《精馏》全册配套完整教学课件.pptx

1、YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT精馏全册配套完整精馏全册配套完整教学课件教学课件Chapter 1 DistillationYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT 本章主要内容本章主要内容 1.1.蒸馏的基本原理蒸馏的基本原理 2. 2.常用的蒸馏方法，运用相关的基本理论常用的蒸馏方法，运用相关的基本理论和方法描述蒸馏过程。和方法描述蒸馏过程。 3. 3.精馏主要设计变量或操作条件与分离过精馏主要设计变量或操作条件与分离过程关系。程关系。 4.4.选

2、择适宜设计变量或操作参数，进行精选择适宜设计变量或操作参数，进行精馏塔设计和实际精馏过程的分析诊断。馏塔设计和实际精馏过程的分析诊断。YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUTIntroduction一、一、 蒸馏的应用蒸馏的应用液体产品的精制液体产品的精制汽油汽油煤油煤油柴油柴油其他油品其他油品石油石油煤焦油煤焦油苯苯甲苯甲苯二甲苯等二甲苯等蒸馏是分离液体混合物的一种方法，是蒸馏是分离液体混合物的一种方法，是传质过程中最重要的单元操作之一传质过程中最重要的单元操作之一YDJ,School of Chemical and Che

3、mistry Engineering ,SCUT蒸馏分离操作实例蒸馏分离操作实例：石油炼制中使用的：石油炼制中使用的 250 250 万吨常万吨常减压装置减压装置YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT二、蒸馏分离的二、蒸馏分离的依据和依据和目的目的液体混合物液体混合物乙醇乙醇（沸点（沸点78）易挥发组分或轻组分易挥发组分或轻组分（A）水水（沸点沸点100 ）难挥发组分或重组分难挥发组分或重组分（B）YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT液体混合物液体混合物

4、 加热加热部分汽化部分汽化 气相：气相：yA, yB 液相：液相：xA, xB 液相液相冷凝冷凝 yA xA, yB 1, ,则则 yx , ,可用蒸馏方法分离，且可用蒸馏方法分离，且愈大，愈大，平衡线愈远离对角线，混合物系愈易分离；平衡线愈远离对角线，混合物系愈易分离； 若若=1, ,则则 y=x, , 无法用普通蒸馏方法分离。无法用普通蒸馏方法分离。 的影响因素的影响因素 理想体系的理想体系的 仅与温度有关仅与温度有关, ,与组成无关与组成无关 在一定温度范围内在一定温度范围内, ,可近似为常数可近似为常数 增加压力增加压力, ,下降下降, ,分离难度增加分离难度增加 YDJ,School

5、 of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT 温度温度， 各组分蒸汽压各组分蒸汽压，蒸汽压之比变化缓慢，蒸汽压之比变化缓慢，故相对挥发度故相对挥发度ih随温度变化缓慢，在一定温度范围内随温度变化缓慢，在一定温度范围内 可由其平均值代替。可由其平均值代替。温度对温度对的影响的影响常压下苯、甲苯的相对挥发度随温度的变化YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT压力增加，平衡线靠近对角线，分离难度大压力增加，平衡线靠近对角线，分离难度大三、压力对相平衡的影响三、压力对相平衡的影响123ppp

6、 YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT压力对相平衡的影响压力对相平衡的影响P ，t ， ，对分离不利，对分离不利， P，t ， ，对分离有利，对分离有利 。 故蒸馏压力的选择，优先考虑采用常压操作，只在特殊情况下故蒸馏压力的选择，优先考虑采用常压操作，只在特殊情况下采用加压（处理量增加，塔径不够）或减压（热敏性物料）。采用加压（处理量增加，塔径不够）或减压（热敏性物料）。YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT非理想体系的气、液相平衡关系非理想体系的气、液

