14-48-工科—化工原理下第一蒸馏第六节

三、操作线方程



1. 精馏段操作线方程
对如图划定范围作物料衡算 V=L+D 对易挥发组分衡算 Vyn+1=Lxn + DxD V, yn+1
D,xD
第n板
L, xn

Dx D L y n 1 x V V 令回流比 R=L/D xD R y n1 xn R1 R1


2. 恒摩尔溢流
精馏段内，每层塔板下降的溢流摩尔流量相等。 提馏段内，每层塔板下降的溢流摩尔流量相等




L1=L2=…=Ln=定值 （精馏段） L 1=L2=…=Ln=另一定值 （提馏段） 一定注意： 精馏段和提馏段下降的溢流分别不相等。 精馏段和提馏段上升的蒸汽分别不相等。 因为加料板加入原料液后使两段汽液两相流量发 生变化。 当各组分摩尔汽化焓相等，汽液接触良好且可忽 略显热(与汽化热比较)，保温良好且塔的热损失 可忽略时，恒摩尔流假定基本上成立。
露点

泡点
x或 y
0 P p A pB p 0 x p A A B (1 x A )
xA
0 P pB 0 p0 p A B
y A p0 A xA / P


对某一温度和总压，由这几式可求出xA，yA。 得出一系列的值后便可作出如前图所示的图来。 对于非理想溶液，计算很复杂。一般由实验得 出平衡数据。实验得出的平衡数据也是计算的 基础。


2. 相对挥发度(relative volatility)
溶液中两组分挥发度之比称相对挥发度,。通 常用易挥发组分挥发度作分子。
vA pA / x A vB pB / x B

化工原理蒸馏
蒸馏是一种重要的化工分离方法，利用物质的不同挥发性使其分离纯化。

蒸馏过程中，液体组分根据其挥发性差异在加热的条件下先蒸发，然后再经过冷凝回收成液体。

在蒸馏过程中，会产生不同的馏分，从而实现物质的分离和纯化。

在蒸馏中，首先将混合物加热至使其中的较易挥发组分蒸发并进入冷凝器，然后通过冷却将其转化为液体并收集。

而不易挥发的组分则在蒸馏瓶中富集，进一步提高纯度。

这样通过连续蒸发和冷凝，直到从混合物中逐渐分离出所需的纯组分。

蒸馏技术在石油、化工、制药等领域具有广泛的应用。

例如在石油炼制过程中，原油经过初次蒸馏分离得到不同沸点范围的馏分，例如天然气、汽油、柴油、液化石油气等。

而在制药过程中，蒸馏被用来纯化药物原料以去除杂质。

蒸馏的效率取决于诸多因素，包括温度、压力、液体性质和设备设计等。

不同的物质对于温度和压力的要求也不同，因此需要根据实际情况进行调整。

同时，蒸馏设备的设计也会影响蒸馏效率，例如塔板和填料的选择。

总之，蒸馏是一种重要的化工分离技术，能够实现混合物中的组分分离和纯化。

它在石油、化工、制药等领域具有广泛应用，并且可以根据具体情况进行调整以达到最佳效果。

② 操作费用：
蒸馏——在于加热和冷却；吸收——在于解吸。
③ 适用范围：
蒸馏——适用于各种浓度的混合物分离；吸收——适用于气体混合物的分离。
④ 操作特点：
蒸馏——通过外加能量以实现部分汽化（部分冷凝）造成两相。
吸收——从外界引入液相造成两相，并进行吸收液的再生（解吸）。
（1）按蒸馏方式： 平衡蒸馏
精馏
（2）按物系的组分数：
双组分蒸馏
多组分蒸馏
间歇式蒸馏
（4）按操作方式：
连续式蒸馏
（5）按分离难易：
普通蒸馏
特殊精馏
常压蒸馏
（3）按操作压力： 加压蒸馏
减压（真空）蒸馏
重点讨论：双组分物系常压定态连续精馏
6.1 概述
6.1.4 蒸馏和吸收
① 分离依据：
蒸馏——挥发性的差异；吸收——溶解度的差异。
② 某一目标组分的提纯
③ 有用组分的回收
2.常用设备：板式塔和填料塔
6.1.2 蒸馏在化工生产中的应用
1.蒸馏过程
加热
汽相：A (B ) 冷凝 液相
液体混合物
部分汽化 液相：A (B )
易挥发组分或轻组分：用下标A来表示
难挥发组分或重组分：用下标B来表示
6.1 概述
2.分离依据
蒸馏是利用混合物中各组分挥发度的差异将其分离的化工单元操作。
第6章 蒸馏（Distillation）
6.1
概述
6.2
双组分溶液的汽—液平衡
6.3
蒸馏方式
6.4
双组分连续精馏塔的设计型计算
6.5
双组分连续精馏塔的操作型计算
6.6
其它蒸馏过程
6.7
板式塔
6.1 概述

1 yA 1 xA
y x 1 ( 1)x
——相平衡方程
当 α为已知时，可用相对挥发度表示了气液相平衡关系。
当 1 当 1
y=x, 即相平衡时气相的组成与液相的组成相同， 不能用蒸馏方法分离。
则y>x,α愈大，y比x大的愈多，组分A和B愈易分离。
三、双组分理想溶液的气液平衡相图
双组分理想溶液的汽液平衡关系用相图表示比较直观、 清晰，而且影响蒸馏的因素可在相图上直接反映出来。蒸馏 中常用的相图为恒压下的温度-组成（ t-x-y ）图和气相-液 相组成（ x-y ）图。
当生产任务要求将一定数量和组成的原料分离成指定组成 的产品时，精馏塔计算的内容有：出液和塔釜残液的流量、塔 板数、进料口位置、塔高、塔径等。
6.4.1 全塔物料衡算
1．全塔物料衡算
单位时间为基准
总物料衡算： qn,F=qn,D+qn,W 易挥发组分物料衡算：
qn,FxF=qn,DxD+qn,WxW qn,F、qn,D、qn,W——流量，kmol/h
二、蒸馏的分类
1、按蒸馏方法：简单蒸馏、平衡蒸馏(闪蒸)、精馏、特殊精馏。 2、按操作压力：常压；减压；加压。 3、按原料液组分数：双组分蒸馏和多组分蒸馏 4、按操作方式：间歇蒸馏和连续蒸馏。
三、蒸馏操作的特点
优点：* 适用面广，液体混合物和气体混合物均可 * 操作流程较简单，无需其他外加介质
缺点：* 能耗大
一、利用饱和蒸气压计算气液平衡关系
法国物理学家拉乌尔在1887年研究含有非挥发性溶质的 稀溶液的行为时发现的，可表述为：“在某一温度下，稀溶 液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数”。
PA PA0 xA ——拉乌尔定律
pA0——纯组分A在溶液温度下的饱和蒸气压，Pa； xA——溶液中组分A的摩尔分数；