第n-1、n 、n+1层塔板，其气相组成的关系为（C ）。 A.y n+1＞y n ＞y n-1 B. y n+1=y n =y n-1 C.y n+1＜y n ＜y n-1 D.不确定 （4）精馏塔中自上而下（C ）. A.分为精馏段、加料板和提馏段三部分 B.温度依次降低 C.易挥发组分浓度依次降低 D.蒸气量依次减少 （5）某精馏塔的馏出液量是50kmo1/h ，回流比是2，则精馏段的回流液量是（A ）。 A.100kom1/h B.50kmo1/h C.25kmo1/h D.125kmo1/h （6）连续精馏中，精馏段操作线随（ A ）而变。 化工专业实验报告 实验名称：共沸精馏 实验人员：同组人： 实验地点：天大化工技术实验中心624 室 实验时间：2014年5月7日班级/学号：级班组号指导教师： 实验成绩： 共沸精馏 一、实验目的 1.通过实验加深对共沸精馏过程的理解； 2.熟悉精馏设备的构造，掌握精馏操作方法； 3.能够对精馏过程做全塔物料衡算； 4.学会使用气相色谱分析气、液两相组成。 二、实验原理 精馏是利用不同组份在气-液两相间的分配，通过多次气液两相间的传质和传热来达到分离的目的。对于不同的分离对象，精馏方法也会有所差异。例如，分离乙醇和水的二元物系。由于乙醇和水可以形成共沸物，而且常压下的共沸温度和乙醇的沸点温度极为相近，所以采用普通精馏方法只能得到乙醇和水的混合物，而无法得到无水乙醇。 为此，在乙醇-水系统中加入第三种物质，该物质被称为共沸剂。共沸剂具有能和被分离系统中的一种或几种物质形成最低共沸物的特性。在精馏过程中共沸剂将以共沸物的形式从塔顶蒸出，塔釜则得到无水乙醇。这种方法就称作共沸精馏。 乙醇-水系统加入共沸剂苯以后可以形成四种共沸物。现将它们在常压下的共沸温度、共沸组成列于表1。为了便于比较，再将乙醇、水、苯三种纯物质常压下的沸点列于表2。 表1乙醇水-苯三元共沸物性质 从表1和表2列出沸点看，除乙醇-水二元共沸 物的共沸物与乙醇沸点相近之外，其余三种共沸 物的沸点与乙醇沸点均有10℃左右的温度差。因 此，可以设法使水和苯以共沸物的方式从塔顶分 离出来，塔釜则得到无水乙醇。 整个精馏过程可以用图1来说明。图中A、B、 W分别为乙醇、苯和水的英文字头； AB Z,AW Z,BW Z代表三个二元共沸物，T表示三元 共沸物。图中的曲线为25℃下的乙醇、水、苯三 元共沸物的溶解度曲线。该曲线的下方为两相区， 上方为均相区。图中标出的三元共沸组成点T是处在两相区内。 以T为中心，连接三种纯物质A、B、W及三个二元共沸点组成点AB Z、AW Z、BW Z，将该图分为六个小三角形。如果原料液的组成点落在某个小三角形内。当塔顶采用混相回流时精馏的最终结果只能得到这个小三角形三个顶点所代表的物质。故要想得到无水乙醇，就应该保证原料液的组成落在包含顶点A的小三角形内，即在ΔATAB Z或Δ 一、苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计任务书 （一）设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为98.5%的苯36432吨，塔底馏出液中含苯1%，原料液中含苯为61%（以上均为质量百分数）。 （二）操作条件 1.塔顶压强4kPa（表压） 2.进料热状况：饱和蒸汽进料 3.回流比：R=2R 4.单板压降不大于0.7kPa min （三）设计内容 设备形式：筛板塔 设计工作日：每年330天，每天24小时连续运行 厂址：青藏高原大气压约为77.31kpa的远离城市的郊区 设计要求 1.设计方案的确定及流程说明 2.塔的工艺计算 3.塔和塔板主要工艺尺寸的确定 （1）塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定 （2）塔板的流体力学验算 （3）塔板的负荷性能图绘制 （4）生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制 4、塔的工艺计算结果汇总一览表 5、对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论 （四）基础数据 1.组分的饱和蒸汽压 i p （mmHg ） 2.组分的液相密度ρ（kg/m 3 ） 3.组分的表面张力σ（mN/m ） 4.液体粘度μ（mPa ?s ） 5.Antoine常数 二、苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分） （一）设计方案的确定及工艺流程的说明 原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。 典型的连续精馏流程为原料液经预热器加热后到指定的温度后，送入精馏塔的进料板，在进料上与自塔上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每层板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。 （二）全塔的物料衡算 1.料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78.11 kg/kmol和112.6kg/kmol精馏塔的工艺计算
精馏塔计算例题
精馏塔再沸器工艺计算
精馏计算操作型分析及例题
共沸精馏实验报告
精馏习题答案
共沸精馏
精馏塔工艺设计