7、相平衡关系ABBBAAfff ABBBABAAffff 具有具有正偏差正偏差的溶液的溶液 一般正偏差一般正偏差：pApA理理， pBpB理理，介于，介于pAo、pBo 之间。之间。平衡分压高于拉乌尔定律的计算值，泡点下降。平衡分压高于拉乌尔定律的计算值，泡点下降。YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT平衡分压低于拉乌尔定律的计算值，泡点升高。平衡分压低于拉乌尔定律的计算值，泡点升高。 pApA理，理， pB1则表示组分则表示组分A和和B-，=1则表示组分则表示组分A和和B-。2.精馏操作的基本依据是（精馏操作的基本依据是（

8、）3.溶液中两组分溶液中两组分_之比，称为相对挥发度，之比，称为相对挥发度，4.理想溶液中相对挥发度等于两纯组分的理想溶液中相对挥发度等于两纯组分的_之比之比5.根据蒸馏操作采用的方法不同，分为根据蒸馏操作采用的方法不同，分为_、_和特殊蒸馏；和特殊蒸馏；6.按操作压力不同，蒸馏分为按操作压力不同，蒸馏分为_、_和减压蒸馏；和减压蒸馏；YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT 在沸点组成图上，液相线以下的区域称为在沸点组成图上，液相线以下的区域称为_，液，液相线和气液线之间的区域称为相线和气液线之间的区域称为_； 沸点组成图的

9、主要用途是求取任一沸点下的沸点组成图的主要用途是求取任一沸点下的_和说明和说明_； 理想溶液中，各组分混合成溶液时，既没有理想溶液中，各组分混合成溶液时，既没有_变变化，也没有化，也没有_产生；产生； 非理想溶液中，同种分子与不同种分子之间的引力非理想溶液中，同种分子与不同种分子之间的引力_；YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT 某二元混合物，其中某二元混合物，其中A为易挥发组份，液相组成为为易挥发组份，液相组成为x=0.5时相应的泡点为时相应的泡点为t1，气相组成，气相组成y=0.3时相应的露时相应的露点为点为t2，则（

10、，则（ ）；）； A、t1=t2； B、t1t2 ； D、无法判断、无法判断 某二元混合物，其中某二元混合物，其中A为易挥发组份，液相组成为为易挥发组份，液相组成为xA=0.5时相应的泡点为时相应的泡点为t1与之相平衡的气相组成与之相平衡的气相组成y=0.75时相应的露点为时相应的露点为t2，则（，则（ ）；）； A、t1=t2； B、t1t2 ； D、无法判断、无法判断。YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT1.3 简单蒸馏与平衡蒸馏简单蒸馏与平衡蒸馏YDJ,School of Chemical and Chemistry

11、 Engineering ,SCUT1.3.1 简单蒸馏一次进料xD, xW不是一对平衡组成微分蒸馏，瑞利蒸馏u间歇非稳态操作间歇非稳态操作unsteady batch operation）。u加入蒸馏釜的原料液持加入蒸馏釜的原料液持续吸热沸腾汽化，产生的续吸热沸腾汽化，产生的蒸汽由釜顶连续引入冷凝蒸汽由釜顶连续引入冷凝器得馏出液产品。器得馏出液产品。y原料液原料液x蒸气蒸气xD1xD2xD3冷凝器冷凝器YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT简 单 蒸 馏YDJ,School of Chemical and Chemistr

12、y Engineering ,SCUTYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUTYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT 动态过程；动态过程； 易挥发组分更多地传递到气相中去，釜液温度不断升高；易挥发组分更多地传递到气相中去，釜液温度不断升高； 浓度随时间变化，浓度随时间变化，t 增加增加，馏出液的浓度馏出液的浓度y，x降低降低 瞬时蒸气与釜中液体处于平衡状态。瞬时蒸气与釜中液体处于平衡状态。 分离效果不高，适合于分离效果不高，适合于 大的组分大的组分对对A部分

