汽液传质分离过程学习教案.pptx
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1、会计学1汽液传质分离过程汽液传质分离过程第一页,编辑于星期二:一点 三十八分。上节内容回顾上节内容回顾第1页/共65页第二页,编辑于星期二:一点 三十八分。用于描述间歇蒸馏釜中剩余液体组成随时间的变化的曲用于描述间歇蒸馏釜中剩余液体组成随时间的变化的曲线称之为线称之为剩余曲线剩余曲线。曲线指向时间增长的方向,从较低沸点状态到较高沸点曲线指向时间增长的方向,从较低沸点状态到较高沸点状态。状态。剩余曲线是指无回流简单蒸馏过程中塔釜浓度随时间变剩余曲线是指无回流简单蒸馏过程中塔釜浓度随时间变化的轨迹。化的轨迹。剩余曲线第2页/共65页第三页,编辑于星期二:一点 三十八分。因为该剩余曲线将三角相图分成
2、两个蒸馏区域,故称它为因为该剩余曲线将三角相图分成两个蒸馏区域,故称它为简单蒸馏边界简单蒸馏边界。简单蒸馏边界简单蒸馏边界稳定节点、不稳定节点、鞍形点稳定节点、不稳定节点、鞍形点第3页/共65页第四页,编辑于星期二:一点 三十八分。第4页/共65页第五页,编辑于星期二:一点 三十八分。第5页/共65页第六页,编辑于星期二:一点 三十八分。第6页/共65页第七页,编辑于星期二:一点 三十八分。第7页/共65页第八页,编辑于星期二:一点 三十八分。第8页/共65页第九页,编辑于星期二:一点 三十八分。第9页/共65页第十页,编辑于星期二:一点 三十八分。第10页/共65页第十一页,编辑于星期二:一
3、点 三十八分。本节要点本节要点n n各种共沸精馏的原理n n共沸剂的选择第11页/共65页第十二页,编辑于星期二:一点 三十八分。第12页/共65页第十三页,编辑于星期二:一点 三十八分。第13页/共65页第十四页,编辑于星期二:一点 三十八分。第14页/共65页第十五页,编辑于星期二:一点 三十八分。第15页/共65页第十六页,编辑于星期二:一点 三十八分。第16页/共65页第十七页,编辑于星期二:一点 三十八分。第17页/共65页第十八页,编辑于星期二:一点 三十八分。u相图:相图:101.3kPa0.7MPa 利用不同压力下,共沸组成不同分离。例:分离甲乙酮水共沸物共沸物共沸物共沸物1常
4、压2加压F水水MEKu工艺流程图:工艺流程图:第18页/共65页第十九页,编辑于星期二:一点 三十八分。第19页/共65页第二十页,编辑于星期二:一点 三十八分。第20页/共65页第二十一页,编辑于星期二:一点 三十八分。第21页/共65页第二十二页,编辑于星期二:一点 三十八分。第22页/共65页第二十三页,编辑于星期二:一点 三十八分。第23页/共65页第二十四页,编辑于星期二:一点 三十八分。第24页/共65页第二十五页,编辑于星期二:一点 三十八分。1、共沸剂的选择、共沸剂的选择 当当a、b组分形成两元共沸物时,加入共沸剂的作用是在塔顶组分形成两元共沸物时,加入共沸剂的作用是在塔顶或者
5、塔釜分离出较纯的产品或者塔釜分离出较纯的产品a、b。只有在三角相图上,剩余曲线开始或者终止于只有在三角相图上,剩余曲线开始或者终止于a和和b,即即a和和b分别为稳定点或不稳定点时,分离才能成为可能。分别为稳定点或不稳定点时,分离才能成为可能。从较低沸点状态到较高沸点状态。从较低沸点状态到较高沸点状态。第25页/共65页第二十六页,编辑于星期二:一点 三十八分。3.共沸剂的选择共沸剂的选择第26页/共65页第二十七页,编辑于星期二:一点 三十八分。1)a、b形成最低共沸物的情况形成最低共沸物的情况u选择比原共沸温度更低的低沸点且不形成共沸物的物质选择比原共沸温度更低的低沸点且不形成共沸物的物质为
