4 精馏及板式塔-1（课件）- 《化工单元操作》同步教学（化工版）

四、 精馏及板式塔 1/9 1/12 ◆蒸馏原理 利用均相液体混合物中各组分挥发度的差异来分离液体混合物的单元操作 称为蒸馏。 ) 难挥发组分(重组分)  蒸馏属于气-液传质范畴；  蒸馏过程伴随着溶液沸腾现象；  气相中的易挥发组分浓度一定 大于液相中的易挥发组分浓度。 2/12 A易挥发组分(轻组分 B t 气相： A逐渐得到富积 液相： B逐渐得到富积 结论： 溶液 (A+B) 个 加热 部分汽化 气相 例如，在石油炼制工业中，原油经精馏后制取汽油、煤油、柴油等产品。 在生活中蒸馏或精馏也很常见，如醪液经过蒸馏或精馏，可以获 得各种浓度的食用酒、医用消毒酒精、 95%的工业酒精。 3/12 2 、获取高纯度产品 1、获取粗馏分  两相浓度不变  净传质量=0(两相间传质的极限状态) 气液达到相平衡时 ，气相、液相 的温度有何关系？ 答：相等  沸点越高,蒸馏的能耗越大。 4/12 xA、yA是 一对相平 衡浓度 加热 气相 yA、yB A B t t xA 、xB 溶液 (A+B) 气液相平衡的特点： 结论： 思考： 压力P恒定 t 沸点  传递的极限状态，净传递量为零  热平衡：两相的温度必然相同 属静态平衡  相平衡： 一般两相浓度不相等 属动态平衡 5/12 压力P恒定 气相 t yA、yB A B 两种平衡的相同之处： 两种平衡的不同之处： t xA 、xB 溶液 (A+B) 加热 液相 加热 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 6/12 压力P恒定 气相 t yA、yB A B 思考： 线段的长、短代表 什么涵义？ 压力P恒定 线段的长 、短代 表经过一 次相平 衡后 蒸馏分离 效果的优劣。 t xA 、xB 溶液 (A+B) xA或yA yA −xA yA > xA 气相 xA yA t , 各组分挥发度的差异用什么物理量表示？ a= yA yB xA xB ----相对挥发度 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 7/12 压力P恒定 液相 气相 yA xA xB 思考： xA或yA t  在相同气相或液相浓度下，线段的 长、短可用来代表易挥发组分A与 难挥发组分B之间的相对挥发能力 的大小。 8/12 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 压力P恒定 气相 xA 线段越长: a= yB 不变 xA ----相对挥发度 yA yA yB 结论： xA或yA t 液相 xB yA xA yB xB xA + xB = 1 yA + yB = 1 气液两相浓度相同（恒浓）  a越远离1 (越大于 1 或越小于 1 ) ，越 有利于蒸馏操作，蒸馏分离效果越好。 9/12 a ＝1时，不能用普通 蒸馏方法分离该物系。 a ＝1，表示组分A 、B的挥发能力相同 相对挥发度 t xA 溶液(A+B) 双组份体系： 结论： 压力P恒定 气相 yA = xA yB = xB 加热 =1 a t yA A B =  与总压有关 ---总压越大，沸点越高  与溶液浓度有关 ----溶液中易挥发组分浓度越小，沸点越高 10/12 压力P恒定 气相 t yA B 加热 t xA 溶液(A+B) 结论： A t - x (y) 相图 (露点) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 11/12 P 一定 t-y线(露点线) 气相区 t-x线 (泡点线) 饱和液体 液相区 理想物系 理想物系---- 气体是理想 气体，液体 是理想溶液。 x或y 饱和气体 两相区 t 泡点 t - x (y) 相图  溶液中易挥发组分浓度越小， 沸点越高。  溶液中易挥发组分浓度变小， 气相中易挥发组分浓度也变小。 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 P 一定 t-y线(露点线) t-x线 (泡点线) 沸点个 理想物系 结论： x或y 12/12 t 1/6 ◆ 蒸馏的分类 按操作方式分： 简单蒸馏 精馏 2/6 {闪蒸（平衡蒸馏） 蒸馏 冷凝器 (第一 个气泡) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1  间歇  分离程度不高 D 1 P 一定 t-y线(露点线) t-x线 (泡点线) 1 理想物系 流程： 特点： x 2 2 、不稳定 x或y 塔釜温度个 WD xD F x1 t 加热 y xD 3/6 x2 y2 y1 2 xW xF 4/6 两相区 t-y线 总压P t-x线 总压P F (液态原料) L 沸点t x或y yD V 气相V，yD 闪蒸 P>P t < tr 液相L，x W 如果被处理的原料是气态，应该怎样实现平衡蒸馏操作？ 答： 闪凝 F (液态原料) L V xW xF x或y 原料液 加热器 高温tF 高压P 节流阀 闪 蒸 塔 P t 总压P F (过热蒸汽V) 流程： 思考： 沸点t 总压P 总压P 5/6 yD L 气相V，yD 闪蒸 P>P t < tr 液相L，x W 特点：  连续、稳定  分离程度不高 两相区 xF yD 6/6 总压P 总压P F (液态原料) L 原料液 加热器 高温tF 高压P 节流阀 闪 蒸 塔 P t 流程： 沸点t x或y x W V $$