化工原理第一章1.ppt

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1、化化 工工 原原 理理 2 2授课教师：温志英授课教师：温志英第一章第一章 蒸蒸 馏馏1.1.学习目的学习目的2.2.掌握蒸馏基本概念和蒸馏过程基本计算方掌握蒸馏基本概念和蒸馏过程基本计算方法法2.2.重点掌握的内容重点掌握的内容（1 1）两组分理想物系的汽液平衡关系）两组分理想物系的汽液平衡关系（2 2）蒸馏过程的原理）蒸馏过程的原理（3 3）两组分连续精馏过程的计算）两组分连续精馏过程的计算3 3、一般掌握的内容、一般掌握的内容（1 1）平衡蒸馏与简单蒸馏）平衡蒸馏与简单蒸馏（2 2）两组分连续精馏过程的计算）两组分连续精馏过程的计算1.1概述概述1、混合物混合物非均相物系非均相物系：机械

2、分离原理，如沉降：机械分离原理，如沉降均相物系均相物系：必须造成一个两相物系，：必须造成一个两相物系，然后利用物性差异实现分离然后利用物性差异实现分离2、蒸馏过程概述、蒸馏过程概述 蒸馏通过加热造成气液两相平衡，利用物系中蒸馏通过加热造成气液两相平衡，利用物系中 各组分各组分挥发度挥发度不同的特性以实现分离目的。不同的特性以实现分离目的。蒸馏分离的蒸馏分离的依据依据是，根据溶液中是，根据溶液中各组分挥发各组分挥发度（或沸点）的差异度（或沸点）的差异，使各组分得以分离。，使各组分得以分离。较易挥发较易挥发-易挥发组分（或轻组分）；易挥发组分（或轻组分）；较难挥发的较难挥发的-难挥发组分（或重组分

3、）。难挥发组分（或重组分）。是分离均相液体混合是分离均相液体混合物的一种方法物的一种方法苯和甲苯混合液气相液相冷凝冷凝较高纯度的苯加热加热3、蒸馏过程的分类 1 1、蒸馏操作方式、蒸馏操作方式 分为分为2 2、蒸馏操作流程、蒸馏操作流程 可分为可分为间歇蒸馏间歇蒸馏和和连续蒸馏连续蒸馏。3 3、物系中组分的数目、物系中组分的数目 可分为可分为两组分精馏两组分精馏和和多组分精多组分精馏。馏。4 4、操作压力、操作压力 可分为可分为加压加压、常压常压和和减压蒸馏。减压蒸馏。简单蒸馏简单蒸馏平衡蒸馏（闪蒸）平衡蒸馏（闪蒸）精馏精馏特殊精馏特殊精馏4 4、蒸馏分离的特点、蒸馏分离的特点1 1、可直接获

4、得产品；、可直接获得产品；2 2、应用广泛，历史悠久；、应用广泛，历史悠久；3 3、能耗较大。、能耗较大。1.2、两组分溶液的汽液平衡关系、两组分溶液的汽液平衡关系 一、相与一、相与相平衡相平衡的概念的概念二、拉乌尔定律二、拉乌尔定律1 1、稀溶液拉乌尔定律、稀溶液拉乌尔定律分压与液相组成分压与液相组成关系关系2 2、理想溶液与拉乌尔定律、理想溶液与拉乌尔定律所谓所谓理想物系理想物系是指液相和是指液相和汽相应符合以下条件：汽相应符合以下条件：(1)(1)液相为理想溶液，遵液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律。循拉乌尔定律。(2)(2)汽相为理想气体，遵汽相为理想气体，遵循道尔顿分压定律。当循道尔顿分

