精馏原理.ppt

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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。

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

精馏塔操作—精馏原理(制药单元操作课件)

y3 y2
y1
x
F
x1
x3 x2
精馏原理
多次部分汽化
将组成为X1的饱和液体加热到T2，使其部分气化，这时又出现
新的气液平衡，将气液两相分开，液相组成为X2’ 。再将组成为
X2’的饱和液体部分气化，如此类推，最终可得易挥发组分浓度
y3
很低，接近于纯净的难挥发组分的液相。
y2
x3 y1
x2 xF
x1
精馏原理
板式塔的结构
板式塔的基本结构
板式塔的基本结构
塔板的构造
•筛孔 •降液管 •溢流堰
（剖面图）
俯视图
安定区
降液管受液区
开孔区溢流堰精馏原理源自精馏原理大纲1.多次部分汽化和多次部分冷凝 2.t-x-y图说明精馏原理 3.精馏操作
精馏原理
一、多次部分汽化和多次部分冷凝
多次部分冷凝如图：将组成为XF，温度为TA的混合液加
精馏装置的组成
4、再沸器的作用其作用是提供一定流量的上升蒸气流。 5、冷凝器的作用其作用是提供塔顶液相产品并保证有适当的液相回流。回流主要补充塔板上易挥发组分的浓度，是精馏连续定态进行的必要条件。精馏是一种利用回流使混合液得到高纯度分离的蒸馏方法。
二、t-x-y图说明精馏原理
存在的两个问题：（1）中间产品多，收率低。（2）设备复杂、能耗大，操作不便。设想将单级分离器加以组合成多级分离流程。
精馏原理
三、精馏操作将每一中间产品返回到下一级中，
不仅可以提高产品的收率；而且是过程必不可少的条件。
回流、再沸器是保证精馏过程能连续稳定操作的必不可少的条件。
优点：产品量多，节能
精馏装置的组成

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

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

本章主要介绍蒸馏的基本原理(共49张PPT)

由其泡点或露点计算确定。对液相则由泡点计算确定其
平衡常数、泡点及与之平衡气相组成，并
有
。对气相混合物，则由露点计算来确定
其、及。
第七页，共四十九页。
二元混合物相平衡关系
对于理想的二元混合物的相平衡(pínghéng)关系，由平衡常 (pínghéng) 数表示，则有：
YA=KA.xA, KA =pA/P, yB=KB.xB， KB =pB/P
(10.27)
式（ 10.27 ）为提馏段操作方程常用表达式，亦为线性方程，关联提馏段任意塔截面(jiémiàn)上，上升蒸气与流下液相组成xn，yn+1 的关系。已知流下液相组成，即可由式（ 10.27 ）得来自n+1板上的蒸气组成。
第二十五页，共四十九页。
若将精馏段及提馏段两操作线与平衡曲线（y～x）同时(tóngshí)绘于同一直角坐标中，如图10-7所示。精馏段操作线如DC所示，提馏段操作线如QW所示。
第三节二元连续(liánxù)精馏的分析和计算
10－8 全塔物料(wùliào)衡算
应用全塔物料衡算可以找出经历塔顶、底的产量与进料量及各组成之间的关系。如图10－5所示。令：
F为料液流量；D为塔顶产品（馏出液）流量；W为塔底产品（釜液）流量；ZF 为料液组成；xD、xW为塔顶、底产品的组成。
本章重点：
·连续精馏过程的基本原理及过程描述的基本方法 ·二元精馏过程的设计以及精馏过程的操作分析与诊断 ·精馏过程的塔设备
第三页，共四十九页。
第一节二元物系的气液平衡(pínghéng)
a. 气液相平衡
b. 在一封闭容器中,如图6.1.1所示。在一定条件下，液相中各组分均有部分(bùfen)分子从界面逸出进入液面上方气相空间，而气相也有部分(bùfen)分子返回液面进入液相内。经长时间接触，当每个组分的分子从液相逸出与气相返回的速度相同，或达到动态平衡时，即该过程达到了相平衡。平衡时气液两相的组成之间的关系称为相平衡关系。它取决于体系的热力学性质，是蒸馏过程的热力学基础和基本依据。