13、提纯部分提纯, 粗分粗分t / Cx(y)01.0露点线露点线泡点线泡点线xAyA1=xD1xfyA2=xD2YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT1.3.2、平衡蒸馏平衡蒸馏(又叫闪蒸又叫闪蒸)闪闪蒸蒸罐罐塔顶产品塔顶产品yAxA加加热热器器原料液原料液 塔底产品塔底产品 Q减减压压阀阀液体的一次部分汽化或蒸汽的一次部分冷凝的蒸馏操作。液体的一次部分汽化或蒸汽的一次部分冷凝的蒸馏操作。物料被加热后经物料被加热后经节流阀减压节流阀减压进入闪蒸进入闪蒸室。室。液体因液体因沸点下降变为过热而骤然汽化沸点下降变为过热而骤然汽化，汽

14、化耗热使得液体温度下降汽化耗热使得液体温度下降汽、液两相温度趋于一致，两相组成汽、液两相温度趋于一致，两相组成趋于平衡。由闪蒸室塔顶和塔底引出趋于平衡。由闪蒸室塔顶和塔底引出的汽、液两相即为闪蒸产品。的汽、液两相即为闪蒸产品。 YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUTYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT T，P和浓度是恒定的，稳态过程，可连续和间歇操和浓度是恒定的，稳态过程，可连续和间歇操作，生产能力较大。作，生产能力较大。 产品的汽相产品的汽相y和液相和

15、液相x成平衡状态成平衡状态 得不到高纯产品，只适用于产品的初步分离得不到高纯产品，只适用于产品的初步分离yDxBxxy)1(1YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUTtx(y)xeye简单蒸馏平衡蒸馏简单蒸馏与平衡蒸馏的比较简单蒸馏与平衡蒸馏的比较ymaxYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUTv相同点：相同点：二者分离程度都不高，只适用于初步分离。二者分离程度都不高，只适用于初步分离。v不同点：不同点：简单蒸馏：简单蒸馏：间歇、不稳定，生产能力小间歇、不稳定

16、，生产能力小平衡蒸馏：平衡蒸馏：连续和间歇、稳态、生产能力大连续和间歇、稳态、生产能力大v简单蒸馏获得相对好的分离效果简单蒸馏获得相对好的分离效果当原料组成、原料的量和最终的温度相同时，二元理想溶液的二者比较：当原料组成、原料的量和最终的温度相同时，二元理想溶液的二者比较：xD简单简单 xD平衡平衡YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT当原始组成、料液量、压力和最终温度都相同，则二元理想溶液的简单蒸馏和平衡蒸当原始组成、料液量、压力和最终温度都相同，则二元理想溶液的简单蒸馏和平衡蒸馏（闪蒸）的结果比较是馏（闪蒸）的结果比较是

17、1 1） 得到的馏出物浓度（平均得到的馏出物浓度（平均-;2 2） 得到的残液浓度得到的残液浓度-；3 3） 馏出物总量馏出物总量-。(1)X d 简简 X d平平 (2) 相同相同 (3) )D简简 x11.4.1 精馏原理YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT多次部分汽化和多次部分冷凝 xFy1x1y2x2y3x3y3y2213 x1 y1 x2 x3x3YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUTy1y2y3.x2x3xWPure A and Pure B

18、The amount of A and B is few, 缺点：1.收率低；(大量的中间产品)2.设备重复量大，设备投资大；3.能耗大，过程有相变。多次部分汽化和多次部分冷凝 是精馏分离的必要条件YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT问题：工业上如何实现？xFx1y2x2y3x3y1321y2213 x1y1xDx2x3y3 有回流的多次部分汽化和多次部分冷凝 YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT缺点缺点:设备复杂设备复杂y3x3y4y2213x2x4

19、 x1y1xDx2x3y3引入回流最上层冷凝器 提供下降液流最下层加热器 提供上升蒸汽YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUTSchool of Chemistry and Chemical Engineering, SCUT , Yang dongjie uIn a distillation column the stages (referred to as sieve plates or trays) in a distillation tower are arranged vertically, )(333222111D

