化工原理精馏.ppt
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化工原理精馏
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第一节 概述
2）闪蒸 是一种单极的平衡操作，连续或间歇、稳定的。
➢ 混合液经加热器升温后液体温度高于分液器压强 下的液体沸点，然后通过减压阀使其降压后进入 分离器中，这时过热的液体混合物即被部分气化， 平衡的气液两相在分离器中得到分离，将分离器 又称为闪蒸罐（塔）
例如：高压锅，冷却后才可以打开
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第一节 概述
1 、定义 （ 2 ）蒸馏：利用液体混合物中各组分挥发性的差异
而将组分分离的传质过程。为一次部分 气化分离混合物； （ 3 ）精馏：多次部分汽化，多次部分冷凝。 用浓度表示组分的变化。
易挥发组分：沸点低的组分，用A表示，yA，xA 难挥发组分：沸点高的组分，用B表示，yB，xB y与x的关系无法确定，通常达到平衡时关系才确定
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第一节 概述
恒沸精馏——工业酒精的提纯，加入夹带剂苯， 形成三元非均相恒沸液；
5）蒸发与蒸馏的区别 蒸发——A组分挥发，B组分不挥发，供热就分离； 蒸馏——A，B均挥发，存在一个平衡关系！
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第二节 两组分溶液的气液平衡
1-2-1 两组分理想物系的气液平衡
➢当外压不太高时，平衡的气相可视为理想气体，
遵循道尔顿分压定律，即
P P A P BP A 0x P B 0(1 x)
x
P PB0 PA0 PB0
—— 由拉乌尔定律表示的气液平衡关系
yAP PAP PA0xAP PA0 P PA0P PB0B0
yA KAxA
——K 为相平衡常数，并非常数，随温度而变。
于是，经过多次部分汽化和部分冷凝，最后在塔顶 得到高纯度的轻组分，而在塔底获得高纯度的重组
化工原理课件第五章 蒸馏
Q FcP (T tF )
FcP (T te ) (1 q)Fr
T
te
(1
q)
r cp
tF－原料液的温度℃ T－通过加热器后原料液的温度℃
te－分离器中的平均温度℃ F－原料液流量Kmol/h
cp－原料液平均比热KJ/(Kmol. ℃) r－平均汽化潜热
三、气液平衡关系
理想溶液：
x
A
A
p
1.2.2 非理想物系的气液平衡
1.具有正偏差的溶液 一般正偏差：pA>pA理， pB>pB理。
乙醇－水溶液相图 正偏差溶液：x=0.894，最低恒沸点，78.15℃
2. 具有负偏差的溶液 一般负偏差 pA<pA理， pB<pB理。
硝酸－水溶液相图 负偏差溶液：x=0.383，最高恒沸点，121.9℃
组分： A、B 一、相律分 析： 变量 ： t、p、xA、 yA
相数： 气相、液相
自由度：f c 2 2
C:独立组分数
Ø：相数
一定压力下:液相（气相）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
二、两组分理想物系气液平衡函数关系 1. 拉乌尔定律（ Raoult’s Law）
xF,y,x－－分别为原料液、气相与液相产 品的组成，摩尔分率。
y
FxF Wx D
F
F W
xF
W F W
x
q W 液化分率 F
＝1 1 q
xF
q 1 q
x
qx q 1
q
1
1
xF
平率衡为蒸馏中气液相平衡组q 成的关系。通过（xF， xF ）斜
化工原理二元连续精馏.ppt
F, xF
若 F、xF、q、D、xD、R 相同，则
W* W S
W* W ------间接蒸汽加热流程 V
排出的釜液量大
W xW WxW
xW xW ------间接蒸汽加热流程
排出的釜液浓度小 水蒸汽 S，yS=0
D, xD L W*, xW*
3．直接蒸汽加热流程
适用范围：水溶液，且水是难挥发组分 与间接蒸汽加热流程计算相比：
(1)假设恒摩尔流假定成立，则
D, xD
S V' (R 1)D (q 1)F
L' W
F, xF
V
L
S W*
水蒸汽 S，yS=0 W*, xW*
3．直接蒸汽加热流程
与间接蒸汽加热流程计算相比：
