精馏与精馏原理PPT.ppt

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1、组员：组员：零梅妹零梅妹 朱喜迎朱喜迎 尚赟尚赟 李桂浩李桂浩 赵兴云赵兴云 罗世波罗世波 农雄农雄机机 黄勇胜黄勇胜第六章第六章 精馏精馏1.1.气液相平衡气液相平衡 1.1 1.1 定义定义 1.2 1.2 两组分理想溶液的气液平衡相图两组分理想溶液的气液平衡相图 1.3 1.3 气液相平衡关系气液相平衡关系2.2.精馏原理和流程装置精馏原理和流程装置 2.1 2.1 精馏的定义精馏的定义 2.2 2.2 精馏原理精馏原理 2.3 2.3 精馏流程装置精馏流程装置 （1 1）连续精馏流程）连续精馏流程 （2 2）间歇精馏流程）间歇精馏流程1.1.气液相平衡气液相平衡1.1 定义定义平衡状态

2、平衡状态：在一定压力和温度下，当吸收：在一定压力和温度下，当吸收和解吸速率相等时，气液两相达到平衡。和解吸速率相等时，气液两相达到平衡。气液气液相平衡关系相平衡关系：在一定的温度和压力条在一定的温度和压力条件下，件下，吸收过程中气液两相达到平衡时，吸收过程中气液两相达到平衡时，吸收质在气相和液相中的浓度关系吸收质在气相和液相中的浓度关系1.2 1.2 两组分理想溶液的气液平衡相图两组分理想溶液的气液平衡相图气液平衡用相图来表达比较直观、清晰，应用气液平衡用相图来表达比较直观、清晰，应用于两组分精馏中更为方便，而且影响精馏的因于两组分精馏中更为方便，而且影响精馏的因素可在相图上直接反映出来。精馏

3、中常用的相素可在相图上直接反映出来。精馏中常用的相图为恒压下的温度图为恒压下的温度组成图和气相、液相组成组成图和气相、液相组成图。图。1.2.1 1.2.1 恒压温度恒压温度组成（组成（t-x-t-x-y y）图）图苯苯甲苯混合液的甲苯混合液的t-x-y图图 a.a.以以t t为纵坐标，以为纵坐标，以x x或或y y为横坐为横坐标。标。b.tb.t液相沸点温度，液相沸点温度，xAxA液相组成，液相组成，yAyA与液相成与液相成平衡的气相组成平衡的气相组成.c.c.上曲线为上曲线为t-yt-y线，也称为饱和线，也称为饱和蒸气线（露点线）。蒸气线（露点线）。d.d.下曲线为下曲线为t-xt-x线，

4、也称为饱和线，也称为饱和液体线（泡点线）液体线（泡点线）1.2.2 1.2.2 x-yx-y图图 苯甲苯混合液的x-y图a.a.以以x x（气相或液相的浓度）（气相或液相的浓度）为横坐标，为横坐标，y y（温度）（温度）为纵坐为纵坐标标 b.b.曲线表示液相组成与之平衡曲线表示液相组成与之平衡的气相组成间的关系。的气相组成间的关系。c.c.对角线对角线x=yx=y的直线的直线 ,作查图作查图时参考用时参考用 。d.d.平衡线位于对角线上方平衡线位于对角线上方 1.2.3 压力压力-组成图用法：组成图用法：在水平线上，在水平线上，P总为系统气相的压，总为系统气相的压，xA为系统液相组成，为系统液

5、相组成，yA为与为与xA成平均的成平均的 液相组成。液相组成。【说明说明】气液相平气液相平衡是一种动态平衡。衡是一种动态平衡。气气液液相相平平衡衡示示意意图图xy1.3 气液相平衡关系气液相平衡关系1.3.1 用饱和蒸汽压表示气液平衡关系 理想溶液的气液平衡关系 遵循拉乌尔定律：pA=pA xA pB=pBxB=（1x A）p溶液上方组分的平衡分压，溶液上方组分的平衡分压，Pa；p在溶液温度下纯组成的饱合蒸气压，在溶液温度下纯组成的饱合蒸气压，Pa；x溶液中组成的摩尔分率。溶液中组成的摩尔分率。溶溶液液上上方方的的总总压压等等于于各各组组分分的的蒸蒸气气压压之之和和，即即 P总总=pA+pB当

6、压力当压力104Kpa时，双组分气相可视为理想时，双组分气相可视为理想气体，据道尔顿分压定律气体，据道尔顿分压定律 此式为用饱和蒸气压表示的气液平衡关系。此式为用饱和蒸气压表示的气液平衡关系。1.3.2 用相对挥发度表示的气液平衡关系用相对挥发度表示的气液平衡关系 挥发度：组分在气相中的分压与平衡液相中的摩挥发度：组分在气相中的分压与平衡液相中的摩尔分率之比。即：尔分率之比。即：A组分挥发度：B组分挥发度：对于理想溶液，因符合拉乌尔定律，对于理想溶液，因符合拉乌尔定律，则有则有 A=pA0 B=pB0在精馏操作中，为了判断两组分离的难易程度，在精馏操作中，为了判断两组分离的难易程度，用相对挥发

