4 精馏及板式塔-2（课件）- 《化工单元操作》同步教学（化工版）

四、 精馏及板式塔 1/9 原料 回流 馏出液 冷凝器(全凝器) 1/11 再沸器 残液 ◆ 蒸馏的分类 按操作方式分： 简单蒸馏 精馏 2/11 {闪蒸（平衡蒸馏） 蒸馏 简单蒸馏特点： 分离程度不高 平衡蒸馏特点： 分离程度不高 3/11 气相V，yD 液相L，x W 冷凝器 y x 加热 闪 蒸 塔 P t 加热器 原料液 平衡蒸馏 简单蒸馏 节流阀 高温tF 高压P WD xD t 设备投资大！ 能耗大！ 产品量小！ 冷 凝 液相L ，x W 4/11 y x t WD xD 加热 简单蒸馏 y y yD 高温tF 高压P x W 气相V，yD 经过多次简单 蒸馏，可得到 高纯度的易挥 发组分。 经过多次平衡 蒸馏，可得到 高纯度的易挥 发组分。 闪 蒸 塔 P t 平衡蒸馏 液相L ，x W 非常不经济!! 气相V，yD 冷 凝 方法 一 方法二 简单蒸馏 简单蒸馏 原 料 高温tF 液 高压P 闪 蒸 塔 P t 平衡蒸馏 平衡蒸馏 高压P 加热 加热 闪 蒸 塔 P t 冷 凝 冷 凝 加热 加热 气相V， 液相L， WD xD WD xD 原 料 液 原 料 液 加热器 节流阀 节流阀 节流阀 x t x t 气体出 液体进 液体 液 气体进 液体出 5/11 气体 气液直接 接触场所 板式塔的塔板 填料塔 气 将高温饱和气体、低温饱 和液体通入到气液接触场 所后，会发生什么现象？ t1 y3 t3 V3 饱和气体 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 6/11 P 一定 t-y线(露点线) 饱和气体 t-x线 (泡点线) 饱和液体 y3 x1 A B 饱和气体与饱 和液体不是相 平衡关系 气液直 接接触 场所 理想物系 要求： t3 > t1 饱和液体 x1 t1 L1 x或y 思考1： B t3 t A 易挥发组分A的净传质 方向是液相→气相？ 还是气相→液相？ 难挥发组分B呢？ 答案： 组分A：液相→气相 组分B：气相→液相 y3 t3 V3 饱和气体 7/11 t-y线(露点线) 饱和气体 理想物系 P 一定 饱和液体 x1 t1 L1 t-x线 (泡点线) 气液直 接接触 场所 要求： t3 > t1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 思考2： 饱和液体 x或y B t3 A B y1* x1 y3 t1 A t 如果使通入的高温饱和气体与低温饱 和液体在这个场所中接触足够长时间， 结果如何呢？ 饱和液体 x1 t1 L1 y3 t3 V3 饱和气体 0.4 0.5 0.6 0.7 8/11 P 一定 t-y线(露点线) 饱和气体 t-x线 (泡点线) x2 饱 y3 和 液体 x1 y1* A B 气液直接 接触场所 理想物系 要求： t3 > t1 B t3 t2 t1 思考3： 气相增浓 x2 < x1 y2 > y3 x或y 液相减浓 t2 x2 t 0 0.1 0.2 0.3 y2 0.8 0.9 1 t2 y2 A 又称接触级 使不平衡的气液两相直接接触（气相温度高、液相温度低） 接触时间足够长 离开时，气液两相达到了相平衡状态 t2 y3 t3 V3 饱和气体 A B 气液直接 接触场所 要求： t3 > t1 饱和液体 x1 t1 L1 平衡级 液相减浓 气相增浓 x2 < x1 y2 > y3 t2 x2 9/11 y2 又称接触级 相同之处： 分离程度不高 xW xF x或y 平衡蒸馏 B t3 t t2 A 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 x或y 总压P 总压P F (液态原料) L V t 0 0.1 0.2 0.3x .4 0.5 1 0.7 0.8 0.9 1 x或y x 0.6 2 0 F xD P 一定 P 一定 饱和气体 饱和液体 3 与简单蒸馏或平衡蒸馏相比： 简单蒸馏 平衡级 x2 y x y2 理想物系 理想物系 理想物系 10/11 yD t1 D t 1 又称接触级 不同之处： 易挥发组分由液相进入气相、 难挥发组分由气相进入液相 的传质过程同时发生。 如果不计热损失， 平衡级 过程不需要外部提供热量！ 11/11 A B 与简单蒸馏或平衡蒸馏相比： 平衡级优 于简单蒸 馏或平衡 蒸馏 平衡级 液相减浓 气相增浓 气化 冷凝 原料 回流 馏出液 冷凝器(全凝器) 1/11 再沸器 残液 气相 从下往上，每个平衡 级的温度如何变化？ 难挥发 组分B 的浓度 气相 2/5 如果不计热损失， 过程不需要外部 提供热量！ 平衡级 易挥发 组分A 的浓度 高纯度B 高纯度A 低浓B 低浓A 思考： 大 小 低 小 大 高 平衡级 平衡级 液相 液相 温 度 高纯度A (全凝器) 馏出液 (轻组分产品) 液体 气体 气体 液相 高纯度B 高纯度B 塔板上气液流动示意图 理论板 (平衡级) 低浓B 液相 气相 低浓A 高纯度A 气相 板式塔： 冷凝器 平衡级 平衡级 平衡级 塔釜 3/5 高纯度A 原料应该在哪里进才最好？ 加料板  在工业生产中，应尽量 按最佳位置进料进行设 计或操作。 高纯度B (轻组分产品) 应选择与原料浓度相 同或接近的那块板进 料。----最佳位置进料 冷凝器 (全凝器) 馏出液 再沸器 釜液(残液) 重组分产品 低浓B 液相 气相 低浓A 液相 高纯度B 高纯度A 气相 板式塔： 小常识： 平衡级 平衡级 平衡级 思考： 塔釜 气相 原料 回流 4/5 精馏原理及流程 高纯度A 冷凝器 (全凝器) 馏出液 (轻组分产品) 加料板 气相 再沸器 釜液(残液) 重组分产品 利用回流手段 、经过 多次平衡级过程 ，使 混合物实现高纯度分 离的操作称为精馏。 精馏段 板式塔： 提馏段 高纯度B 原料 回流 5/5 $$