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V'---提馏段中上升蒸汽摩尔流量（kmol/h)。
②恒摩尔液流: 精馏操作时，在塔的精馏段内，每层板下降的液体摩尔流量都是相等，在提馏段内也是如此，但两段液体的摩尔流量却不一定相等，即：
L1 = L2 =...= Ln =L L1'= L2' =...=Ln' =L' 式中 L----精馏段中下降液体摩尔流量（kmol/h）
• •
2、精馏塔
板式塔
•分类填料塔
x ，t n-1 n-1
yn，tn
工作原理：
理论板：精馏段：提馏段：进料板（加料板）：
y ，t n+1 n+1
xn，tn
如何确定加料板位置？
第四节精馏塔的物料衡算和操作线方程
一、全塔物料衡算
V，y1
以全塔为衡算范围，以单位时
间为基准，则有
F，xF
总物料: F = D + W
操作关系：精馏塔内自任意第n层塔板下降的液相组成与其相邻的下一层塔板上升的气相组成之间的关系。
精馏段操作线方程的推导图
V，y1
1 2 n
n+1
y1 L，xD
x2
y2
yn
xn yn+1
F，xF
D，xD
易挥发组分：
L，xD
D，x
V´
F ·xF= D·xD + W·xw
L´
W，
回收率：
易挥发组分回收率 = DxD
FxF
×100℅
难挥发组分的回收率 =
W (1 xw ) F (1 xF )
×100℅
[例题] 某连续精馏塔操作压力为700kPa，用来
分离乙烯—乙烷物系，进料量为每小时2000kg，
进料组成xF =0.35，要求塔顶塔底产品的组成为xD =0.99， xW =0.03，(以上均为摩尔分率)，试求塔顶、塔底产品量及其回收率。
L'---提馏段中下降液体摩尔流量（kmol/h）
恒摩尔流假设成立的条件
若在精馏塔塔板上气、液两相接触时有nkmol的蒸汽冷凝，相应就有nkmol的液体汽化，这样恒摩尔流的假定才能成立。为此，必须满足的条件是：
①各组分的摩尔汽化潜热相等； ②气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略； ③塔设备保温良好，热损失可也忽略。
y1
L,xD D,xDF,来自FW, xW主要设备：精馏塔、塔底再沸器、塔顶冷凝器、原料液预热器、回流液泵等。
•再沸器的作用：提供一定量的上升蒸气流。 •冷凝器的作用：提供塔顶液相产品及保证有
适宜的液相回流。
•回流的作用:（1）提高塔顶产品纯度；
（2）向塔内提供一定量的易挥发组分，以维持精馏塔的正常操作。
1、流程：一次部分气化、部分冷凝过程的多次
重复。（见下图）
y3 y2
y或xD
y或xD
y2
xn
x3
y1
x3
y1
xF
x2
x2
x1
xF
x1
上述流程工业化存在以下问题：（1）分离过程中得到许多中间馏分，使最后
纯产品的收率很低。（2）设备庞杂，能量消耗大。工业改进方法：方法：将二级液相产品（组成为x2 ）返回
与原料（组成为xF）混合；同时让第三级所产生的中间产品x3与第二级料液y1混合……
•
作用：（1）消除了中间产品，提高了最后产品的收率。
（2）下降的液相与蒸气混合时，由于存在温度差，高温蒸气将加热低温的液体，使液体部分气化，而蒸气自身被部分冷凝，省去了中间加热器和冷凝器。
四、精馏操作流程和精馏塔 1、精馏操作流程：
第六章蒸馏第三节精馏原理
一、简单蒸馏及其流程
蒸馏釜原料液
产品2
冷凝器
产品1
W,x
二、平衡蒸馏及其流程
原料液
加热器
节流阀
馏出产品 D 分离器 W,x
以上两种蒸馏方式的特点：均经历一次部分
气化和一次部分冷凝，故而得到的产品纯度很低，只适用于混合物的预分离或粗分。
三、多次部分气化、部分冷凝
二、精馏段操作线方程
恒摩尔流假设:
①恒摩尔气流 : 精馏操作时，在精馏塔的精馏段内，每层板的上升蒸汽摩尔流量都是相等的，在提馏段内也是如此，但两段的上升蒸汽摩尔流量却不一定相等，即：
V1 = V2 =...= Vn =V V1'= V2'=...= Vm'= V' 式中 V----精馏段中上升蒸汽摩尔流量（kmol/h)；