5、压定律。当总压不太高（一般不高总压不太高（一般不高于于104kPa104kPa）时汽相可视）时汽相可视为理想气体。为理想气体。三、道尔顿分压定律三、道尔顿分压定律 四、两组分理想溶液的气液平衡图四、两组分理想溶液的气液平衡图溶液的溶液的平衡温度平衡温度-组成图组成图是分析精馏原是分析精馏原理的基础理的基础恒压下的恒压下的温度温度组成图组成图（t-x-y图）图）饱和蒸汽线、饱和蒸汽线、露点线露点线饱和液体线、饱和液体线、泡点线泡点线过热蒸汽区过热蒸汽区气液共存区气液共存区液相区液相区的沸点的沸点五、五、x-y图图表示一定外压下，液相组成与之表示一定外压下，液相组成与之平衡的气相组成间的关系平衡的

6、气相组成间的关系x-yx-y图的作用图的作用、判断物系分离的难易程度、计算理论板层数。六、气液平衡方程六、气液平衡方程、挥发度与相对挥发度、挥发度与相对挥发度n挥发度挥发度（）（）：纯液体的挥发度是指该液体在：纯液体的挥发度是指该液体在一定温度下的饱和蒸汽压。一定温度下的饱和蒸汽压。n相对挥发度（）相对挥发度（）：溶液中易挥发组分对难挥：溶液中易挥发组分对难挥发组分之比发组分之比。气液平衡方程气液平衡方程n方程的作用方程的作用w、表示气液平衡、表示气液平衡w、挥发难易程度或判断某混合物是否能用蒸馏方法、挥发难易程度或判断某混合物是否能用蒸馏方法加以分离加以分离习题（二）两组分非理想物系的汽液平

7、衡(1)(1)液相为非理想溶液，汽相为理想气体；液相为非理想溶液，汽相为理想气体；(2)(2)液相为理想溶液，汽相为非理想气体；液相为理想溶液，汽相为非理想气体；(3)(3)液相为非理想溶液，汽相为非理想气体。液相为非理想溶液，汽相为非理想气体。1.1.汽液平衡相图汽液平衡相图1-3 平衡蒸馏与简单蒸馏 一、平衡蒸馏1.1.平衡蒸馏装置与流程平衡蒸馏装置与流程 平衡蒸馏又称闪平衡蒸馏又称闪急蒸馏，简称闪急蒸馏，简称闪蒸，是一种连续、蒸，是一种连续、稳态的单级蒸馏稳态的单级蒸馏操作。操作。2.2.平衡蒸馏过程计算平衡蒸馏过程计算（1 1 1 1）物料衡算）物料衡算）物料衡算）物料衡算 对图对图1

8、-7所示的平衡蒸馏装置作物料衡算，得所示的平衡蒸馏装置作物料衡算，得总物料衡算总物料衡算：F=D+W易挥发组分衡算易挥发组分衡算：FxF=Dy+WxF、D、W分别表示原料液、汽相和液相产品流量，分别表示原料液、汽相和液相产品流量，kmol/h或或kmol/s；xF 、y、x分别为原料液、汽相和液相产品中易挥发分别为原料液、汽相和液相产品中易挥发组分的摩尔分率。组分的摩尔分率。平衡蒸馏中汽液相组成的关系 式中式中 q=W/Fq=W/F.液化率液化率例题例题1 在常压下将组成为在常压下将组成为0.60.6（易挥发组分的摩尔分率）（易挥发组分的摩尔分率）的某理想二元混合物分别进行平衡蒸馏，若规定的某

9、理想二元混合物分别进行平衡蒸馏，若规定汽化率为汽化率为1/31/3，试计算：平衡蒸馏的汽，试计算：平衡蒸馏的汽液相组成；液相组成；假设在操作范围内汽液平衡关系为：假设在操作范围内汽液平衡关系为：解：平衡蒸馏解：平衡蒸馏依题意，液化率为依题意，液化率为q=1-1/3=2/3q=1-1/3=2/3 由由 及及 y=0.46x+0.549 y=0.46x+0.549 联立以上两式，求得平衡的汽液相组成分别联立以上两式，求得平衡的汽液相组成分别x=0.5085,y=0.7830 x=0.5085,y=0.7830例例2 2（2 2）热量衡算）热量衡算对加热器作热量衡算对加热器作热量衡算原料液节流减压后

