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概述(Introduction)蒸馏操作实例:石油炼制中使用的250万吨常减压装置间歇精馏:多用于小批量生产或某些有特殊要求的场合。
连续精馏:多用于大批量工业生产中。6.1双组分溶液的气液相平衡关系(Vapor-liquidequilibriainbinarysystems)当汽相为理想气体时6.2.2汽液相平衡图(equilibriumdiagram)汽液相平衡图(equilibriumdiagram)1.T-x(y)图乙醇-水溶液物系的泡点线和露点线在M点重合,该点溶液的泡点比两纯组分的沸点都低,这是因为该溶液为具有较大正偏差的溶液,组成在M点时两组分的蒸汽压之和出现最大值。M点称为恒沸点,具有这一特征的溶液称为具有最低恒沸点的溶液。常压下,乙醇-水物系恒沸组成摩尔分数为0.894,相应温度为78.15℃(纯乙醇为78.3℃)。
与之相反,硝酸-水溶液为负偏差较大的溶液,在硝酸摩尔分数为0.383时,两组分的蒸汽压之和最低,T-x(y)图上对应出现一最高恒沸点(M点),其沸点为121.9℃。此溶液称为具有最高恒沸点的溶液。
在恒沸点时汽液两相组成相同,用一般的蒸馏方法不能实现该组成下混合溶液的分离。2.x-y图3.汽液平衡关系式的表示方法气(汽)液相平衡时,两相的温度和压强相等,每个组分在两相中的逸度(fugacity)相等,即根据相平衡常数的定义溶液中各组分的挥发性由挥发度来量衡,定义为组分在汽相中的平衡蒸汽压与在液相中的摩尔分数的比值。对双组分物系6.1.3相对挥发度(Relativevolatility)6.2平衡蒸馏与简单蒸馏闪蒸过程可通过物料衡算、热量衡算以及相平衡关系求解所需参数。下面以两组分混合液连续稳定闪蒸过程为例给予说明。若设液相产物占总加料量的分率为q,即W/F=q,则汽化率为D/F=(1-q),代入上式整理可得料液由进料温度tF升至t0需供给的热量Q为6.2.2简单蒸馏任一时刻,易挥发组分在蒸汽中的含量y始终大于剩余在釜内的液相中的含量x,釜内易挥发组分含量x由原料的初始组成xF­沿泡点线不断下降直至终止蒸馏时组成xE,釜内溶液的沸点温度不断升高,蒸汽相组成y也随之沿露点线不断降低。6.2.2简单蒸馏在釜液由W1蒸馏减少至W2期间,釜内蒸馏出的液量D(kmol)及平均组成可根据整个过程的物料衡算求得。6.2精馏原理(PrincipleofRectify)6.2精馏原理6.2.2多次部分气化和部分冷凝6.2精馏原理由此可见,不同温度且互不平衡的气液两相接触时,必然会同时产生传热和传质的双重作用,所以使上一级的液相回流(如液相x3)与下一级的气相(如气相y1)直接接触,就可以将图6-3所示的流程演变为图6-5所示的分离流程,从而省去了逐级使用的中间加热器和冷凝器。6.2精馏原理精馏:将由挥发度不同的组分所组成的混合液,在精馏塔中同时多次进行部分气化和部分冷凝,使其分离成几乎纯态组分的过程。6.2.3精馏塔的操作情况6.2精馏原理6.3双组份连续精馏的计算6.3双组份连续精馏的计算塔板上有多少摩尔的蒸汽冷凝,就有多少摩尔的液体汽化。因此该精馏过程属等摩尔反向扩散传质过程。对于多数有机同系物和许多相近的理想体系,各组分的摩尔气化热相差不大.恒摩尔流假设均适用.恒摩尔流假设必须满足的条件是:6.3双组份连续精馏的计算6.3双组份连续精馏的计算提馏操作线:
c点:(xW,xW)
截距:-WxW/V’6.3双组份连续精馏的计算6.3双组份连续精馏的计算6.3双组份连续精馏的计算6.3双组份连续精馏的计算6.3双组份连续精馏的计算6.3双组份连续精馏的计算[例]常压下用连续精馏塔分离含苯44%的苯一甲苯混合物.进料为泡点液体,进料流率取100kmol/h为计算基准。要求馏出液中含苯不小于94%.釜液中含苯不大于8%(以上均为摩尔百分率).设该物系为理想溶液.相对挥发度为2.47.塔顶设全凝器,泡点回流,选用的回流比为3.试计算精馏塔两端产品的流率及所需的理论塔板数。对于泡点进料,xF=xq=0.44
设由塔顶开始计算(从上往下),第1块板上升蒸气组成y1=xD=0.94.第1块板下降液体组成x1由相平衡方程式计算:2.图解法---McCabe-Thiele,M-T法
图解法求理论板层数的基本原理与逐板计算法的完全相同,只不过是用平衡曲线和操作线分别代替平衡方程和操作线方程,用简便的图解法代替繁杂的计算而已,图解法中以直角梯级图解法最为常用.虽然图解的准确性较差,但因其简便,目前在两组分精馏中仍被广泛采用。6.3双组份连续精馏的计算6.3双组份连续精馏的计算6.3双组份连续精馏的计算6.3双组份连续精馏的计算2.多侧线的塔6.3双组份连续精馏的计算侧线出料的精馏塔各操作线仍由相关塔段的物料衡算导出,q线由
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