（2）精馏线、q线、提馏线方程形式相同
在相同条件（F、xF、q、D、xD、R相同）下， 直接蒸汽加热与间接蒸汽加热相比，操作线及q
xn-1
也称默弗里（Murphree）板效。其定义为：
E mV
汽相实际增浓程度 汽相理论增浓程度
yn
y
n
yn1 yn1
n
yn
yn*
-------汽相默弗里板效
E mL
液相实际减浓程度 液相理论减浓程度
xn1 xn xn1 xn *
--------液相默弗里板效
E
E
R1
y1
R R1
xL
xD R1
y1 0.5 xL 0.5 0.8
0.71
xW
y1
1 y1
0.499
化工原理-恒沸精馏67页PPT
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
ห้องสมุดไป่ตู้化工原理-恒沸精馏
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
谢谢
ห้องสมุดไป่ตู้化工原理-恒沸精馏
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
谢谢
化工原理课件 9.4 精馏
q [rF cP (tb tF )] rF
b. 饱和液体进料(泡点进料) 饱和液体温度等于泡点
iF i
q 1
V V
0 q 1
L LF
c.汽液混合物进料 汽液混合物的温度介于泡点和露点之间
i iF I
V V
LL
q=x(液相分率) 已知进料中汽相与液相的摩尔数之比为2:1，轻组分的摩尔分 数为0.55,则q=_____. A. 1/3 B. 0.55 C.不能确定
传质单元高度
精 馏
实 际 塔 板 数
理论板数
反映分离任务的难易, 与设备型式无关
反映设备效能的高低
全塔效率
④塔板物料、热量衡算及传递速率的最终简化 引入理论板的概念及恒摩尔流假设使塔板过程的物料衡 算、热量衡算及传递速率最终简化为 物料衡算式
Vy n1 Lxn1 Vy n Lxn
相平衡方程
LL q F 以1kmol/h进料为基准，提馏段中的液体流量较精馏段的液 体流量增大的kmol/h数即为q值
L L qF
V V (1 q)F
I iF q I i
iF i I
q 1
L L qF
V V, L L
V V (1 q)F
a. 过冷液体进料 过冷液体温度低于泡点
I iF q I i
L L qF
V V (1 q)F
d.饱和蒸汽进料(露点进料) 饱和蒸汽的温度等于露点
iF I
q0
V V F
LL
e.过热蒸汽进料(过热蒸汽的温度高于露点)
iF I
q0
V V, L L
q cP (tF td ) rF
(化工原理)精馏原理
通过重复加热和冷凝的过程，可以逐步将液体混合 物中的不同组分分离出来。
精馏的原理和过程
原理
基于物质的沸点不同，通过加热和冷凝的方法，将不同沸点的物 质分离出来。
过程
将液体混合物加热至沸腾，产生的蒸汽在冷凝器中冷凝，再通过 回流装置将冷凝液返回精馏塔中，重复进行加热和冷凝的过程， 直至达到分离目的。
操作温度应根据进料组成 和产品要求进行选择，以
实现最佳分离效果。
操作压力应根据进料组成 和产品要求进行选择，以
实现最佳分离效果。
操作条件的优化
实验法
通过实验方法测定不同操作条件下的分离效果，找 出最优的操作条件。
模拟法
利用计算机模拟软件对精馏过程进行模拟，通过优 化算法找出最优的操作条件。
经济分析法
石油化工原料的制备
通过精馏技术可以制备石油化 工原料，如乙烯、丙烯等，这 些原料是生产塑料、合成橡胶 等材料的重要基础。
精馏在其他领域的应用
01
02
03
食品工业
精馏技术可用于食品工业 中，如分离果汁中的果糖 和乙醇饮料中的酒精等。
制药工业
精馏技术可用于药品的生 产和提纯，如分离抗生素、 维生素等。
精馏的分类
02
01
03
根据操作方式的不同，精馏可以分为连续精馏和间歇 精馏。
根据进料位置的不同，精馏可以分为侧线精馏、塔顶 精馏和塔底精馏。
根据操作压力的不同，精馏可以分为常压精馏、加压 精馏和减压精馏。
02
精馏塔的构造和工作原理
精馏塔的结构
塔体
进料板
塔板
溢流管
冷凝器
精馏塔的主要部分，用于 容纳待分离的液体混合物 和进行传热传质过程。
精馏的原理和过程
原理
基于物质的沸点不同，通过加热和冷凝的方法，将不同沸点的物 质分离出来。
过程