10、进入分离器，此时物料放原料液节流减压后进入分离器，此时物料放出显热等于部分汽化所需潜热出显热等于部分汽化所需潜热原料液离开加热器的温度原料液离开加热器的温度-简单蒸馏又称微分蒸馏，是简单蒸馏又称微分蒸馏，是一种间歇、单级蒸馏操作。一种间歇、单级蒸馏操作。二、简单蒸馏二、简单蒸馏1-4 精馏原理和流程 精馏可视为由多次蒸馏演变而来的精馏可视为由多次蒸馏演变而来的一、精馏过程原理一、精馏过程原理1.1.多次部分汽化和冷凝多次部分汽化和冷凝 由此可见，液体混合由此可见，液体混合物经多次部分汽化和物经多次部分汽化和冷凝后，便可得到几冷凝后，便可得到几乎完全的分离，这就乎完全的分离，这就是精馏过程的基本

11、原是精馏过程的基本原理。理。2.2.精馏塔模型精馏塔模型 二、精馏操作流程二、精馏操作流程 1 1.连连续续精精馏馏操操作作流流程程精馏段精馏段提馏段提馏段加料板加料板2.2.间歇精馏操作流程间歇精馏操作流程 间歇精馏只有精馏间歇精馏只有精馏段而没有提馏段段而没有提馏段1-51-5 两组分连续精馏的计算（两组分连续精馏的计算（）物料衡算与进料热状况的影响物料衡算与进料热状况的影响 精馏过程的计算可分为设计型计算和操作型计精馏过程的计算可分为设计型计算和操作型计算两类。本知识点重点讨论板式精馏塔的设计算两类。本知识点重点讨论板式精馏塔的设计型计算问题，其主要内容包括：型计算问题，其主要内容包括：

12、(1)(1)确定产品的流量或组成；确定产品的流量或组成；(2)(2)确定精馏塔的理论板层数和适宜的加料位置确定精馏塔的理论板层数和适宜的加料位置(3)(3)确定适宜的操作回流比；确定适宜的操作回流比；一、计算的基本假定一、计算的基本假定1.1.理论板理论板理论板理论板的假定的假定的假定的假定所谓理论板是指离开该板的汽液两相互成平衡，所谓理论板是指离开该板的汽液两相互成平衡，塔板上各处的液相组成均匀一致的理想化塔板。塔板上各处的液相组成均匀一致的理想化塔板。2.2.恒摩尔流假定恒摩尔流假定（1 1）恒摩尔汽流）恒摩尔汽流：指在精馏塔内，从精馏段或提馏：指在精馏塔内，从精馏段或提馏段每层塔板上升的

13、汽相摩尔流量各自相等，段每层塔板上升的汽相摩尔流量各自相等，但两段上但两段上升的汽相摩尔流量不一定相等升的汽相摩尔流量不一定相等。即。即精馏段精馏段 v v1 1=v=v2 2=.=.=v vn n 提馏段提馏段 v v1 1=v=v2 2=v vn n 式中下标表示塔板序号。式中下标表示塔板序号。（2 2）恒摩尔液流）恒摩尔液流：指在精馏塔内，从精馏段或提馏：指在精馏塔内，从精馏段或提馏段每层塔板下降的液相摩尔流量分别相等，但两段下段每层塔板下降的液相摩尔流量分别相等，但两段下降的液相摩尔流量不一定相等。即降的液相摩尔流量不一定相等。即精馏段精馏段 L L1 1=L=L2 2=.=.=L L