20、Fxtyxtyxtyxx)(333222111DFxtyxtyxtyxx)(333222111DFxtyxtyxtyxx)(333222111DFxtyxtyxtyxx)(333222111DFxtyxtyxtyxx)(333222111DFxtyxtyxtyxx)(333222111DFxtyxtyxtyxx)(333222111DFxtyxtyxtyxxYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUTSchool of Chemistry and Chemical Engineering, SCUT , Yang dongjie精

21、馏塔塔板结构.AVIYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT 塔板的作用 塔板提供了汽液分离的场所；每一块塔板是一个混合分离器；足够多的板数可使各组分较完全分离。YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUTSchool of Chemistry and Chemical Engineering, SCUT , Yang dongjieYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT精馏与简单蒸馏的区别：精

22、馏与简单蒸馏的区别：汽相汽相和液相的和液相的部分部分回流。也是精馏回流。也是精馏操作的基本条件。操作的基本条件。料液料液, , x xF F FeedFeed塔顶产品塔顶产品, xDOverhead product塔底产品塔底产品, xWB o t t o m s product液相回流液相回流L i q u i d reflux汽相回流汽相回流V a p o r reflux精馏段精馏段R e c t i f y i n g section提馏段提馏段S t r i p p i n g section再沸器再沸器Reboiler冷凝器冷凝器condenser 进料板以上称为进料板以上称为精馏

23、段 精制汽相中的易挥发组分。精制汽相中的易挥发组分。 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。塔顶产品称为塔顶产品称为馏出液 富含易挥富含易挥发组分。发组分。塔底产品称为塔底产品称为釜液 富含难挥发富含难挥发组分组分。YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUTSchool of Chemistry and Chemical Engineering, SCUT , Yang dongjieynxnyn-1yn+1nn+1n-1xn+1xn-1 xmymxDF,xFco

24、ndenserreboilerlxn-1 yn+1.BottomTopTBottomTTopPBottomPTopxDxWYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT板式塔内相邻几块板的温度、组成的关系为板式塔内相邻几块板的温度、组成的关系为 111111nnnnnnnnnyyyxxxtttn-1 tn-1ntnn+1tn+1yn+2yn+1ynyn-1xn-2xn-1xnxn+1YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT塔顶回流液回流液：在任意塔板上，上一块塔板下

25、来的液体，轻组分含量高，温度低。YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT塔釜汽相回流回流汽：任意塔板上，下一块塔板上来的汽体，重组分含量高，温度高；YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT浓度变化浓度变化xn+1yn-1yn+1xn-1YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT 传质推动力传质推动力 yx 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。

26、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。传质方向传质方向易挥发组分沿塔高方向增加，而温度沿塔高方向易挥发组分沿塔高方向增加，而温度沿塔高方向降低。降低。YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT过程控制过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。传质设备 板式塔板式塔逐级接触式设备；逐级接触式设备； 填料塔填料塔微分接触式设备。微分接触式设备。板式塔板式塔填料塔填料塔YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,

27、SCUTSchool of Chemistry and Chemical Engineering, SCUT , Yang dongjieYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT1）根据分离任务，确定产品流量D，W；2）选择操作条件R、进料状态；3）确定塔板数及加料位置；4）选择塔型，确定塔径，塔内结构尺寸， 流体力学验算；5）冷凝器及再沸器热负荷及设计计算。1.5 两组分连续精馏塔的计算YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT1.5.1理论板的概念和恒摩尔流

28、的假设汽、液两相在其上进行接触传质时，离开该塔板的两相在传质、传热方面都达到了平衡。1. 理论板的概念理论板具有最大的分离能力，是塔分离的极限能力tn=Tn ， yn=f(xn)Vn ynVn+1 yn+1Ln-1 xn-1Ln xnntnn-1n+1xnynxn+1xn-1yn+1yn-1YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT实际中，塔板上气液两相间的接触时间和接触表面积是有限的；理论板的提出，便于衡量实际板分离的效果。通常在设计过程中先求出理论板数，经修正得实际板。同一板上气液浓度服从平衡关系 隔板之间气液浓度服从操作关

