2022年化工原理B复习资料蒸馏.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思第五部分 蒸馏Part1 概述一、蒸馏原理（依据）利用混合物在肯定压力下各组分 种单元操作；二、基本定律及概念1、拉乌尔定律相对挥发度（沸点） 的不同进行分别的一1 表示气液平稳关系 某组分液面上分压与其液相组分关系 某组分气体在液面上方分压等于其液相摩尔分率乘以该温度下饱和蒸汽压P A0 P AxA2拉乌尔定律表示的气液相平稳关系气液相平稳（即溶液沸腾）时,有PpApBpoxpo 1xAB所以可以推出0）/（pA0pB0）泡点方程 露点方程xA=（PpB yA=pA 0xA/P 对于任一抱负溶液, 利用肯

2、定温度下纯组分饱和蒸汽压数据可求得该温度下 平稳的气液相组成；反之,已知一相组成,可求得与之平稳的另一相组成和 温度（试差法）,详细的试差法应用不要求2、 挥发度和相对挥发度（1） 挥发度对纯液体,挥发度指该液体在肯定温度下的饱和蒸汽压vip0对混合液,挥发度为组分在蒸气中分压和与之平稳的液相中的摩尔分率之比vA=pA/x AvB=pB/xB0*x A/xA=p0 即 vA=pA0,同理, vB=pB0对于抱负溶液：vA=pA/xA=p（2） 相对挥发度溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比,用 表示；这是相对挥发度的三种表达形式 =vA/vB=（pA/xA）/（pB/xB）=yAx

3、B/yBxA名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思抱负溶液中组分的相对挥发度等于同温度下两组分的泡和蒸汽压之比；当t变化时,两者的变化不大,一般可将 的平均值；视为常数,运算时可取操作温度范畴内（3）气液平稳方程及其推导原理由v Apo和p A x ByAx By 1yx Av Bpop Bx AyBxA 1xB导出气液平稳方程y1x1x分析： 值的大小可用来判定蒸馏分别的难易程度； 愈大,挥发度差异愈大,分别愈易； =1 时不能用一般精馏方法分别 ,此时用的是萃取精馏或恒沸精馏平稳

4、线推出后, x-y 图分析平稳线始终位于对角线上方,偏离程度越大,两组分越易分别（4）气液平稳相图（1）温度组成（t-x-y ）图该图由饱和蒸汽线（露点线） 、饱和液体线（泡点线）组成,饱和液体线以下区域为液相区, 饱和蒸汽线上方区域为过热蒸汽区,存区；两曲线之间区域为气液共气液两相呈平稳状态时,气液两相温度相同,但气相组成大于液相组成；如气液两相组成相同,就气相露点温度大于液相泡点温度；（2）x-y 图x-y 图表示液相组成 x 与之平稳的气相组成 y 之间的关系曲线图,平稳线位于对角线的上方； 平稳线偏离对角线愈远, 表示该溶液愈易分别； 总压对平稳曲线影响不大；名师归纳总结 - - -

5、- - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思Part2 蒸馏方式例1：在常压下对苯与甲苯二元抱负溶液分别进行平稳蒸馏与简洁蒸馏；如原料液中苯的浓度为 0.5（摩尔分率）；物系的相对挥发度为 2.47；试求：1）用平稳蒸馏方法分别,当汽化率为0.4时,釜液与馏出液的组成；2）用简洁蒸馏方法分别,使釜液浓度与平稳蒸馏相同,所得馏出物中苯的平 均组成；（结论：在相同的原料液浓度及相同釜液的条件下,简洁蒸馏所得到的馏出液 浓度高于平稳蒸馏, 而平稳蒸馏的优点是连续操作, 但其分别成效不如间歇操作的简洁蒸馏；） 个人觉得,这