14、n n 提馏段提馏段 L L1 1=L=L2 2=.=.=L Ln n 式中下标表示塔板序号。式中下标表示塔板序号。二、物料衡算与操作线方程二、物料衡算与操作线方程1.1.全塔物料衡算全塔物料衡算总物料衡算：总物料衡算：F=D+WF=D+W易挥发组分衡算：易挥发组分衡算：FxFxF F=DxDxD D+Wx+WxW WF F原料液流量，原料液流量，kmol/hkmol/h或或kmol/skmol/s；D D 塔顶馏出液流量，塔顶馏出液流量，kmol/hkmol/h或或kmol/skmol/s；W W 塔底釜残液流量，塔底釜残液流量，kmol/hkmol/h或或kmol/skmol/s；x xF

15、 F 原料液中易挥发组分的摩尔分率；原料液中易挥发组分的摩尔分率；x xD D 馏出液中易挥发组分的摩尔分率；馏出液中易挥发组分的摩尔分率；x xW W 釜残液中易挥发组分的摩尔分率。釜残液中易挥发组分的摩尔分率。例题例题 每小时将每小时将15000kg15000kg含苯含苯40%40%（质量分数，（质量分数，下同）和甲苯下同）和甲苯60%60%的溶液，在连续精馏塔的溶液，在连续精馏塔中进行分离，要求釜残液中含苯不高于中进行分离，要求釜残液中含苯不高于2%2%，塔顶馏出液中苯的回收率为，塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%97.1%。试求馏出液和釜残液的流量和组成，以试求馏出液和釜残液的流量和组

16、成，以摩尔流量和摩尔分数表示。摩尔流量和摩尔分数表示。进料组成进料组成釜残液组成釜残液组成原料液的平均摩尔流量原料液的平均摩尔流量 原料液流量原料液流量 F=15000/85.8=175.0kmol/hF=15000/85.8=175.0kmol/h依题意知依题意知 DxDxD D/Fx/FxF F=0.971 =0.971 DxDxD D=0.971=0.971*175*0.44*175*0.44全塔物料衡算全塔物料衡算 D+wD+w=175=175联立，解得联立，解得D=80.0kmol/h D=80.0kmol/h,W=95.0kmol/h,x,W=95.0kmol/h,xD D=0.9

17、35=0.9352.2.操作线方程操作线方程(1)(1)精馏段操作线方程精馏段操作线方程 上式表示在一定操作条件下，精馏段内自任意第上式表示在一定操作条件下，精馏段内自任意第n n层板下层板下降的液相组成降的液相组成x xn n与其相邻的下一层板（与其相邻的下一层板（n+1)n+1)上升蒸汽相组上升蒸汽相组成成y yn+1n+1之间的关系，是一条斜率为之间的关系，是一条斜率为R/(R+1)R/(R+1)，截距为，截距为x xD D/(R+1)/(R+1)的直线。的直线。(2)(2)提馏段操作线方程提馏段操作线方程 上式表示在一定操作条件下，上式表示在一定操作条件下，提馏段内自任意第提馏段内自任

18、意第m m层板下降层板下降的液相组成的液相组成x xm m与其相邻的下与其相邻的下一层板（一层板（m+1)m+1)上升蒸汽相组成上升蒸汽相组成y ym+1m+1之间的关系。之间的关系。三、进料热状况对操作线方程的影响 1.1.1.1.精馏塔的进料热状况精馏塔的进料热状况精馏塔的进料热状况精馏塔的进料热状况 q1q=1q=01q=0q1qLVVLLVV2 2、进料板上的物料衡算和热量衡算、进料板上的物料衡算和热量衡算总物料衡算总物料衡算 F+V+L=V+L热量衡算热量衡算 FIF+VIV+LIL=VIV+LILIV=IVIL=IL总结1 1、饱和液体：、饱和液体：I IF F=I=IL L q=