29、系（物料衡算）YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT2. 恒摩尔流的假设前提条件(1)各板上混合物的摩尔汽化潜热近似相等 rA=rB(2)汽液接触时因温度不同交换的显热忽略 Cpt0 (3)塔设备保温良好，热损失可以忽略 QL=0YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT精馏：V1=V2= Vn=V;L1=L2= Ln=L; 提馏段 V1=V2=Vn=V; L1=L2=Ln=L 恒摩尔汽、液流：YDJ,School of Chemical and Chemis

30、try Engineering ,SCUT21321,VVLLxWxDxFWDF21321,VVLLxWxDxFWDF21321,VVLLxWxDxFWDF进料板21321VVLL进料板21321VVLL进料板21321VVLL进料板21321VVLL进料板21321VVLL进料板21321VVLL进料板21321VVLL进料板21321VVLL进料板21321VVLL进料板21321VVLL进料板21321VVLL进料板21321VVLL进料板21321VVLLLLLVVVB,xB精馏与提馏段两相流量 L=L; V=V (?)与什么有关？与什么有关？YDJ,School of Chemica

31、l and Chemistry Engineering ,SCUT%FxDxFD100%)x(F)x(WFW10011 物料衡算全塔物料衡算F, xFD, xDW, xW总物料衡算 F=W+DFxF=WxW+DxD难挥发组分回收率：易挥发组分回收率：YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT公式记忆：符合公式记忆：符合杠杆定律 FD若求为支点，则以W)()(wxDxDwxFxF馏出液的采出率: wDwFxxxxFDwDFDxxxxFW釜液采出率:YDJ,School of Chemical and Chemistry Engin

32、eering ,SCUTa 非进料板物料衡算nnnnnnnnnnnnyVxLxLyVVLLV111111塔板上物料衡算 任意n非进料板物料衡算则有：Ln-1 xn-1Vn ynLn xnVn+1 yn+1第n块板一类是非进料塔板一类是进料塔板YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUTmmmmmmmmFmmmmyVxLxLyVFxVLLVF111111b.进料塔板的物料衡算设进料板为第m板，第m块加料板F, xFLm-1 xm-1Vm ymLm xmVm+1 ym+1YDJ,School of Chemical and Chemi

33、stry Engineering ,SCUT 操作线方程操作线方程 xn-1 yn xn yn+1第n块板YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT1 精馏段操作线方程精馏段操作线方程V=L+DVyn+1=Lxn+DxDDnnxRxRRy1111回流比reflux ratio： R= L/DD, xDL, xDV, y1123nL, xnV, yn+1L=RD V=(R+1)DTop-Total condenser：y1 = xD.YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering

34、,SCUTYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT讨论：讨论： 当 F（进料量）确定，同时规定了塔顶及塔底的产品组成，增加回流比是否意味着 D 减少？ 并不意味着D减少，而是意味着上升蒸汽量增加；增大回流比的措施是增大塔底的加热速率和塔顶的冷凝量； 增大回流比的代价是能耗的增大。 YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT精馏段操作线:当R, D, xD为一定值时,该操作线为一直线.斜率:VLRR1截距:1D Rxyx1D RxxD操作线为过点（xD， xD ）

35、YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT2 提馏段操作线方程提馏段操作线方程L=V+WLxm=Vym+1+WxW WmmxWLWxWLLy1W, xWm+1m+2m+3NL, xmV, ym+1YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUTxW过点（xW， xW ）VL 斜率：截距:VWxWyxxD1D Rxabq提馏段操作线YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT提馏操作线：提馏操作线：y =x=

36、 xWL/V-WxW /V精馏操作线：精馏操作线：y =x= xDR/(R+1)xD /(R+1) 111RxxRRyDnnVWxxVLyWnn1x y 0 1.0 1.0 xD abxW cde1RxDVWxWYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUTStripping section Vm+1 = Vm =.= V Lm= Lm+1 =.= L V= V ? L= L ？Rectifying section Vn+1 = Vn =.= V Ln = Ln-1= LYDJ,School of Chemical and Chem

