第一章 蒸馏(下册)共58页文档

在09.塔10.2顶019获轻组分产品。
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在提馏段，其液相在下降的过程中，其 轻组分不断地提馏出来，使重组分在液 相中不断地被浓缩，在塔底获得重组分 的产品 。
精馏过程与其他蒸馏过程最大的区别， 是在塔两端同时提供纯度较高的液相和 气相回流，为精馏过程提供了传质的必 要条件。提供高纯度的回流，使在相同 理论板的条件下，为精馏实现高纯度的 分离时，始终能保证一定的传质推动力。 所以，只要理论板足够多，回流足够大 时，在塔顶可能得到高纯度的轻组分产 品，而在塔底获得高纯度的重组分产品。
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1.2.2 两组分非理想物系的气液平衡相图
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1.3 平衡蒸馏和简单蒸馏
1.3.1 平衡蒸馏
平衡蒸馏又称闪蒸，是一连续、稳 态的单级蒸馏过程。其流程如图所 示
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原料液通过加热器升温（未沸腾），在通过节流阀后因压 强突然下降，液体过热，于是发生自蒸发，最终产生相互平 衡的气、液两相。气相中易挥发组分浓度较高，与之呈平衡 的液相中易挥发组分浓度较低，在分离器内气、液两相分离 后，气相经冷凝成为顶部液态产品，液相则作为底部产品。
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1.4 精馏原理和流程
1.4.1 精馏过程原理和条件
多次部分汽化、多次的部分冷凝（精馏的原理）
利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的
回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系
的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转
移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断
蒸馏操作的依据：混合液中各组分挥发度的不同。
简单蒸馏
蒸馏
平衡蒸馏 精馏
特殊精馏
蒸馏
常压蒸馏 加压蒸馏 减压蒸馏
双组分蒸馏 蒸馏 多组分蒸馏
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1.2 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
1 相律 研究相平衡的基本规律。相律 表示平衡物系中的自由 度数、相数及独立组分数的关系
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简单蒸馏是分批加入原料，进 行间歇操作。蒸馏过程中不断 从塔顶采出产品。在蒸馏过程 中釜内液体中的轻组分浓度不 断下降，相应的蒸汽中轻组分 浓度也随之降低。因此，馏出 液通常是按不同组成范围收集 的。最终将釜液一次排出。所 以简单蒸馏是一个不稳定过程。
简单蒸馏只能适用于沸点相差较大而分离要求不高的场合， 或者作为初步加工，粗略地分离混合物，例如原油或煤油 的初馏。
平衡蒸馏的特点：稳定连续过程，生产能力大，但也不 能得到高纯度产物。常用于粗略分离物料，在石油炼制及石 油裂解分离的过程中常使用多组分溶液的平衡蒸馏。
1.3.2 简单蒸馏
简单蒸馏又称为微分蒸馏，瑞利1902年提出了该过程的数学 描述方法，故该蒸馏又称之为瑞利蒸馏。其流程如图所示。
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分离，称该过程为精馏。该过程中，传热、传质过程同时进行，
属传质过程控制。其精馏塔如图所示。原料从塔中部适当位置
进塔，将塔分为两段，上段为精馏段，不含进料，下段含进料
板为提馏段，冷凝器从塔顶提供液相回流，再沸器从塔底提供
气相回流。气、液相回流是精馏重要特点。在精馏段,气相在上
升的过程中，气相轻组分不断得到精制，在气相中不断地增浓，
PpApB P A 0xAP B 0(1xA)
x P P A P P 09.10.2019
0
B
0
0
A
B
yA

pA P

P
0 A
x
A
P
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2）用相对挥发度表示的气液平衡关系
蒸馏的依据是混合液中各组分挥发度的不同。在一定条件下纯
组分的挥发度由该组分在给定条件下的饱和蒸气压表示。在混
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用相对挥发度表示的易挥发组分A的气液相平衡方程式
y x
重点
1( 1)x
在一定温度范围内， α可近似为常数。α值的大小反映了混
合液分离的难易程度。若α=1，则表明这种混合液不能用普 通方法分离。 α越大, 分离越容易。
3 两组分理想溶液的气液平衡相图
蒸馏中常用的相图有恒压下的温度-组成图和气液平衡相图。 1）温度-组成图（t-x-y图）
合溶液中，由于各组分的相互影响，某一组分的饱和蒸气压比
其单独存在时低，故其挥发度用它在气相中的分压与其液相中
摩尔分率的比表示 。
vA

pA xA
vB
=
pB xB
习惯上将易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比
称为相对挥发度，以
表示
。
=
vA
=
pA
/ xA
vB pB / xB
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蒸馏通常在一定外压下进行，溶液的温度随组成而变，故恒 压下的温度组成图（t-x-y图）对蒸馏过程的分析具有重要意 义。
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总压对t-x-y关系的影响较大，但对y-x关系的影响较小。故当 总压变化不大时，总压对y-x关系的影响可以忽略不计，但对tx-y的影响则不能忽略。
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FcP2 2 ---外界影响因素温度，压力
其 中 F 为 自 由 度 数 ， c 为 组 分 数 ， P 为 相 数
对于双组分物系的气液平衡:
c = 2 P = 2 所 以 F = 2
x, y,t, p 四个变量中，任意规定两个，可确定平衡物系的 状态。若再固定某个变量，则只有一个独立变量
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2 两组分理想物系的气液平衡函数关系
理想物系是指液相为理想溶液，气相为理想气体且服从 道尔顿分压定律的物系。
理想溶液：全部浓度范围内服从拉乌尔定律
1）用饱和蒸气压计算气液平衡关系
根据拉乌尔定律，平衡时理想pA溶pA液xA 上方的分压为：
A 组 分 分 压 p A P A 0 x A
B 组 分 分 压 p B P B 0 x B
第一章 蒸馏
本章重点：二组分连续精馏塔的计算
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1.1 概述
蒸馏是分离液体混合物重要单元操作之一。其原理是利用 混合液中各组分在热能驱动下，具有不同的挥发能力，使得 各组分在气液两相中的组成之比发生改变，即易挥发组分 （轻组分）在气相中增浓，难挥发组分（重组分）在液相中 得到浓缩。
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蒸馏操作的作用：分离均相液体混合物。 精馏的原理：多次的部分冷凝，多次的部分汽化。 精馏的必要条件：回流液的逐板下降，蒸汽的逐板 上升。 精馏的实质：气液两相传质、传热，双向扩散。 设置精馏段的目的：除去蒸汽中的重组分。 设置提馏段的目的：脱除液相中的轻组分。 精馏塔的塔顶几乎是纯的轻组分，温度低（压力低）。 精馏塔的塔底几乎是纯的重组分，温度高（压力高）。