6、共沸剂为共沸剂TeTTaTb,e-b和和e-a均不形成共沸物。均不形成共沸物。e的加入使三角相图分为两个蒸的加入使三角相图分为两个蒸馏区域。馏区域。a、b分别位于不同区域,均为稳分别位于不同区域,均为稳定节点。定节点。纯组分纯组分a、b作为不同精馏塔的釜液作为不同精馏塔的釜液采出。采出。第27页/共65页第二十八页,编辑于星期二:一点 三十八分。u选择中间沸点,并且与低沸点组分生成最低共沸物的物质为选择中间沸点,并且与低沸点组分生成最低共沸物的物质为共沸剂共沸剂TaTeTb,e-a生成最低共沸物生成最低共沸物T2Ta。e的加入使三角相图分为两个蒸的加入使三角相图分为两个蒸馏区域。馏区域。边界线
7、是两个共沸点的连接线。边界线是两个共沸点的连接线。a、b分别位于不同区域,均为稳分别位于不同区域,均为稳定节点。定节点。纯组分纯组分a、b作为不同精馏塔的釜液作为不同精馏塔的釜液采出。采出。第28页/共65页第二十九页,编辑于星期二:一点 三十八分。u选择高沸点,并且与原两组分均生成最低共沸物的物质为共沸剂选择高沸点,并且与原两组分均生成最低共沸物的物质为共沸剂TaTbTe,e-b和和e-a均形成最低共沸物。均形成最低共沸物。有三个蒸馏区域。有三个蒸馏区域。边界线为边界线为zc、zd。a、b分别位于不同区域,均为稳分别位于不同区域,均为稳定节点。定节点。第29页/共65页第三十页,编辑于星期二
8、:一点 三十八分。2)a、b形成最高共沸物的情况形成最高共沸物的情况u选择比原共沸温度更高的沸点且不形成共沸物的物质为共沸选择比原共沸温度更高的沸点且不形成共沸物的物质为共沸剂剂T2Te,e-b和和e-a均不形成共沸物。均不形成共沸物。e的加入使三角相图分为两个蒸的加入使三角相图分为两个蒸馏区域。馏区域。a、b分别位于不同区域,均为不分别位于不同区域,均为不稳定节点。稳定节点。纯组分纯组分a、b作为不同精馏塔的塔顶作为不同精馏塔的塔顶馏出液采出。馏出液采出。纯组分纯组分e作为塔釜液采出。作为塔釜液采出。第30页/共65页第三十一页,编辑于星期二:一点 三十八分。u选择中间沸点,并且与高沸点组分
9、生成最高共沸物的物质为选择中间沸点,并且与高沸点组分生成最高共沸物的物质为共沸剂共沸剂TaTeTb。e的加入使三角相图分为两个蒸的加入使三角相图分为两个蒸馏区域。馏区域。边界线是两个共沸点的连接线。边界线是两个共沸点的连接线。a、b分别位于不同区域,均为不分别位于不同区域,均为不稳定节点。稳定节点。纯组分纯组分a、b作为不同精馏塔的釜作为不同精馏塔的釜液采出。液采出。第31页/共65页第三十二页,编辑于星期二:一点 三十八分。u选择低沸点,并且与两组分均生成最高共沸物的物质为共沸剂选择低沸点,并且与两组分均生成最高共沸物的物质为共沸剂TeTaTb,e-b和和e-a均形成最高共沸物。均形成最高共
10、沸物。e的加入使三角相图分为三个蒸的加入使三角相图分为三个蒸馏区域,产生两条边界线。馏区域,产生两条边界线。a、b分别位于不同区域,均为不分别位于不同区域,均为不稳定节点。稳定节点。纯组分纯组分a、b作为不同精馏塔的釜作为不同精馏塔的釜液采出。液采出。第32页/共65页第三十三页,编辑于星期二:一点 三十八分。3)共沸剂选取原则概括)共沸剂选取原则概括u只有当某一剩余曲线连接所希望得到的产品时,一个均相只有当某一剩余曲线连接所希望得到的产品时,一个均相共沸物才能被分离成接近纯的组分。共沸物才能被分离成接近纯的组分。若满足上述条件:若满足上述条件:对于二元最低共沸物系,共沸剂应该是一个低沸点组分
