8-蒸馏2-3教案分析.ppt

恒沸精馏举例 工业酒精恒沸精馏（用苯作恒沸剂）制取无水酒精。乙醇-水二元恒沸物（恒沸点78.15℃，乙醇摩尔分率为0.894） 三元恒沸物： 苯： 0.539 乙醇：0.228 水： 0.233 沸点：64.85℃ 上层苯相 苯： 0.745 乙醇：0.217 少量水 下层水相 苯： 0.0428 乙醇：0.35 其余为水 无水酒精 水 恒 沸 精 馏 塔 分层器 乙 醇 回 收 塔 苯 回 收 塔 冷凝器 冷凝器 三元均相 恒沸物 三元均相 恒沸物 稀乙醇 水溶液 二元恒沸物 二元恒沸物 乙醇水恒沸物 萃取精馏也是向原料液中加入第三组分，称为萃取剂。加入的萃取剂一般沸点较高、且不与原溶液中任一组分形成恒沸物，仅仅是改变原有组分的相对挥发度而实现精馏分离。萃取精馏，从塔顶可得一个纯组分，萃取剂与另一组分从塔底排出。萃取剂的选择是过程的关键。 萃取剂应具备： （1）选择性好，加入少量萃取剂能使溶液相对挥发度显著提高； （2）挥发性小且不与原组分起反应，便于分离回收; （3）安全，无毒，无腐蚀，热稳定性好以及价格便宜等。 萃取精馏举例 苯-环己烷溶液的萃取分离： 苯沸点 80.1℃，环己烷沸点为 80.73℃，其相对挥发度为 0.98，苯-环己烷溶液难于用普通精馏分离。若在该溶液中加入沸点较高的糠醛（沸点161.7℃），则溶液的相对挥发度发生显著的变化。 循环糠醛 补充糠醛 环己烷 脱溶剂 底部产品 苯+环己烷 （原料） 溶 剂 分 离 塔 萃 取 精 馏 塔 冷凝器 冷凝器 环己烷 糠醛-苯混合液 苯 x糠醛 ? 0.0 0.98 0.2 1.38 0.4 1.86 0.5 2.07 0.6 2.36 0.7 2.7 HF——原料的千摩尔焓，kJ/kmol ； HV——加料板上、下的饱和蒸汽千摩尔焓，kJ/kmol ； hL——加料板上、下的饱和液体千摩尔焓，kJ/kmol ； ?HV——原料的千摩尔汽化潜热，kJ/kmol ； HV -HF——饱和蒸汽的焓与进料状态下进料的焓之差，即每千摩尔进料变成饱和蒸汽所需的热量。 HV – hL——每千摩尔饱和液体变成饱和蒸汽所须热量，即千摩尔汽化潜热rc。 q的定义式为： 说明: (1) q是无因次的。 (2)(L’ – L)是原料中液相的量。 (3)尽管q没有确切的物理意义，但由于q的引入，使 L’与L，V’与V定量的联系在一起：解决了计算 问题; (4) q是表征进料状况很重要的量值。 8-15 进料线方程(q 线方程） 进料线方程——精馏段操作线与提馏段操作线的交点轨迹方程。 由精馏段操作线方程： (a) 将 代入提馏段操作线方程： 得： (b) 联立式(a)与(b)得： 将 代入上式得： 将 代入上式得： 进料线方程 (q 线方程） 精馏段操作线方程与进料线之交点，当然亦是提馏段操作线上的点。 特殊点：当x = xF时，y = yF 即过点(xF , xF) 。 8-16 五种进料对 q 线的影响 精馏段操作线不变时，提馏段操作线与进料线位置有关。如图所示。 注意:当q = 1或0时,特殊情况 当q = 1时,进料线方程为x = xF 8-17 精馏计算举例 【例】某液体混合物含易挥发组分0.65（摩尔分率，下同），以饱和蒸汽加入连续精馏塔中，加料量为50 kmol/h，残液组成为0.04，塔顶产品的回收率为99%，回流比为3，试求：⑴塔顶、塔底的产品流率；⑵精馏段和提馏段内上升蒸汽及下降液体的流率； ⑶写出精馏段和提馏段的操作线方程。 解：⑴根据回收率的定义有： ⑵根据回流比的定义 因为进料为饱和蒸汽 q = 0, 所以提馏段上升蒸汽和下降的液流量如下： 精馏段操作线方程为： 提馏段操作线方程为： ⑶由回收率定义得： 提馏段操作线方程也可以由精馏段操作线方程与q线交点---(xW,xW)连线方法求解. 8-18 理论板数的求法 理论板数：所谓求理论塔板数，就是利用前面讨论的平衡关系yn= f (xn)和操作关系yn+1= f ‘(xn)或yn+1= f “(xm)计算达到指定分离要求所须的汽化-冷凝次数。 （1）逐板计算法 每利用一次平衡关系和一次操作关系，即为一块理论板。提馏段也是一样。 理论板数由操作线方程和相平衡关系确定。 提馏段操作线方程： 相平衡方程式： 或 精馏段操作线方程： 条件：塔顶全凝，泡点回流 第一板： y1代入平衡线方程： x1代入精馏段操作线方程： y2代入平衡线方程： 依此逐板代入,如图示各阶梯.当跨过精馏段操作线方程与 Q线交点时代入提馏段操作线方程,如图中第5个阶梯. 第二板：