将液体混合物加热至沸腾，产生的蒸汽在冷凝器中冷凝，再通过 回流装置将冷凝液返回精馏塔中，重复进行加热和冷凝的过程， 直至达到分离目的。
操作温度应根据进料组成 和产品要求进行选择，以
实现最佳分离效果。
操作压力应根据进料组成 和产品要求进行选择，以
实现最佳分离效果。
操作条件的优化
实验法
通过实验方法测定不同操作条件下的分离效果，找 出最优的操作条件。
模拟法
利用计算机模拟软件对精馏过程进行模拟，通过优 化算法找出最优的操作条件。
经济分析法
石油化工原料的制备
通过精馏技术可以制备石油化 工原料，如乙烯、丙烯等，这 些原料是生产塑料、合成橡胶 等材料的重要基础。
精馏在其他领域的应用
01
02
03
食品工业
精馏技术可用于食品工业 中，如分离果汁中的果糖 和乙醇饮料中的酒精等。
制药工业
精馏技术可用于药品的生 产和提纯，如分离抗生素、 维生素等。
精馏的分类
02
01
03
根据操作方式的不同，精馏可以分为连续精馏和间歇 精馏。
根据进料位置的不同，精馏可以分为侧线精馏、塔顶 精馏和塔底精馏。
根据操作压力的不同，精馏可以分为常压精馏、加压 精馏和减压精馏。
02
精馏塔的构造和工作原理
精馏塔的结构
塔体
进料板
塔板
溢流管
冷凝器
精馏塔的主要部分，用于 容纳待分离的液体混合物 和进行传热传质过程。
化工原理蒸馏课件5
4.操作型计算的类型（1）(P288 例7-6)
Nm
D W
zF
xw
R
q
N M 平衡曲线
设xD
精馏段、提馏段操作线方程 重设xD
Nm’＝Nm ？
输出
二）精馏塔的操作 1.保持操作稳定，使塔内各处汽液组成和温度 稳定，料液在塔内汽液组成与其相同的位置加 入避免不同组成的物流的混合，是保持最佳操 作状态的基本条件。 2.保持精馏装置进、出物料平衡是保证塔稳定 操作的必要条件。
Rmin 与此对应 NT 全回流 NT N min
1
3.简捷法的步骤：
R Rmin N N min , R 1 N 1
六 Gilliland 快速估值法
4.研究条件：吉利兰图是用8个物系在下面的条件 下逐板计算得出的结果绘制，这些条件见下表。 组分数目 进料状态 2～11 5
四.加料状态的影响和加料板位置 L L I iF q F I i
过冷液体 q>1 饱和液体（泡点）q=1 汽液混合物 0<q<1 饱和蒸汽 q=0 过热蒸汽 q<0 （4）精馏段与提馏段的 汽液流量之间的关系 L' L qF
V V (1 q) F
'
二)精馏段和提馏段操作线的交点 -----q线方程 精： yn 1 提：
xD ye Rmin Rmin 1 xD xe Rmin x D ye ye xe
(xe，ye)由平衡线和q线(或者
精馏段操作线)联立求解确定。
对非理想溶液最小回流比确定：
平衡线下凹，出现拐点，只能图解。
最小回流比--解析求解
xe ye 平衡线：ye＝ , xe＝ 1 ( 1) xe ＋ ( 1) ye
化工原理精馏PPT课件
D,xD
•
(xD,xD)
3
(二) 提馏段操作线方程
总物料衡算：L=V+W
m Lxm V ym+1
m+1
易挥发组分衡算 :Lxm= Vym+1+ WxW
yN
ym 1LL Wxm LW WxW 或 ym 1V Lxm V WxW
N xN
V
LxN
W,xw
提馏段操作 线方程
•(xW,xW)
4
【例1】在连续精馏塔中分离某理想二元混合物。已知原料液流量 为100kmol/h，组成为0.5（易挥发组分的摩尔分率，下同），提馏 段下降液体量与精馏段相等，馏出液组成为0.98，回流比为2.6。若 要求易挥发组分回收率为96%，试计算： (1) 釜残液的摩尔流量； (2) 提馏段操作线方程。
IV IL
(1)饱和液体进料——泡点进料
LV F
此时，IF=IL
q=1
原料液全部与精馏段下降液体汇合进入 提馏段。
L V
饱和液体
L =L+F
V =V
11
(2)饱和蒸汽进料
IF=IV
q=0
q IV IF IV IL
原料全部与提馏段上升气体汇合进入 精馏段。
L =L V=V +F
(3)冷液进料
内容回顾
一、精馏原理
（1）无中间加热及冷凝器的多次部分气化和多次部分冷凝 （2）顶部回流及底部气化是保证精馏过程稳定操作的必不可 缺少的条件。 （3）精馏操作流程 （4）相邻塔板温度及浓度的关系
tn1tntn1 xn1xnxn1 yn1ynyn1
1
二、理论塔板
三、恒摩尔流假定 四、全塔物料衡算
化工原理第九章液体精馏
