(化工原理)精馏原理

化工原理精馏知识点总结

一、精馏原理概述

精馏是一种通过升华和凝华的方法来分离液体混合物组分的技术，通过升华和凝华的过程可以使组分分离，最终获得纯净的组分产品。精馏是一种重要的分离技术，在化工生产中得到广泛应用。

精馏的基本原理是依靠物质的汽化、冷凝和重新汽化等过程来实现组分的分离。混合物在加热后，其中的易挥发成分首先汽化，形成蒸汽，然后在冷凝器中冷凝成液体，从而获得纯净的组分。通过将蒸汽重新加热、汽化和冷凝，可以进行多次分离，提高分离效果。

二、精馏塔结构和工作原理

1. 精馏塔结构

精馏塔是进行精馏操作的设备，其结构一般由一种或多种填料、提升子、冷凝器和再沸器等组成。填料是用来增大塔内表面积和混合物与液体之间的接触面积，提升子是用来提高温度场，从而使混合物更容易汽化。冷凝器则是用来将蒸汽冷凝成液体，再沸器是用来将再次汽化的液体加热成蒸汽。

2. 精馏塔工作原理

精馏塔是通过在填料层内和填料层与液体流动层之间的传质作用实现气液两相的接触混合。填料层利用填料表面积大、气液接触面积大和液膜传质效果高的特点，以实现气液两相的有效滞留和有效接触，从而提高气相和液相之间的传递速率。从而实现混合物组分的分离。

三、精馏操作过程及控制方法

1. 精馏操作过程

（1）进料

进料是指将需要分离的混合物输入到精馏塔中。进料的温度、压力和流量等参数对分馏操作的影响很大，需要注意调节。

（2）加热

加热是将混合物中易挥发成分加热至其汽化温度的过程。通常使用蒸汽加热或电加热等方式来进行加热。

（3）蒸馏

蒸馏是指将加热后的混合物通过精馏塔，在填料层内和填料层与液体流动层之间进行传质过程，以实现组分的蒸发和再凝结的过程。 （4）冷凝

冷凝是指将产生的蒸汽通过冷凝器使之冷却成液体，从而得到纯净的组分。冷凝器通常采用水冷或风冷等方式来进行冷却。

2. 精馏操作控制方法

（1）温度控制

保持适当的加热温度是进行精馏操作的关键，通过合理控制加热温度，可以使易挥发组分蒸发，而留下不易挥发组分。

精 馏 习 题

一、填空

1. 简单蒸馏的主要特征是________和______。

答案：不稳定操作或过程不连续；无回流

2.当分离要求和回流比一定时， 进料的值最小，此时分离所需的理论板数 。

答案：过热蒸气；最多

3. 恒沸精馏和萃取精馏主要针对_____和 ______物系，这两种特殊精馏均采取加入第三组分的办法以改变原物系的_______。

答案：沸点差很小；具有恒沸物体系；相对挥发度

4.某二元理想物系的相对挥发度为2.5，全回流操作时，已知塔内某块理论板的气相组成为0.625，则下层塔板的气相组成为 。

答案：0.4

5. 精馏塔设计时，若工艺要求一定，减少需要的理论板数，回流比应 ，蒸馏釜中所需的加热蒸气消耗量应 ，所需塔径应 ，操作费和设备费的总投资将是 的变化过程。

答案：增大；增大；增大；急速下降至一最低后又上升

6. 精馏操作时，若进料的组成、流量和气化率不变，增大回流比，则精馏段操作线方程的斜率 ，提馏段操作线方程的斜率_______,塔顶组成 _______,塔底组成 _______.