19、1(q=1(泡点）泡点）2 2、饱和蒸汽：、饱和蒸汽：I IF F=I=IV V q=0(q=0(露点）露点）3 3、汽液混合：、汽液混合：I IL LIIF FIIV V 0q1 0q1q15 5、过热蒸汽：、过热蒸汽：q0q0V V与与V,LV,L与与LL的关系的关系L=L=L+qFL+qFV=v+(q-1)FV=v+(q-1)F所以提馏操作线方程可写成：所以提馏操作线方程可写成：四、操作线方程的作法四、操作线方程的作法1 1、q q线方程（进料方程）线方程（进料方程）提馏段：提馏段：VyVy=Lx-WxLx-Wxw w精馏段：精馏段：VyVy=Lx+DxLx+DxD D相减相减 （V-V

20、V-V）y=y=（L-LL-L）x-x-（DxDxD D+Wx+WxW W）L=L+qFV=V+（q-1）FFxF=DxD+WxW2 2、利用、利用q q线方程作提馏线方程线方程作提馏线方程（1 1）提馏线方程作法）提馏线方程作法A A：作精馏操作线：作精馏操作线 过点（过点（X XD D，X XD D），截距为），截距为X XD D/（R+1R+1）B B：作：作q q线线 过点（过点（x xF F，x xF F），斜率为），斜率为q/q/（q-1q-1）C C：作提馏线：作提馏线 过点（过点（XwXw，XwXw）与）与d d点点（2 2）进料热状况对）进料热状况对q q线及操作线的影响线及

21、操作线的影响 1 1 冷液冷液:I If f 1,q/(q-1)11,q/(q-1)12 2 饱和液体饱和液体:I If f=I IL L,q,q=1,q/(q-1)=1,q/(q-1)=3 3 汽液混合物汽液混合物:I IL LIIf fI q/(q-1)-,0 q/(q-1)-4 4 饱和汽体饱和汽体:I If f=I=IV V,q=0,q/(q-1)=0;,q=0,q/(q-1)=0;5 5 过热汽体过热汽体:I If f I IV V,q,q0,0 q/(q-1)1 0,0 q/(q-1)1 热状态对提馏的影响热状态对提馏的影响1-5 1-5 两组分连续精馏的计算（两组分连续精馏的计算

22、（）理论板层数的计算与回流比的影响理论板层数的计算与回流比的影响l给出精馏的原料给出精馏的原料F F，原料液组成，原料液组成x xF F，进料热，进料热状况状况q q，操作回流比和分离程度，操作回流比和分离程度x xD D、x xW W，回，回流比流比R R；l利用（利用（1 1）气液平衡关系）气液平衡关系（2 2）操作线方程）操作线方程l求：理论板求：理论板一、理论板层数的计算一、理论板层数的计算逐板计算法逐板计算法图解法图解法（一）逐板计算法（一）逐板计算法 计算准确，计算准确，但繁琐但繁琐双击关闭此窗口例6.4.1图解法步骤图解法步骤l1 1、在、在x-yx-y图上作平衡线及对角线图上作

23、平衡线及对角线l2 2、作精馏段操作线、作精馏段操作线ababl3 3、作、作q q线线efefl4 4、作提馏操作线、作提馏操作线cdcdl5 5、在精馏线提馏线与平衡线间绘梯级。、在精馏线提馏线与平衡线间绘梯级。（二）图解法（二）图解法1.1.操作线的作法操作线的作法2.2.梯级图解法求理论板层数梯级图解法求理论板层数 注注：总板数总板数=总梯级数总梯级数-1-1跨过跨过d d点的梯级为加料板点的梯级为加料板提馏段板数提馏段板数=提馏段梯级数提馏段梯级数-1-1二、回流比的影响及其选择二、回流比的影响及其选择回流比有两个极限值，其上限为全回流（即回流比为无限大）；下限为最小回流比，操作回流

24、比介于两个极限值之间。回流比还是影响精馏操作费用和投资费用的重要因素。（一）全回流和最小理论板层数（一）全回流和最小理论板层数1.1.全回流的概念（全回流的概念（D=0D=0，F=W=0F=W=0）若上升至塔顶的蒸汽经全凝器冷凝后，冷凝液全部若上升至塔顶的蒸汽经全凝器冷凝后，冷凝液全部回流到塔内，该回流方式称为全回流回流到塔内，该回流方式称为全回流 精馏线、提馏线与对角线重合精馏线、提馏线与对角线重合y yn+1n+1=x xn n 2.2.最小理论板层数最小理论板层数（二）最小回流比（二）最小回流比l1.1.最小回流比的概念最小回流比的概念 随着回流比随着回流比R R的减小的减小，使操作，使