FiF Li V I Li VI
由恒摩尔假定，不同温度和组成的饱和液体焓i和汽 化潜热均相等。
20
联立上二式，得 定义：
L L I iF F I i
q
I iF分子：1kmol原料变成饱和蒸气所需的热 I i 分母：原料的摩尔汽化热
可得
L L qF
V V (1 q)F
q为加料热状态参数 q＝0，饱和气体（露点）；q＝0，饱和液体（泡点） q<0，过热蒸气；0<q<1，气液两相，q>1，冷液
不管加料板上状态如何，离开加料板的两相温度相
等，组成互为平衡。
V,I,ym
L,i,xm-1
物料衡算式
F,iF,xF
FxF V ym1 Lxm1 Vym Lxm 相平衡方程
ym f (xm )
3）精馏段和提馏段流量的关系
V’,I,ym+1
L’,i,xm
列加料板物料和热量衡算式
F LV LV
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。
8
9.3 平衡蒸馏和简单蒸馏
D
9.3.1 平衡蒸馏
令W q, F
则D 1q F
物料衡算：F xF D y W x
F
F DW
xF
联立得：y q x xF q 1 q 1
热量衡算：忽略组成对比热影响，
2)对理想物系
A / B
pA / xA pB / xB
p
0 A
xA
/
xA
pB0 xB / xB
pA0
pB0
3)对物系相对挥发度 1和相差2 不大
m
1 2
(1
化工原理 精馏 图例
' v F v L
精馏操作线方程例题1
全塔物料衡算例的溶液中，若进料为饱 和液体，选用的回流比R=2.0，试求提馏 段操作线方程式，并说明操作线的斜率 和截距的数值。
精馏操作线方程例题2
在一连续操作的精馏塔中分离苯-甲苯溶 液，其平均相对挥发度为α =2.46。进料流量 为250Kmol/h，其中苯的摩尔分率为0.4。馏出 液流量为100Kmol/h，其中苯的摩尔分数为 0.97。试计算：①塔顶第一层理论板下降的液 体组成；②精馏段每层塔板下降的液体流量为 200Kmol/h时，塔顶第二层理论塔板的上升蒸 汽组成；③若为冷液进料，进料热状况参数 q=1.2，提馏段每层塔板上升蒸汽的流量和塔 釜的气相回流比；④提馏操作线方程；⑤塔釜 上一层塔板的下降液体组成。
原料液的进料热状况
原料液可有五种进料热状况: ⑴低于泡点的冷液进料(q＞1); ⑵泡点温度下的饱和液体进料(q=1); ⑶泡点和露点之间的气液混合物进料(0＜q ＜1); ⑷露点下的饱和蒸汽进料(q=0); ⑸高于露点的过热蒸汽进料(q＜0).
不同进料对精馏塔两段操作的 影响
定性分析如上页各图. 定量讨论用进料热状况参数q. I I 数值计算式：q= I I L F L 物理意义：原料加热成板上气相所需焓 差与加料板处汽化潜热之比。
⑵最小回流比—两操作线交点位于平衡线 上,理论塔板层数无穷.
全回流最少塔板数计算公式芬斯克公式
最小回流比解析计算公式
适宜回流比
应综合考察回流比对精馏总费用的影响 情况,以成本最低为宜—理论上.
实际取最小回流比的1.1～2.0倍.
回流比计算例
对正戊烷-正己烷混合液连续精馏，其 xF=0.4，xD=0.98（均为摩尔分率），已 知平均相对挥发度α=2.92，计算如下三 种进料情况下的最小回流比：①冷液进 料（=1.22）；②饱和液体进料；③气液 混合物进料，原料温度为55℃。
精馏操作线方程例题1
全塔物料衡算例的溶液中，若进料为饱 和液体，选用的回流比R=2.0，试求提馏 段操作线方程式，并说明操作线的斜率 和截距的数值。
精馏操作线方程例题2
在一连续操作的精馏塔中分离苯-甲苯溶 液，其平均相对挥发度为α =2.46。进料流量 为250Kmol/h，其中苯的摩尔分率为0.4。馏出 液流量为100Kmol/h，其中苯的摩尔分数为 0.97。试计算：①塔顶第一层理论板下降的液 体组成；②精馏段每层塔板下降的液体流量为 200Kmol/h时，塔顶第二层理论塔板的上升蒸 汽组成；③若为冷液进料，进料热状况参数 q=1.2，提馏段每层塔板上升蒸汽的流量和塔 釜的气相回流比；④提馏操作线方程；⑤塔釜 上一层塔板的下降液体组成。
原料液的进料热状况
原料液可有五种进料热状况: ⑴低于泡点的冷液进料(q＞1); ⑵泡点温度下的饱和液体进料(q=1); ⑶泡点和露点之间的气液混合物进料(0＜q ＜1); ⑷露点下的饱和蒸汽进料(q=0); ⑸高于露点的过热蒸汽进料(q＜0).