37、istry Engineering ,SCUT进料热状况进料热状况a: a: 冷液冷液 b: b: 饱和液体，泡点饱和液体，泡点 c: c: 气液混合物气液混合物 d: d: 饱和蒸气，露点饱和蒸气，露点 e: e: 过热蒸气过热蒸气1 进料热状况cTx(y)abdeYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT进料热状况参数VLLVF汽化潜热原料液的要的热量进料变为饱和蒸汽所需将kmolkmolqIIIIFLLLVFV1加料板FF, IFL ILV IVL ILV IVIV=IV IL=ILVLLVFVIILLIIVFIYDJ,S

38、chool of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT3 进料热状态对塔内气、液流量的影响进料热状态对塔内气、液流量的影响气液混合物进料(0q1)过热蒸气进料(q1)饱和液体进料(q=1)饱和蒸气进料(q=0)LVFVIIIIqVYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT进料热状态对塔内气、液流量的影响YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUTr)TT(crqFbpLYDJ,School of Chemical and

39、Chemistry Engineering ,SCUTr)TT(cqTcHTcHTcHdFpVdpVLFpVFdpVVYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUTFLLHHHHqFLLHHHHHH,HHHLVHLHHVFH LVLVFLVFVLVFVLLVVLVLVFFLLHHHHqFLLHHHHHH,HHHLVHLHHVFHf)q1(1q0LVFVLVFVLLVVLVLVF当L=L+qF V=V-(q-1)F V=V+(q-1)FYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,

40、SCUT q = 2/3，表明总量为3，含液体量2，汽体量为1 则进料液中 汽：液 = 1：2， 液体量：总量 = 2/3， 122132321qq进料线斜率作图也是一样，过（按斜率),12ffxx线在左上角内从上图知依qq,32YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUTOperating line of stripping sectionOperating line of rectifying sectionEquilibrium linedDBxxDBxxxWYDJ,School of Chemical and Chemis

41、try Engineering ,SCUT进料方程q线方程两操作线交点轨迹即q线Vy =Lx + DxDVy = Lx - WxW (V V)y = (L L)x - (DxD + WxW)(q-1)Fy = qFx - FxF11qxxqqyF经过点（xF, xF)的直线斜率：q/(q-1) 截距：-xF/(q-1)V =V+(q-1)F L =L+ qF YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT 进料热状况对操作线的影响进料热状况对操作线的影响精馏段操作线斜率不变，长度增长提馏段操作线斜率增大，操作线更靠近平衡曲线，提馏段

42、分离能力不断下降cxWyxxD1D RxxFDFWabdeq1q=10q1q=0q1FLL VV (2) 饱和液体 q1FLL VV (3) 气液混合 0q1LL VV (4) 饱和蒸汽 q0LL FVV (5) 过热蒸汽 q0LL FVV 进料状况q值q线位置V与VYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT 【例】在由一层理论板和塔釜组成的精馏塔中，每小时向塔釜加入苯甲苯混合液100kmol，含苯量为50%（摩尔，下同），泡点进料，要求塔顶馏出液中含苯量为80%，塔顶采用全凝器，回流液为饱和液体，回流比为3，相对挥发度为2.5

43、，求每小时获得的塔顶馏出液量D，塔釜排出液量W及浓度xw。已知条件：F100kmol/h xF=0.5 xD=0.8 R=3 =2.5 y1=xD物料衡算F=D+WFxF=DxD + WxW平衡线 xxy) 1(1精馏线 1112RxxRRyDy1=xD x1 y2(yW) x2(xW)YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT解: 平衡线 y1=xD=0.8 xxxxy5 . 115 . 2) 1(148 . 0311112xRxxRRyD得 x1=0.615得 D=17.0kmol/h W=83.0kmol/h精馏操作线得

