第6章蒸馏（课件）《化工原理（第五版）》同步教学（化学工业出版社）

第6章 蒸馏 1 目录 CONTENTS 蒸馏与精馏原理 间歇精馏 特殊精馏 板式塔 01 02 03 04 3 6.1 蒸馏与精馏原理 6.1.1 平衡蒸馏 特点：1)单级,连续定态 恒压 2) xW和yD相平衡关系 4 特点：1)单级，间歇非定态 3 1 2 恒压 6.2.2 简单蒸馏 2) 瞬间汽液达相平衡 5 一、多次部分汽化和多次部分冷凝 6.2.3 精馏原理 6 6.2 间歇精馏 特点： 只有精馏段 恒定xD，R 恒定R， xD  非定态 操作方式： D, xD 7 缺点： (1) 产品收率低 (2) 设备投资大 (3) 能耗大 8 n+1 n n-1 tn+1 tn tn-1 xn-1 yn+1 xn yn xn+1* yn-1* 8 9 两相传热—— 两相传质—— 液相中的易挥发组分部分汽化向汽相传递 汽相中的难挥发组分部分冷凝向液相传递 平衡级：离开该级的汽液温度相等、组成平衡。 精馏原理：多次部分冷凝、多次部分汽化 回流技术：下降液体、上升蒸汽 10 R2 RminR NT R1 xD xW1 xW2 一、xD恒定的操作 恒NT xW  保持 xD恒定，R xWe Rmin 11 xD1 xW1 xD2 xW2 Rmin计算以初xD1, xW1为基准 RminR NT 工业为两种方式结合——交替使用（R逐级升高） 二、恒定R的操作 恒NT  xW  保持 R恒定，xD  xD Rmin xF 12 6.3 特殊精馏 一、恒沸精馏 操作：加第三组分，形成最低恒沸物，塔底得纯组分 流程 苯 适用：1) 具有恒沸点物系； 2) 1物系 夹带剂 12 13 挟带剂的选择要求： 为了减少能耗，新恒沸液挟带较少的夹带剂 为了便于分离，新恒沸液冷凝后最好分层 为了易于分离，新恒沸液应比纯物质沸点低10C 价廉、稳定、安全 14 二、萃取精馏 操作：加萃取剂，使原物系或恒沸点消失 流程 萃取剂的选择要求： 选择性好，  沸点高，易回收 14 15 二、板式塔的设计意图 6.4.1 概述 板式塔：总体逆流 板上错流 1、两相充分接触，更新表面， 传质阻力 2、逆流流动，传质推动力 一、塔板主要构件 塔板；降液管； 溢流堰；气体通道 6.4 板式塔 15 16 三、板式塔的类型 1、泡罩塔 泡罩塔板 泡 罩 17 2、筛板塔 筛孔 ——气体通道 降液管——液体通道 溢流堰：维持塔板上一定高度的液层，以保证 在塔板上气液两相有足够的接触面积 18 3、浮阀塔 V- 浮阀 V- 浮阀塔板 19 三种塔板的比较: 1. 生产能力： 筛板 >浮阀 >泡罩 2. 压降： 泡罩 >浮阀 >筛板 3. 操作弹性： 浮阀 >泡罩 >筛板 4. 造价： 泡罩 >浮阀 >筛板 5. 板效率： 浮阀、筛板相当 >泡罩 19 20 一、气液两相接触状态 6.4.2 板式塔的流体力学特性 在实际生产中，多采用泡沫或喷射接触状态 21 二、气体通过塔板的压降 气量↑→ ΔHt↑ 液量↑→ ΔHt↑ 板结构：开孔率↑→u0 ↓ → ΔHt ↓ 总压力降：ΔHt=h0+he 干板压降 h0 液层阻力 he 压降由两部分构成 影响因素 22 液沫夹带 气泡夹带 气体 液体 反向流动 不均匀流动 三、气液两相的非理想流动 1. 液（雾）沫夹带 气量↑ →夹带量↑ 板间距HT↓ →夹带量↑ 要求液沫夹带量 eG≯0.1kg液沫/kg干气 主要影响因素 23 2. 气泡夹带 原因：液体在降液管中停留时间过短，气泡来 不及解脱，而被液体卷入下层塔板。 3. 气体沿塔板的不均匀流动 原因：液面有落差和液层波动，引起气体分布不均匀 4. 液体沿塔板的不均匀流动 23 24 四、不正常操作现象 定义：液体进塔量大于出塔量，结果使塔内不 断积液，直至塔内充满液体，破坏塔内 正常操作，称为液泛。 1. 液泛 液泛包括：夹带液泛、溢流液泛 2. 严重漏液 当气体孔速过小或气体分布不均匀时，使有的筛孔无气体通过，从而造成液体短路，大量液体由筛孔漏下。 25 6.4.3 塔板效率 一、单板效率（默弗里板效率） （1）汽相 平均 组成 n 25 26 （2）液相 平均 组成 二、总板效率 E＝f (操作条件、塔结构、物性） 27