不同进料对精馏塔两段操作的 影响
定性分析如上页各图. 定量讨论用进料热状况参数q. I I 数值计算式：q= I I L F L 物理意义：原料加热成板上气相所需焓 差与加料板处汽化潜热之比。
⑵最小回流比—两操作线交点位于平衡线 上,理论塔板层数无穷.
全回流最少塔板数计算公式芬斯克公式
最小回流比解析计算公式
适宜回流比
应综合考察回流比对精馏总费用的影响 情况,以成本最低为宜—理论上.
实际取最小回流比的1.1～2.0倍.
回流比计算例
对正戊烷-正己烷混合液连续精馏，其 xF=0.4，xD=0.98（均为摩尔分率），已 知平均相对挥发度α=2.92，计算如下三 种进料情况下的最小回流比：①冷液进 料（=1.22）；②饱和液体进料；③气液 混合物进料，原料温度为55℃。
化工原理精馏PPT课件全
用饱和蒸气压表示的气液平衡关系
2）用相对挥发度表示 ☆挥发度定义
某组分在气相中的平衡分压与该组分在液相中
的摩尔分率之比
挥发度意义
vi
pi xi
某组分由液相挥发到气相中的趋势，是该组分 挥发性大小的标志
双组分理想溶液
vA
pA xA
pAo xA xA
pAo
vB
pB xB
pBo xB xB
pBo
☆相对挥发度定义
pA pyA
pB pyB p(1 yA )
p
o A
xA
pyA
yA
p
o A
xA
p
pBo xB pyB
yB
pBo xB p
yA
p
o A
x
A
p
xA
p pBo pAo pBo
yA
pAo p
p pBo pAo pBo
xA
p pBo pAo pBo
,
yA
pAo p
p pBo pAo pBo
解 (1)利用拉乌尔定律计算气液平衡数据
xA
p pBo pAo pBo
yA
p
o A
x
A
p
t/℃ x y
80.1 84 88 92 96 100 104 108 110.8 1.000 0.822 0.639 0.508 0.376 0.256 0.155 0.058 0.000 1.000 0.922 0.819 0.720 0.595 0.453 0.305 0.127 0.000
xF，y，x---原料液、气相、液相产品的组成，摩尔分数
y
1
F D
x
本科化工原理--精馏
1
e
a xD,max y b 0 xW 1 x xF xD
10.4.13 双组分精馏过程的其他类型
当为冷液进料，q 线与y = xD的交点为操作线的上端，如图 所示。 1 q
y
0 xW x
xF
xD
1
10.5 间歇精馏
10.5.1 间歇精馏过程的特点 当混合液的分离要求较高而料液品种或组成经常 变化时，采用间歇精馏的操作方式比较灵活激动. 特点： ① 间歇精馏为非定态过程，浓度、温度等参数随 时间变化，必须通过取微元时间进行计算。 若保持R不变，则xD 减小；反之，若保持xD 不变， 则R 增大。 ② 间歇精馏时全塔均为精馏段，没有提馏段。因 此，获得同样的塔顶、塔底组成的产品，间歇精馏的 能耗必大于连续精馏。
二元恒沸物 三元恒沸物 三元恒沸物
Ⅰ 乙醇--水 恒沸物
Ⅱ
Ⅲ
水 乙醇 稀乙醇--水 溶液
10.6.1 恒沸精馏
纯B的沸点：100℃
在Ⅰ塔塔底排出
如：乙醇—水恒沸物（AB）+挟带剂（C）→ABC + A
纯A的沸点：78.3℃ 恒沸点： 78.15 ℃
苯
三元恒沸物沸点 64.9 ℃，在Ⅰ塔 塔顶排出
tABC＜tA， tABC＜tB ， tABC＜tAB
* xW
yd 0 xd x W
*
0 x* W
xd x F
x
x D 1.0
图B
直接蒸汽加热操作线
6.4.10 双组分精馏过程的其他类型 用上式求直接蒸汽加热时提馏段操作线方程比 较方便，问题归结为两操作线交点坐标( xd , y d ) 如何求。因为q线及精馏段操作线均与间接蒸汽加
热时相同，所以仍可用前述方法求 x 、 d 值。 y
e
a xD,max y b 0 xW 1 x xF xD
10.4.13 双组分精馏过程的其他类型
当为冷液进料，q 线与y = xD的交点为操作线的上端，如图 所示。 1 q
y
0 xW x
xF
xD
1
10.5 间歇精馏
10.5.1 间歇精馏过程的特点 当混合液的分离要求较高而料液品种或组成经常 变化时，采用间歇精馏的操作方式比较灵活激动. 特点： ① 间歇精馏为非定态过程，浓度、温度等参数随 时间变化，必须通过取微元时间进行计算。 若保持R不变，则xD 减小；反之，若保持xD 不变， 则R 增大。 ② 间歇精馏时全塔均为精馏段，没有提馏段。因 此，获得同样的塔顶、塔底组成的产品，间歇精馏的 能耗必大于连续精馏。