答案：增加；减小；增加；降低

7.间歇精馏和平衡蒸馏的主要区别在于________；间歇精馏操作中，若保持回流比不变，则馏出液组成_______ ；若保持馏出液组成不变，回流比需不断________ 。

答案：前者是不稳态过程，后者为稳态过程；不断下降；增大

8. 某精馏操作时，加料由饱和液体改为过冷液体，且保持进料流率及组成、塔顶蒸气量和塔顶产品量不变，则此时塔顶组成 ，塔底组成 ，回流比 ，精馏段操作线斜率L/V 。答案：增加；减少；不变；不变

二、判断

1. 精馏塔的全塔总效率不等于塔内各板的默弗里效率的平均值。 （ √）

精馏实验

一、实验目的

1、了解筛板式精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏操作的基本方法；

2、掌握精馏过程全回流和部分回流的操作方法；

3、掌握测定板式塔全塔效率。

二、实验原理

1、全塔效率ET

全塔效率又称总板效率，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的比值，即

-1=TT

PNE

N(1)

式中：TN－完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括塔釜；

PN－完成一定分离任务所需的实际塔板数。

全塔效率简单地反映了整个塔内塔板的平均效率，表明塔板结构、物性系数、

操作状况等因素对塔板分离效果的影响。对于双组分体系，塔内所需理论塔板数

NT，可通过实验测得塔顶组成xD、塔釜组成xW、进料组成xF及进料热状况q、

回流比R等有关参数，利用相平衡关系和操作线用图解法或逐板计算法求得。

图1塔板气液流向示意图2、单板效率

ME

单板效率又称莫弗里板效率，如图1所示，是指气相或液相经过一层实际塔

板前后的组成变化值与经过一层理论塔板前后的组成变化值之比。按气相组成变化表示的单板效率为

1

*

1y

=nn

MV

nny

E

yy



(2)按液相组成变化表示的单板效率为

1

*

1nn

ML

nnxx

E

xx





(3)

式中：yn、1ny

－分别为离开第n、n+1块塔板的气相组成，摩尔分数；

1nx

、nx－分别为离开第n-1、n块塔板的液相组成，摩尔分数；

*

ny－与xn成平衡的气相组成，摩尔分数；

*

nx－与yn成平衡的液相组成，摩尔分数。

3、图解法求理论塔板数NT

图解法又称麦卡勃－蒂列(McCabe-Thiele)法，简称M-T法，其原理与逐板

计算法完全相同，只是将逐板计算过程在y-x图上直观地表示出来。对于恒摩尔流体系，精馏段的操作线方程为：

111DnnxRyx

RR

(4)

式中：1ny

－精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；

nx－精馏段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数；

Dx－塔顶溜出液的液体组成，摩尔分数；

R－回流比。提馏段的操作线方程为：

1 第9章 液体精馏

精馏操作原理

一、相平衡关系

相平衡关系的表示方法：

1、由)(~yxt图转换的xy~图。

2、理想物系：000BABApppPx ，AAAxPpy0 。

3、相对挥发度：BAvv ，对于理想物系，00BApp ，AAAxxy)1(1 。

4、相平衡常数K ：AAKxy 。

二、物料衡算及热量衡算

1、全塔物料衡算

塔釜间接蒸汽加热 WDF

塔釜直接蒸汽加热 WDSF

全塔轻组分A的衡算 WDfWxDxFx

塔釜间接蒸汽加热时塔顶产品采出率

wDwFxxxxFD

2、无进料和无出料塔板的物料衡算及热量衡算

物料衡算 iiiiLVLV11

轻组分A的衡算 iiiiiiiixLyVxLyV1111

热量衡算 iiiiiiiiiLIViLIV1111

iiiriI

如果忽略相邻塔板液相焓的差异，同时，BArr ，则得到恒摩尔流的结论，即在无进料无出料的塔段内，相邻塔板上的汽相流量相等，同时，相邻塔板上的液相流量也相等。 精馏操作原理

精馏操作型问题 精馏设计型问题扩展延伸

精馏设备 2 3、理论进料板上的物料衡算及热量衡算

物料衡算 LVLVF

热量衡算 iLVILiIVFifff11

忽略相邻塔板的汽相焓的差异、相邻塔板的液相焓的差异，得到

iIiIFLLf

定义进料热状态参数q fFspfFrttCriIiIq

定义精馏操作的回流比R DLR

精馏段内的汽相流量（即冷凝器负荷量） D1RV

精馏段内的液相流量 RDL

精馏段内汽相流与液相流的关系 DLV