7、度表示，即两组分的挥发度之比，用相对挥发度表示，即两组分的挥发度之比，即：即：愈大，愈大，A A、B B两组分愈容易分离；两组分愈容易分离；=1=1不能用普通精馏分离。不能用普通精馏分离。对理想溶液：对理想溶液：以道尔顿分压定律代入，得：以道尔顿分压定律代入，得：由双组分组成关系式：由双组分组成关系式：yB=1-yA、xB=1-xA代入，得：代入，得：此式称为以相对挥发度表示的气液平衡方此式称为以相对挥发度表示的气液平衡方程程2.2.精馏原理和流程装置精馏原理和流程装置2.1 2.1 精馏的定义精馏的定义根据液体混合物中各组分挥发性的差异，通过多次根据液体混合物中各组分挥发性的差异，通过多次的

8、部分气化和部分冷凝，使液体混合物得到比较彻的部分气化和部分冷凝，使液体混合物得到比较彻底的分离的传质操作过程。底的分离的传质操作过程。区别于蒸馏：区别于蒸馏：蒸馏：仅进行一次部分气化和部分冷凝。蒸馏：仅进行一次部分气化和部分冷凝。2.2精馏原理 2-1精馏基本原理简单蒸馏是单级分离过程，对溶液只进行一次部分气化；精馏是对混合液同时进行多次部分气化和部分冷凝相结合的操作。精馏中的两个重要概念：精馏中的两个重要概念：轻组分：挥发性高的组分（沸点低的组分）轻组分：挥发性高的组分（沸点低的组分）重组分：挥发性低的组分（沸点高的组分）重组分：挥发性低的组分（沸点高的组分）液体混合物经过多次部份汽化后可变

9、为高纯度的难挥发组分。气体混和物经过多次部分泠凝后可变为高纯度的易挥发组分。2-2-2 2 精精馏原理馏原理 回流回流塔顶液相回流和塔底汽相回流，为偏离衡的气塔顶液相回流和塔底汽相回流，为偏离衡的气液相在塔内各板上提供了接触条件，实现了气液相在塔内各板上提供了接触条件，实现了气液相间的质量传递。液相间的质量传递。L0V2V2与与L0是偏离平衡的气是偏离平衡的气液相，在塔板上接触，液相，在塔板上接触，进行质量传递，浓度变进行质量传递，浓度变化趋向于平衡组成。化趋向于平衡组成。传质推动力传质推动力 热量传递过程热量传递过程 液体汽化所需热量由蒸汽冷凝提供。液体汽化所需热量由蒸汽冷凝提供。过程控制过

10、程控制 精馏过程速率由传质过程控制。精馏过程速率由传质过程控制。传质方向传质方向易挥发组分：液相易挥发组分：液相汽相；汽相；难挥发组分：汽相难挥发组分：汽相液相。液相。易挥发组分沿塔高方向增加，而温度沿塔高方向降低。易挥发组分沿塔高方向增加，而温度沿塔高方向降低。2.3 2.3 精馏流程装置精馏流程装置 精精 馏馏 塔塔再沸器再沸器冷凝器冷凝器1 1、进料板以上称为精馏段进料板以上称为精馏段 精制汽相中的易挥发组分。精制汽相中的易挥发组分。2 2、进料板以下（包括进料板）称为进料板以下（包括进料板）称为提馏段提馏段 提浓液相中难挥发组分。提浓液相中难挥发组分。塔顶产品称为馏出液塔顶产品称为馏出

11、液 富含易挥发组分。富含易挥发组分。塔底产品称为釜液塔底产品称为釜液 富含难挥发组分。富含难挥发组分。精馏段精馏段提馏段提馏段进料板进料板（1）连续精馏流程连续精馏流程 操作时，操作时，原料液原料液连续地加入精馏塔内连续地加入精馏塔内。连续地从连续地从再沸器再沸器取出取出部分部分液体作为液体作为塔底产品塔底产品（称为釜残液）；（称为釜残液）；部分液体部分液体被汽化被汽化，产生上升蒸汽，依次通过各产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。层塔板。塔顶蒸汽进入塔顶蒸汽进入全（冷）凝器全（冷）凝器被被全部冷凝，将部分冷凝液用泵全部冷凝，将部分冷凝液用泵（或借重力作用）送回塔顶作为（或借重力作用）送回塔顶作为回流回流液体，其余部分作为液体，其余部分作为塔顶产塔顶产品品（称为馏出液）采出。（称为馏出液）采出。板式塔釜液馏出液进料（2 2）间歇精馏流程）间歇精馏流程间歇精馏与连续精馏大致相同。间歇精馏与连续精馏大致相同。间歇精馏时，料液成批投入精馏间歇精馏时，料液成批投入精馏釜，逐步加热气化，待釜液组成釜，逐步加热气化，待釜液组成降至规定值后将其一次排出。降至规定值后将其一次排出。间歇精馏为非定态过程。间歇精馏为非定态过程。在精馏过程中，釜液组成不断降在精馏过程中，釜液组成不断降低。低。间歇精馏时全塔均为精馏段，没间歇精馏时全塔均为精馏段，没有提馏段。有提馏段。谢谢观赏