44、y 2=0.6615再由平衡线 得 x2= xW =0.4385由物料衡算F=D+WFxF=DxD + WxWYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT 【例】将含0.24（摩尔分数，下同）易挥发组分的某液体混合物送入一连续精馏塔中。要求馏出液含0.95易挥发组分，釜液含0.03易挥发组分。送入冷凝器的蒸汽量为850kmol/h，流入精馏塔的回流液为670kmol/h，试求： 1. 每小时能获得馏出液和釜液的量？ 2. 回流比R为多少？ 3. 写出精馏段操作线方程。 此题复习的知识点：（1）塔顶回流 V=L+D（2）物料衡算 F

45、=D+W FxF=WxW+DxD（3）回流比 R=L/D（4）精馏段操作线DnnxRxRRy1111YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT问题问题1、精馏塔中从上至下的第、精馏塔中从上至下的第n-1，n，n+1理理论板，比较论板，比较 yn+1 yn； xn+1 xn ； yn xn Tn tn-1 ；Tn tn; yn xn-12、为什么说分凝器相当于一块理论板？为为什么说分凝器相当于一块理论板？为什么说再沸器也相当于一块理论板？什么说再沸器也相当于一块理论板？3、其他条件不变，精馏塔顶的全凝器改为分凝器。塔顶产品的浓度a

46、) 不变 b)变小 c)变大 d)说不定YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT1、欲高纯度分离为什么必须采用回流2、精馏过程的实现3、为什么回流有产品 4. 用什么样设备、采用怎样的技术工艺才能同时实现多次部分汽化，部分冷凝呢？YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT 塔内上半部分回流液自上而下与上升蒸汽交换热量，回流液中轻组分首先汽化进入汽相； 而上升蒸汽受冷却，则其中重组分必先冷凝进入回流液。 精馏与蒸馏的区别在于精馏有“回流”轻、重组分交换原因：蒸馏无

47、回流则不能实现轻、重组分的再分配用有回流的精馏技术才能得到高纯度产品 只有回流才有轻、重组分的交换YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT液相回流：塔顶冷凝液部分回流汽相回流：塔内上升蒸汽冷却后部分回流进料口进料口 塔下半部分YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT2、精馏过程的实现 工业上是在工业上是在连续精馏塔中对液体混合物实现中对液体混合物实现 多次汽化和多次冷凝而达到高纯度分离的目的多次汽化和多次冷凝而达到高纯度分离的目的设备： 连续精馏塔 YDJ,S

48、chool of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT（3）塔底再沸器（蒸馏釜）加热液体产生上升蒸汽(称为汽相回流)，与下降液体逆流接触，塔底连续排出部分液体，作为塔底产品。（1）料液自塔中部适当位置进入塔内（2）塔顶冷凝器使蒸汽冷凝为液体，部分回流，其余作为 塔顶产品连续排出YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT过程分析 （1）加料口位置以上 汽相回流液中的轻组分液相上升蒸汽中的重组分传质过程结果：除去上升蒸汽中重组分，轻组分浓度增大加料口以上位置称为精馏段YDJ,School

49、of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT（2）加料口位置以下 传质过程传质过程 Bxy很低，结果：液相中加料口位置以下称为提馏段 液相上升蒸汽中的重组分 汽相中的轻组分 料液回流液下降液体回流是构成汽、液两相接触的必要条件；没有回流就没有精馏；精馏过程的基础仍然是组分挥发度的差异。 小结：重组分得到提重组分得到提浓浓YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT3、讨论：回流为什么有产品？ 设上升蒸汽量设上升蒸汽量V，回流量，回流量L，产品，产品D， 组成分别为组成分别为y、x、xD（均

50、为轻组分）（均为轻组分） 塔上半部塔上半部：事实结论：事实结论 V = L + D D = VL， 假设这一结论是成立的。假设这一结论是成立的。 YDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUTLV 则可见可见部分回流，部分回流，产品有质（产品有质（x xD D）有量（）有量（D D）有实用价）有实用价值值DxLVLxVy)()()(xxLyxVDD)()(xxyxDD结论推导结论推导DDxLxVyxy 0LVDYDJ,School of Chemical and Chemistry Engineering ,SCUT塔下半部：塔下半