二元恒沸物 三元恒沸物 三元恒沸物
Ⅰ 乙醇--水 恒沸物
Ⅱ
Ⅲ
水 乙醇 稀乙醇--水 溶液
10.6.1 恒沸精馏
纯B的沸点：100℃
在Ⅰ塔塔底排出
如：乙醇—水恒沸物（AB）+挟带剂（C）→ABC + A
纯A的沸点：78.3℃ 恒沸点： 78.15 ℃
苯
三元恒沸物沸点 64.9 ℃，在Ⅰ塔 塔顶排出
tABC＜tA， tABC＜tB ， tABC＜tAB
* xW
yd 0 xd x W
*
0 x* W
xd x F
x
x D 1.0
图B
直接蒸汽加热操作线
6.4.10 双组分精馏过程的其他类型 用上式求直接蒸汽加热时提馏段操作线方程比 较方便，问题归结为两操作线交点坐标( xd , y d ) 如何求。因为q线及精馏段操作线均与间接蒸汽加
热时相同，所以仍可用前述方法求 x 、 d 值。 y
蒸馏操作技术—板式精馏塔的操作(化工原理课件)
气液接触 面积大大
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ减少
在操作中 必须避免
液泛导致 物料大量
返混
严重影响 塔的正常
操作
导致液泛的原因有哪些？
导致漏液的原因是什么？
化工原理
液 体 在 塔 内 不 能 顺 畅 流 下 的 现 象 称 为 液 泛
液泛又称淹塔 ➢ 是一种不正常现象 ➢ 会严重降低塔板效率 ➢ 使塔压波动 ➢ 产品分割不好
02
01
03
改进塔板结构 降低塔盘压力降
尽量加大降液管截面积， 控制气体流速和 但会减少塔板开孔面积 液体流速不易过大
降低了塔 的分离效
率
使塔板上建立 不起液层而无 法正常操作
导致分离 效率的严 重下降
板间距 太小
气体速 度太高
产生雾 沫夹带 的原因
对于操作人员而言
应控制好塔内的气体 流速和液体流速
尽量减小漏液和雾沫夹带
漏液
雾沫 夹带
气速 的下限
气速 的上限
塔板的
漏液
分离效
雾沫夹带
率下降
液泛
严重的雾沫夹带
化工原理
板上传 质规律
塔板上气 液两相的 接触状况
板上传 热规律
气体通过板孔的速度不同 两相在塔板的接触状态不同
随着气速的增加
可以分为三种气液接触状态
鼓泡接触状态
泡沫接触状态
喷射接触状态
泡沫接 触状态
能提供良 好的气液
喷射 状态
接触条件
易引起较多的液沫夹带
泡沫接 触状态
减小压力 降和液面
落差
控制好气 体流速和 液体流速
尽量使塔板 上气液两相 的接触状态 呈泡沫接触
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
精馏化工分离工程.ppt
开发步骤（单座精馏塔的设计计算）
1）确定操作压力；P 2）确定相平衡关系；TPXY 3）建立精馏操作的数学模型；MESH； 4） 解数学模型，求出操作参数(R、q)、和设备参数(NT、NF)； 5） 板式塔：确定板效率，将理论板数转化为实际板数；
填料塔：选定填料型式和尺寸，求取理论板当量高度HETP， 从而算得填料层高度；
化工分离工程 第三章 精馏
精馏原理
精馏是分离液体混合物的单元操作，是利用混合物中各组分间相对挥发
a 度 i, j 的差异及回流(R)的工程手段，实现组分的分离。
不适宜用普通精馏进行分离的物系
1） AB 1 2） AB 1，即待分离组分形成恒沸物，平衡的气液两相组成一样
3）热敏性物料：在高温下易发生聚合、结垢、分解等不良反应的。
精馏操作的开发目的
将 A+B 混合物 → 分离成A、B两股物料，要求：
确定适宜的操作条件和参数
P，R，NT ，q… 确定适宜的设备结构和尺寸
工艺参数
D，H，结构…
设备参数
开发内容
1）多座精馏塔分离序列的安排（见第6章） 2） 精馏塔类型的选择（见《化工原理》） 3）单座精馏塔的设计计算
具体包括：
1）确定塔的直径和高度 2）确定适宜的操作条件和参数 3）进行再沸器和冷凝器的设计计算 4）进行塔的结构的设计计算
汽化，蒸汽多次部分冷凝等汽液间的传质过程，使汽液相间浓度发 生变化 ➢ 并结合应用回流R手段，使各组分分离
精馏操作流程
精馏操作流程
精馏操作流程
简单塔
精馏计算
精馏的定态数学模型有平衡级（理论板）和非平衡级两类， 本书讨论平衡级模型
