模块五 液体精馏操作（课件）-高一《化工单元操作》同步教学（高教版）

模块五 液体精馏操作 《化工单元操作》 项目1 认识精馏装置 化工生产中，经常需要对均相液体混合物进行分离，以达到提纯和回收有用组分的目的，精馏就是实现这一分离最常用的单元操作。 实训任务：认识精馏实训装置及流程 实训过程 观察精馏塔主体——观察全凝器——观察塔釜或再沸器——观察产品罐、原料罐——观察仪表及调节系统 检查评价 学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。 一、精馏塔 1．精馏塔的作用是什么？板式塔和填料塔的气液接触部件有何不同？ 2．根据实物或图片说明板式塔的结构及塔内物料流向。 自学、讨论 3．比较各种类型塔板的结构及特点。 筛板 3．比较各种类型塔板的结构及特点。 浮阀塔板 浮阀塔板 圆形浮阀 条形浮阀 浮阀塔盘 方形浮阀 喷射型塔板 导向筛板 3．比较各种类型塔板的结构及特点。 二、精馏的基础知识 1．蒸馏的概念 利用混合物中各组分挥发度的不同（即沸点的不同），将混合液加热沸腾汽化，分别收集挥发出的气相和残留的液相，从而将液体混合物中各组分分离。 蒸馏分离的依据：混合物中各组分的挥发性差异。 分离的条件：必须造成气液两相系统。 2．蒸馏原理 （1）拉乌尔定律 在一定温度下，溶液上方的蒸气中任一组分的分压等于此纯组分在该温度下的饱和蒸气压乘以该组分在液相中的摩尔分数。 （2）双组分溶液的气、液相平衡相图 两条曲线： t-x线（液相线或泡点线） t-y线（气相线或露点线） 三个区域： 液相区或过冷区， 气相区或过热蒸气区， 气-液共存区 泡点：溶液开始沸腾，产生第一个气泡时的温度。 露点：蒸气开始冷凝，产生第一个液滴时温度。 y-x图 平衡曲线：表示液相组成和与之平衡的气相组成间的关系。 （3）相对挥发度 挥发度：指混合液中某组分在气相中的平衡分压与该组分在液相中的摩尔分数的比值。表示组分挥发的难易程度。 对于两组分（A和B）混合液，                      相对挥发度：                        对于理想溶液，                          （3）相对挥发度 若操作压力不高，气相遵循道尔顿分压定律，则     气液平衡方程： 若 ＞1，则y＞x，可用普通蒸馏方法进行分离。越大，分离越容易； 若 ＜1，同上。 若 ＝1，则y＝x，气液相组成相等，用普通蒸馏方法不能分离该混合物。 （4）简单蒸馏 操作时，将原料液放在密闭的蒸馏釜中加热，使溶液沸腾部分汽化，产生的蒸气通过管道引入冷凝器中冷凝成液体，由馏出液接受器贮存，残液从釜底排出。馏出液中易挥发组分含量较高，而残液中难挥发组分含量较高。 蒸馏原理 当将组成为xf的混合液加入蒸馏釜后，在温度tb时进行部分汽化，产生组成为y1的气相和组成为x1的液相，互成平衡，且y1＞xF＞x1。如把蒸气引入全凝器冷凝，就得到易挥发组分含量较高的馏出液，其组成为xD＝y1。而与之平衡的液相中所含易挥发组分相应减少，x1＜xf，即残液中难挥发组分含量提高。 3．精馏的概念 精馏是多次而且同时运用部分汽化和部分冷凝的方法，使混合液得到较完全分离，以分别获得接近纯组分的操作。 4．精馏原理 苯-甲苯溶液，A点（t0，xf）——B点（t1），气-液两相[气相组成为y1（y1＞xF），液相组成为x1（x1＜xf）]——E点新的气-液平衡的两相（ ～ ）[ ＞y1] ——F点（气-液相 ）， ＞ ＞y1＞xF。将气相进行足够多次的部分冷凝，最后得纯苯。 组成为x1的液相——C点，气-液平衡（x2），（x2＜x1＜xf）——D点（x3）（x3＜x2＜x1＜xf），将液相进行足够多次的部分汽化，最后可得到纯甲苯。 为实现精馏操作，除需要有足够塔板层数的精馏塔之外，还必须从塔底引入上升蒸气（气相回流）和从塔顶引入下降的液流（液相回流），以建立气-液两相体系。 塔底上升蒸气和塔顶液相回流是保证精馏操作过程连续稳定进行的必要条件。 【作业】 复习题 计算题 项目2 精馏基本操作 精馏操作最常用的是精馏塔。 精馏塔怎样才能正常运行呢? 实训任务：精馏基本操作 实训过程 检查准备——加料——升温——进料——正常操作——临时停车——停车 检查评价 学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。 一、精馏操作流程 连续精馏操作中，原料液连续送入精馏塔内，同时从塔顶和塔底连续得到产品（馏出液、釜残液）。 进料 回流液 塔顶气相 塔底液相 塔板是供气液两相进行传质和传热的场所。每一块塔板上气液两相进行双向传质，只要有足够的塔板数，就可以将混合液分离成两个较