25、操作线交点向平衡移动，导致过程线交点向平衡移动，导致过程传质推动力减小，使得完成相传质推动力减小，使得完成相同的分离要求同的分离要求所需理论板数所需理论板数N N随之增加，使塔增高。随之增加，使塔增高。当回流比继续减小，使两操作当回流比继续减小，使两操作线交点落在线交点落在平衡曲线平衡曲线上，此时上，此时完成规定分离要求所需理论板完成规定分离要求所需理论板数为数为，回流比为该条件下的，回流比为该条件下的最小回流比最小回流比RminRmin。最小回流比的求法最小回流比的求法l1、作图法、作图法lA、正常线（找交点）、正常线（找交点）B B、非正常线（不找交点找切点）、非正常线（不找交点找切点）(

26、2)(2)解析法解析法（三）适宜回流比的选择（三）适宜回流比的选择l选择的原则是根据经济核选择的原则是根据经济核算，使操作费用和设备费算，使操作费用和设备费用之和为最低。用之和为最低。操作费用操作费用和设备费用之和最低时的和设备费用之和最低时的回流比称为适宜回流比。回流比称为适宜回流比。1-6 两组分连续精馏的计算（）l一、简捷法求理论板层数一、简捷法求理论板层数l1 1、吉利兰、吉利兰（Gilliland）图图l将许多不同精馏塔的将许多不同精馏塔的回流比、最回流比、最小回流比、理论板数及最小理小回流比、理论板数及最小理论板数即论板数即R R、RminRmin、N N、NminNmin四四个参

27、数进行定量的关联个参数进行定量的关联，称为，称为吉利兰图（吉利兰图（GilliladGillilad）图。）图。2.2.求理论板层数的步骤求理论板层数的步骤l（1 1）先按设计条件求出最小回流比）先按设计条件求出最小回流比R Rminmin，并选择操作并选择操作回流比回流比R R。l（2 2）计算全回流下的最少理论板层数计算全回流下的最少理论板层数N Nminmin。l（3 3）由（）由（R-R-RminRmin）/（R+1R+1）之值作铅垂钱与曲线相交，）之值作铅垂钱与曲线相交，查出（查出（N-N-NminNmin）/（N+2N+2）之值，计算全塔理论板层数）之值，计算全塔理论板层数N N。

28、l（4 4）求精馏段理论板层数，确定适宜的进料板位置。）求精馏段理论板层数，确定适宜的进料板位置。二、几种特殊情况理论板层数的计算二、几种特殊情况理论板层数的计算l1.1.直接蒸汽加热直接蒸汽加热（1 1）适用场合：）适用场合：待分离的待分离的混合物为水溶液，且水为难挥混合物为水溶液，且水为难挥发组分，釜液近于纯水；发组分，釜液近于纯水；（2 2）特点：）特点：无再沸器无再沸器（3 3）装置：）装置：如图如图（4 4）物料衡算）物料衡算l总物料：总物料：l易挥发组分易挥发组分:V0=VL=Wl求理论板步骤：求理论板步骤：l1 1、作精馏线；、作精馏线；l2 2、作、作q q线；线；l3 3、作