多元精馏计算主要采用的方法
1、简捷计算法（设计型计算）———给定分离任务，选择工艺条件。
化工原理课程设计精馏板式塔的设计ppt课件
有关计算中的空塔气速值。
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22
4.3 其它塔体的主要尺寸
4.3.1塔顶高度HD
塔顶空间高度作用是安装塔板和人孔的需要，也使气体中的液滴自由沉降，塔顶空间 高度一般取1.0～1.5m。
4.3.3进料段高度 HF
进料如果是液相，则HF应稍大于一般的板间距，并满足安装人孔的 需要。如果是两相进料，则HF需要取得大一些，以利于进料两相分 离。一般可取： HF＝（1.0～1.2）m。
• 为使塔的操作稳定，免受季节气温影响，精、提馏段采 用相同塔径以便于制造，则采用饱和液体（泡点）进料， 但需增设原料预热器。
• 若工艺要求减少塔釜加热量避免釜温过高，宜采用气态
进料。
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2.3加热方式
• 蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器，以提 供足够的热量；
• 若待分离的物系为某种轻组分和水的混合物，也 可采用直接蒸汽加热。
堵塞，不适宜处理粘性大、脏的和带固体粒子的料液。
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5.2 塔板有关参数的计算 5.2.1板上液流型式的确定
常用的塔板流动型式有下面几种：
（1）单流型：这是最普遍和最常用的，液体的流径较长，板面利用好； 塔板结构简单，直径小于2.2m以下的塔普遍采用此型；
（2）双流型：用于大塔径及液相负荷较大的场合； （3）回流型：又称U型流型，用于液气比较小的场合； （4）其他流型：当塔径及液流量都特大式，双流型无法满足，可以用四
浮阀塔是现今应用最广的一种板型，其主要优点是生产能力大，操作弹性较 大，分离效果较高，塔板结构较泡罩塔简单。制造费是泡罩塔板的60～80％， 是筛板塔的120～130％。目前国内多用F1型（重阀）浮阀塔。
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pyA/ xA yAxB
pyB / xB yBxA
理想溶液
vA vB
p
o A
p
o B
vA yA / yB
vB xA / xB
yB1yA ； xB1xA
vA yA/(1yA)
vB xA/(1xA)
yA
xA 1( 1)xA
y x 1 ( 1)x
气液平衡方程
对相对挥发度的理解 ①α>1，表明A比B容易挥发，α越大，挥发度 差别越大，越容易分离。
xF，y，x---原料液、气相、液相产品的组成，摩尔分数
y 1D Fx D F xF
Wq,D1q yqxxF
FF
q1 q1
q：液化分率
2．热量衡算
对加热器热量衡算
QFcp(TtF)
原料液减压进入分离器，物料放出的显热等于部分汽 化所需潜热
Fcp(Tte)(1q)Fr
原料液离开加热器的温度
T
te
(1
q)
r cp
1.3.2 简单蒸馏（微分蒸馏） 特 点： ① 得不到大量高纯度的产品 ②釜液与蒸气的组成都是随时间而变化的，是
一种非稳态过程 ③只能进行初步分离，而且生产能力低，适合
于当组分挥发度相差较大的情况。
蒸馏与精馏的区别
※平衡、简单蒸馏是单级分离过程→一次部分汽化→ 混合物部分分离 ※精馏是多级分离过程→多次部分汽化和部分冷凝→ 混合物几乎完全分离
pBoxB pyB
yB
p
o B
x
B
p
yA
p
o A
x
A
p
xA
p
p
o B
p
o A
p
o B
yA
pAo p
p pBo pAo pBo
xAppA o ppB oB o, yAppA o ppA o ppB oB o
用饱和蒸气压表示的气液平衡关系
2）用相对挥发度表示 ☆挥发度定义
某组分在气相中的平衡分压与该组分在液相中
第五章 蒸 馏(distillation)
基本要求
1、掌握精馏原理和塔板数的计算 2、了解回流比对精馏操作的影响 3、了解精馏塔的基本结构和主要性能
重点
精馏原理、塔板数的计算；回流比对精馏的影响
难点
连续精馏的原理，传质的概念
§1.1 概 述