6、个不太是重点,有时间就看看,没时间就抓别的重点吧 Part3 本章基本物理量及公式推导（1）物料衡算常用物理量 F,xf为进料摩尔流量及易挥发组分摩尔分率 w,xw为釜底料液摩尔流料及易挥发组分摩尔分率 D,xd为塔顶流出液冷凝后摩尔流量及易挥发组分摩尔分率 L为塔顶流出液冷凝后的回流摩尔流量 依据理论板假设, L同样也等于每层理论版上由上到下的液体流量 V为由塔底向上气相摩尔流量 2 推导、定义量 q : 表 征 进 料 热 状 况 的 量 , 也 可 以 叫 液 化 分 率 , 定 义 为 ：将 1 kmol 进料变为饱和蒸汽所需 热量 原料液的 kmol 汽化潜热物理意义：表示进料热状况

7、与原料热状况关系名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思（F表示进料, L表示加料前由精馏到提馏液相原料流量,变化结果； V表示加料前由提馏到精馏气相原料流量,变化结果）L表示进料后液相原料 V表示进料后气相相原料q=1 泡点进料, 原料以泡点温度全部流到液相,气相此时无法冷凝 V V L F Lq=0 饱和蒸汽进料 , 原料以平稳温度全部进入气相,液相此时无法气化 V V F L Lq1 冷液进料,（原料全部流入液相,并加上被冷凝原气相,气相此时由于被冷凝削减）LLFLVVLq0 过

8、热蒸汽进料 （原料全部进入气相, 并加上被气化的原液相, 液相此时由于被气化削减）LLVVVFV0q1 气 液 混 合 进 料 （ 原 料 气 相 部 分 进 入 气 相 , 液 相 部 分 进 入 液 相 ）VVq1FLLqF对于饱和液体、汽液混合物及饱和蒸汽三种进料而言,分率；q值就等于进料中的液相懂得 q与L的关系,以便通过不同进料状况求解提馏操作线回流比 :R=L/D R的定义精馏操作终止后,塔顶产品回流液和气相流出物流量之比回流比变化引起精馏段和提馏段操作线变化,但q线及平稳线不变（图解分析）名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - -

9、- - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思R增大 ,精馏段方程截距 xD/R+1 减小, ab下移,因此理论塔板数减小 当R达到无穷, ab与y=x重合,得最小理论塔板数,此时没有提馏段 此外, R增大的同时,釜内所需加热蒸汽量增大,塔顶冷却介质消耗量增大（这 个习题答案上是减小,我问过老师,应当是增大的）当R大到无穷时 ,显现的是全回流状态,此时 D=0,F=0,W=0 该状态下 , 操作线方程为 yn+1=xn, 可用图解法推出最小理论塔板数,依据 yn+1=xn和yn=x/1+ -1x n 可以求出全回流条件下各板气液相组成；R减小 ,精馏段方程截距 xD/R+1 增大,

10、直到与平稳线相交,此时显现夹紧点 d,R 不能连续变小,因此显现最小回流比 R（min）求法由 ab线斜率求解 （有许多方法, 可以记公式, 我是不记公式的,下面是我的推导依据）精馏段物料衡算操作线斜率 =R/1+R 由图,该斜率 =y-yq/xd-xq 由此 R/1+R=yd-yq/xd-xq Rmin=（xD yq）/（yqxq）推出的 R 即是资料上直接用的y=xd, 当泡点 饱和液体 进料时, xq=xf; 饱和蒸汽进料时, yq=xf; 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精

11、思Part4 精馏运算一、理论假设基础理论板假设： 离开这种板的气液两相互成平稳,而且塔板上的液相组成也可视为匀称的；（xn、yn 有平稳线关系）恒摩尔气化和恒摩尔溢流假设：V 1V 2.V nVV 1V2. VmVL 1L2.LnLL 1L2.LmL也就是,每层板上气相流量及液相流量不变（恒摩尔流假设成立条件： （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视；（3）塔设备保温良好, 热缺失可以忽视；）二、物料衡算及操作线推导1 全塔物料衡算总物料衡算：F=D+W 易挥发组分：FxF=DxD+Wx W塔顶易挥发组分回收率： D=（DxD/FxF）x100% 塔