11、或对于二元最低共沸物系,共沸剂应该是一个低沸点组分或能形成新的二元或三元最低共沸物的组分;能形成新的二元或三元最低共沸物的组分;对于二元最高共沸物系,共沸剂应该是一个高沸点组分或对于二元最高共沸物系,共沸剂应该是一个高沸点组分或能形成新的二元或三元最高共沸物的组分。能形成新的二元或三元最高共沸物的组分。第33页/共65页第三十四页,编辑于星期二:一点 三十八分。u理想共沸剂应具备特征理想共沸剂应具备特征 1)显著影响关键组分气液平衡关系;)显著影响关键组分气液平衡关系;2)容易分离回收;)容易分离回收;3)用量少,汽化潜热低;)用量少,汽化潜热低;4)与进料组分互溶,不与进料组分发生化学反应;
12、)与进料组分互溶,不与进料组分发生化学反应;5)无腐蚀、无毒,廉价易得。)无腐蚀、无毒,廉价易得。第34页/共65页第三十五页,编辑于星期二:一点 三十八分。4.共沸剂精馏的计算共沸剂精馏的计算第35页/共65页第三十六页,编辑于星期二:一点 三十八分。xxxx二元非均相共沸精馏二元非均相共沸精馏1、分离流程、分离流程 若两组分形成非均相共沸物,则采用双塔若两组分形成非均相共沸物,则采用双塔流程,并设置分层器,流程,并设置分层器,在不加入任何在不加入任何共沸剂的情况下可实现组分间的完全分离。共沸剂的情况下可实现组分间的完全分离。经典流程如图。经典流程如图。设原料中两组分设原料中两组分A、B,以
13、,以A的摩尔分数表的摩尔分数表示物料组成,初始示物料组成,初始A为易挥发组分。为易挥发组分。两塔塔顶接近共沸组成的上升蒸汽经两塔塔顶接近共沸组成的上升蒸汽经冷凝后在分层器分成两个液相冷凝后在分层器分成两个液相、。假设假设xAxA 相返回相返回1塔作回流塔作回流 在在1塔,由于塔,由于A是易挥发组分,高纯度的是易挥发组分,高纯度的B会会从塔釜引出。从塔釜引出。分层器中的分层器中的相送入相送入2塔回流塔回流。此时此时B是易挥发组分,所以组分是易挥发组分,所以组分A是塔釜产品。是塔釜产品。第36页/共65页第三十七页,编辑于星期二:一点 三十八分。进料位置进料位置xxxx 1)若若xF xx,则应在
14、,则应在1塔进料;塔进料;2)若若 x x xF,则应在,则应在2塔进料;塔进料;3)若若 x xF x,则应在分层器进料。,则应在分层器进料。第37页/共65页第三十八页,编辑于星期二:一点 三十八分。两液相回流的通用流程两液相回流的通用流程 在一些情况下,由于工艺或者设备的要求,需要采用两液相回流。在一些情况下,由于工艺或者设备的要求,需要采用两液相回流。第38页/共65页第三十九页,编辑于星期二:一点 三十八分。两元非均相共沸精馏的应用两元非均相共沸精馏的应用u是从水溶液中分离和回收某些有机物质的简单有效方法。是从水溶液中分离和回收某些有机物质的简单有效方法。有时,仅要求分离出一个纯产品
15、,可采用单塔流程。有时,仅要求分离出一个纯产品,可采用单塔流程。如如丁二烯中饱和水的脱除。丁二烯中饱和水的脱除。此时,塔釜中得到的是脱水干燥后的有机物,此时,塔釜中得到的是脱水干燥后的有机物,塔顶出丁塔顶出丁二烯二烯-水混合物,经冷凝分层后,有机相回流。水混合物,经冷凝分层后,有机相回流。水相中有机物含量少,所以可不设水相中有机物含量少,所以可不设2塔回收有机物,而以废水塔回收有机物,而以废水形式排放。形式排放。u对于形成二元均相最低共沸物的系统,对于形成二元均相最低共沸物的系统,降低分层器温度,或者降低操降低分层器温度,或者降低操作压力,使冷凝液出现液液分层情况,作压力,使冷凝液出现液液分层
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