29、提馏线；、作提馏线；l4 4、绘梯级。、绘梯级。2.2.提馏塔提馏塔 总物料：总物料：易挥发：易挥发：原料液中易挥发组分含量原料液中易挥发组分含量低，且对馏出液要求不高。低，且对馏出液要求不高。L=FV=D泡点进料泡点进料泡点进料泡点进料当泡点进料时，提馏线过（当泡点进料时，提馏线过（x xF F，x xD D）与（）与（XwXw，XwXw）两点）两点冷液进料冷液进料3.3.多股进料多股进料 该塔分为该塔分为3 3段：段：第一股进料以上为精馏段；第一股进料以上为精馏段；第二股进料以下为提馏段；第二股进料以下为提馏段；两股之间为中间段。两股之间为中间段。中间段的操作线中间段的操作线：总物料：总物

30、料：易挥发：易挥发：操作线为：操作线为：由于进料的加入，使进料下方塔段的操作线由于进料的加入，使进料下方塔段的操作线斜率大于上方塔段的操作线的斜率斜率大于上方塔段的操作线的斜率。4 4、具有侧线采出的精馏过程、具有侧线采出的精馏过程 当需要获取浓度不同的两种或当需要获取浓度不同的两种或多种产品多种产品，应采取侧线出料的，应采取侧线出料的方法，侧线抽出的产品可为塔方法，侧线抽出的产品可为塔板上泡点液体或板上的饱和蒸板上泡点液体或板上的饱和蒸气。气。如果在精馏段设一侧线采出，如果在精馏段设一侧线采出，则塔被分为三段。塔两端分别则塔被分为三段。塔两端分别同同精馏段精馏段和和提馏段提馏段操作线方程，操

31、作线方程，而而中段则由物料衡算获得其操中段则由物料衡算获得其操作线方程。作线方程。1 1、精馏、精馏线线2 2、物料衡算、物料衡算3 3、提馏线、提馏线123V“=V=（R+1）D1L”=L-D2无论抽出液相还是气相产品，其段操作线无论抽出液相还是气相产品，其段操作线的斜率均小于第的斜率均小于第I I段塔的操作线的斜率。段塔的操作线的斜率。5 5、塔顶蒸汽部分冷凝、塔顶蒸汽部分冷凝例题例题苯、甲苯两组分混合物进行常压连续精馏，苯、甲苯两组分混合物进行常压连续精馏，原料直接加入釜中，组成为原料直接加入釜中，组成为X Xf f=0.7=0.7，要求得，要求得到组成为到组成为0.80.8的塔顶产品，

32、塔顶用一分凝器，的塔顶产品，塔顶用一分凝器，其中其中50%50%的蒸气冷凝并返回塔顶，出分凝器的蒸气冷凝并返回塔顶，出分凝器的蒸气于冷凝液体保持平衡，进料量的蒸气于冷凝液体保持平衡，进料量100Kmol/h100Kmol/h，相对挥发度为，相对挥发度为2.462.46，问塔顶、，问塔顶、塔釜产量为多少？汽化量为多少？塔釜产量为多少？汽化量为多少？F xFW XWV yL xV1 y1D xD例题附图例题附图1-71-7 两组分连续精馏的计算（两组分连续精馏的计算（）n一、塔高的计算一、塔高的计算n1 1、板效率和实际板数、板效率和实际板数n（1 1）单板效率）单板效率E EM M 以气相（或液

33、相）经过实际板的组成变以气相（或液相）经过实际板的组成变化与经过理论板的组成变化值之比来表示。化与经过理论板的组成变化值之比来表示。（2 2）全塔效率）全塔效率E E E=NE=NT T/N/NP P2 2、板式塔的有效高度、板式塔的有效高度Z=Z=（Np-1Np-1）H HT T二、塔径的计算二、塔径的计算D D精馏塔内径，精馏塔内径，m mU U空塔速度，空塔速度，m/sm/sVsVs塔内上升蒸汽的体积流量，塔内上升蒸汽的体积流量，m m3 3/S/S1-81-8恒沸精馏和萃取精馏恒沸精馏和萃取精馏适用范围适用范围：挥发度很接近或具有恒沸点的两组：挥发度很接近或具有恒沸点的两组分溶液。分溶