1．蒸 馏 通过加热造成气液两相物系，利用物系中各组 分挥发度不同的特性以实现分离的单元操作 传质（mass transfer）过程：物质在相间的 转移过程称为传质（分离）过程
(2)利用相对挥发度计算气液平衡数据 求平均挥发度
t---y 线 ， 气 相 组 成与平衡温度之 间的关系。饱和 蒸气线，露点线
t---x 线 ， 液 相 组 成与平衡温度之 间的关系。饱和 液相线，泡点线
2）x-y 图
（1）y > x （2）平衡线 离对角线越远， 气液两相浓度 差越大，溶液 越易分离
§1.3 平衡蒸馏和简单蒸馏
1.3.1 平衡蒸馏（闪蒸）
操作过程：混合液 经加热器升温，使 温度高于分离器压 强下液体的沸点， 通过减压阀降压进 入分离器，此时过 热的液体混合物被 部分汽化得到分离
1．物料衡算
总物料： FDW
F，D，W---原料液、气相、液相产品摩尔流量,kmol/s
易挥发组分：产品的纯度要求不高，只需要初 步分离时采用的分离方法； ※精馏---当产品的纯度要求高，特别是在混合物挥发 度比较接近时采用的分离方法。
②若α=1，y=x，说明气液相组成相同，不能 采用普通的精馏方法分离
3. 两组分理想溶液的气液平衡相图
1）温度－组成（t-x-y）图
苯(A)和甲苯(B)的饱和蒸气压和温度关系如表， 试利用拉乌尔定律和相对挥发度分别计算苯-甲 苯混合液在总压101.33kPa下的气液平衡数据, 温度－组成图
t /℃ 80.1 84 88 92 96 100 104 108 110.8 pAo/ kPa 101.3 113.6 130 143.7 160.5 179.2 199.3 221.2 233.0 pBo/ kPa 39.3 44.4 50.6 57.6 65.7 74.5 83.3 93.9 101.3
气液平衡关系的表示法 1）用饱和蒸气压表示
拉乌尔定律：理想溶液气相中组分的分压等于纯组分 在该温度下的饱和蒸气压与其在溶液中摩尔分数乘积
pA pAo xA pBpB oxBpB o(1xA)
A:易挥发组分，沸点低组分 B:难挥发组分，沸点高组分
x: 液相中易挥发组分的摩尔分数； 1-x:难挥发组分的摩尔分数
常见传质过程：
蒸馏、吸收、萃取、干燥
2．蒸馏过程的分类
1．按蒸馏方式
简单蒸馏 平衡蒸馏 精馏
萃取精馏
特殊精馏
恒沸精馏
常压蒸馏
2．按操作压强 减压蒸馏
加压蒸馏
3．按待分离混合物中组分的数目： 双组分蒸馏 多组分蒸馏
4．按操作流程： 间歇蒸馏：小规模生产，非定态操作 连续蒸馏：大规模，定态操作
本章讨论：常压下的两组分连续精馏
的摩尔分率之比
挥发度意义
vi
pi xi
某组分由液相挥发到气相中的趋势，是该组分 挥发性大小的标志
双组分理想溶液
vA
pA xA
pAoxA xA
pAo
vB
pB xB
pBoxB xB
pBo
☆相对挥发度定义
溶液中易挥发组分挥发度与难挥发组分挥发度之比
vA pA / xA
vB pB / xB
压强不高，气相遵循道尔顿分压定律
§1.2 两组分溶液的气液平衡
vapor-liquid phase equilibrium 1.2.1 双组分理想物系的气液平衡 理想物系：溶液中不同组分的分子间作用力和 相同组分的分子间作用力完全相等。液相为理 想溶液、气相为理想气体的混合物系
液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律 气相为理想气体，遵循道尔顿定律
y:气相中易挥发组分的摩尔分数； 1-y:难挥发组分的摩尔分数
溶液沸腾时，总压等于各组分的蒸气压之和
p pA pB
pA pAo xA
xA
p pBo pAo pBo
pBpB oxBpB o(1xA)
理想气体混合物服从道尔顿分压定律：
pA pyA
pAoxA pyA
yA
p
o A
x
A
p
pBpyBp(1yA)
解 (1)利用拉乌尔定律计算气液平衡数据
xA
p
p
o B
p
o A
p
o B
yA
p
o A
x
A
p
t/℃ x y
80.1 84 88 92 96 100 104 108 110.8 1.000 0.822 0.639 0.508 0.376 0.256 0.155 0.058 0.000 1.000 0.922 0.819 0.720 0.595 0.453 0.305 0.127 0.000