12、底难挥发组分回收率： W=W （1-xW）/F（1-xF）x100% 有的题会扯回收率,依据回收率和已知的 F 去推导 D 或 W 2 精馏段物料衡算和操作线方程总物料衡算：V=L+D 易挥发组分：Vyn+1=Lx n+DxD操作线方程：yn+1=（L/V ）xn+（D/V ）xD=R/（R+1）x n+1/ （R+1）x D上式表示在肯定操作条件下,精馏段内自任意第 n 层板下降的液相组成 xn与其相邻的下一层板（第 n+1 层板）上升蒸汽相组成标上为直线,斜率为 R/R+1,截距为 xD/R+1；3 提馏段物料衡算和操作线方程总物料衡算：L=V+W yn+1 之间的关系；在 xy 坐易挥发

13、组分：Lx m =Vy m+1+Wx W操作线方程：ym+1=（L/V ）x m（ W/V ）xW上式表示在肯定操作条件下,提馏段内自任意第 m 层板下降的液相组成 x m与其相邻的下一层板（第 m+1 层板）上升蒸汽相组成 ym+1之间的关系； L除与L 有关外,仍受进料量和进料热状况的影响；前面 q 的争论中提及；L 、V 与进料的关系及运算方法在名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思三、理论塔板层数求法逐板运算法从塔顶算起： xd=y1由平稳线方程x1由操作线方程 y2由平衡线

14、方程 x2始终推到某一个 xn, 这个 xn大于等于进料 xf ,那就说明第 n块板不是理论板,实际为进料板,精馏段有 n-1 块理论板接下来是提馏段：x1=xn 是指进料板下面那块理论板 由提馏操作线 y2由平稳线x2直推到某一个 xm小于等于 xw,此时第 m层实际不存在,提馏段有 m-1层计m+n-2块理论版,一块进料板图解法精馏段方程：yR1xxDRR1提馏段方程：yLLqFWxLWWx wqFqFq 线 方 程 :yqq1xx F1（ 由 Vy=Dxd+Lx和 Vy=Lx-WXw联 立 , 再 加 上qDxd+WXw=Fxf,引入 q=L-L/F 推导出来的方程）所以f ffff2

15、1 3 4 5 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思q线可以懂得为进料方程,即进料关系对提馏线、精馏线的影响（对精馏线方程无影响,只影响提馏线方程）这时,理论塔板层数由 ab、bc操作线向平稳线引折线大致求解出来；四、课件例题例：用一连续精馏装置在常压下,分别含苯41%（质量 %,下同）的苯 -甲苯溶液；要求塔顶产品中含苯不低于97.5% ,塔底产品中含甲苯不低于98.2% ,每小时处理的原料量为 8570kg ；操作回流比为 3,试运算：（1）塔顶及塔底的产品量；（2）精馏段上升

16、蒸汽量及回流液量；（3）当原料于 47进塔和蒸汽进塔时,提馏段上升蒸汽量及回流液量；我们 一般考到的应当是饱和蒸汽进料或泡点进料这种基础的问题,像这种冷液进料偶尔才会涉及,个人觉得这一问不用太深究,看看就好 （苯的汽化潜热 rA=93kcal/kg ,甲苯的汽化潜热 rB=87.5 建议依据分析自己推导过程1_F=100kmol/l D443.kmol/hW557.kmol/h2_名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思3_Part5 精馏原理及精馏流程、装置一、精馏原理液体混合物经过多次部份汽化后可变为高纯度的难挥发组分 凝）二、精馏装置 板式塔 1 板式塔基本学问 板式塔主要构造筛孔、降流管、溢流堰（部分气化、 部分冷保证较高效率的前提下,力求 减小 塔板压降,以降低能耗和改善塔的操作；（2）板式塔反常现象漏液主要是由于气速太小,板面上液面落差引起气流分布不匀称从而导致两相在板面上接触时间削减,板效率降低液沫夹带主要是由于气速过大或板间距过小,液滴随气体进入上层塔板过量液沫夹带,造成液相在板间的返混,板效率下降（3）液泛主要是由于气液两相流速过大板间距越大、液泛速度越高名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页