34、液。基本原理基本原理：在混合液中加入第三组分，以提高：在混合液中加入第三组分，以提高各组分间挥发度的差别，使其得以分离。各组分间挥发度的差别，使其得以分离。1 1、恒沸精馏、恒沸精馏 定义定义：对于具有恒沸点的非理想溶液，通过加入：对于具有恒沸点的非理想溶液，通过加入质量分离剂即挟带剂与原溶液其中一个或几个组质量分离剂即挟带剂与原溶液其中一个或几个组分形成更低沸点的恒沸物，从而使原溶液易于采分形成更低沸点的恒沸物，从而使原溶液易于采用蒸馏进行分离的方法，称之为恒沸精馏。用蒸馏进行分离的方法，称之为恒沸精馏。举例：乙醇水举例：乙醇水n常压下恒沸点为常压下恒沸点为78.378.3，n其恒沸点组成是

35、其恒沸点组成是乙醇乙醇：0.8940.894，水：，水：0.0060.006n当加入挟带剂苯时，即可形成更低沸点的三元恒沸物。当加入挟带剂苯时，即可形成更低沸点的三元恒沸物。n其组成是：苯：其组成是：苯：0.5440.544；乙醇：乙醇：0.230.23；水：；水：0.2260.226，n沸点为沸点为64.664.6。2 2、萃取精馏、萃取精馏n定义：定义：通过加入质量分离剂（或称之萃取剂），其本身挥通过加入质量分离剂（或称之萃取剂），其本身挥发性很小，不与混合物形成共沸物，却能显著地增发性很小，不与混合物形成共沸物，却能显著地增大原混合物组分间的相对挥发度，以便采用精馏方大原混合物组分间的相

36、对挥发度，以便采用精馏方法加以分离，称此精馏为萃取精馏。法加以分离，称此精馏为萃取精馏。n举例：举例：不同糠醛浓度下环乙烷对苯的相对挥发度不同糠醛浓度下环乙烷对苯的相对挥发度糠醛组成糠醛组成x x（摩尔分数）（摩尔分数）0 00.20.20.40.40.60.60.70.7环乙烷对苯相对挥发度环乙烷对苯相对挥发度0.980.981.381.381.3851.3852.352.352.72.7萃取精馏和恒沸精馏相比，有以下区别：萃取精馏和恒沸精馏相比，有以下区别：n恒沸精馏恒沸精馏的挟带剂必须和被分离组分形成最低恒沸的挟带剂必须和被分离组分形成最低恒沸物，挟带剂的选择不易。物，挟带剂的选择不易。

37、萃取精馏萃取精馏的萃取剂，其选择的萃取剂，其选择范围要广得多。范围要广得多。n恒沸精馏恒沸精馏中的挟带剂以汽态离塔，消耗的潜热较多，中的挟带剂以汽态离塔，消耗的潜热较多，而而萃取精馏时萃取精馏时的萃取剂基本不变化，一般来说，萃取的萃取剂基本不变化，一般来说，萃取精馏的经济性较高。精馏的经济性较高。n总压一定时，总压一定时，恒沸精馏恒沸精馏形成的恒沸物，其组成和温形成的恒沸物，其组成和温度都是恒定的。而度都是恒定的。而萃取精馏萃取精馏时，由于被分离组分的相时，由于被分离组分的相对挥发度和萃取剂的流率有关，故其操作条件可在一对挥发度和萃取剂的流率有关，故其操作条件可在一定范围内变化，无论是设计或操作都比较灵活和方便。定范围内变化，无论是设计或操作都比较灵活和方便。但萃取剂必须不断地由塔顶加入，故萃取精馏不能简但萃取剂必须不断地由塔顶加入，故萃取精馏不能简单地用于间歇操作，而恒沸精馏则无此限制单地用于间歇操作，而恒沸精馏则无此限制。n恒沸精馏恒沸精馏时的操作温度一般比时的操作温度一般比萃取精馏萃取精馏的低，故适的低，故适用于分离热敏性物料。用于分离热敏性物料。