连续多组分精馏
多组分精馏课程设计
多组分精馏课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解多组分精馏的基本原理，掌握其关键过程参数。
2. 学生能够掌握多组分精馏塔的物料平衡和能量平衡计算方法。
3. 学生能够运用所学知识分析多组分精馏过程中各组分的分离效果。
技能目标：1. 学生能够运用多组分精馏的原理，设计简单的多组分精馏流程。
2. 学生能够通过计算软件，完成多组分精馏塔的模拟计算。
3. 学生能够通过实验操作，观察并分析多组分精馏过程，解决实际问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学工程学科的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队合作精神，使其在学习过程中形成积极向上的情感态度。
3. 学生能够认识到多组分精馏技术在工业生产中的重要性，增强其社会责任感和环保意识。
本课程针对高中化学选修课程，结合学生已有知识水平和认知特点，注重理论与实践相结合。
通过本课程的学习，使学生能够掌握多组分精馏的基本原理和实际应用，培养其解决复杂化学工程问题的能力。
同时，注重培养学生的科学素养和情感态度，为其未来的学术发展和职业生涯奠定基础。
二、教学内容1. 多组分精馏基本原理：包括多组分混合物的相图、精馏原理、关键参数（如回流比、理论塔板数）的概念和影响因素。
- 教材章节：第二章第四节《多组分精馏》- 内容安排：2课时2. 多组分精馏塔的物料平衡和能量平衡计算：介绍多组分精馏塔的物料平衡和能量平衡方法，以及相应的计算公式。
- 教材章节：第二章第五节《精馏塔的物料平衡与能量平衡》- 内容安排：3课时3. 多组分精馏流程设计：学习多组分精馏流程的设计方法，包括流程选择、设备参数计算和优化。
- 教材章节：第三章第一节《多组分精馏流程与设备》- 内容安排：3课时4. 多组分精馏实验操作与模拟计算：通过实验操作和模拟计算软件，观察和分析多组分精馏过程中各组分的分离效果。
- 教材章节：第四章《精馏实验与模拟》- 内容安排：4课时5. 应用案例分析：分析实际工业生产中的多组分精馏案例，了解多组分精馏技术在工业应用中的关键问题及解决方案。
第3章 多组分精馏和特殊精馏
xA 可得： x B
xA 1 2 x D B
yA 1 2 y 2 B
3
依此类推到塔釜：
xA x B
xA 1 2 N 1 N x D B
10
多组分精馏过程特性
多元精馏特点总结： ① 在多组分精馏中，关键组分的含量分布有极大值； ② 非关键组分通常是非分配的，即重组分通常仅出现在釜液中， 轻组分仅出现在馏出液中； ③ 重、轻非关键组分分别在进料板下、上形成几乎恒浓的区域； ④ 全部组分均存在于进料板上，但进料板含量不等于进料含量， 塔内各组分的含量分布曲线在进料板处是不连续的； ⑤ 塔内流量的变化与热平衡紧密相关（3个复合作用因素）； →在精馏过程中沿塔向上分子量下降，化合物挥发度高，分子量低， 摩尔汽化潜热较小，上升蒸汽进入某级冷凝时将产生具有较多摩 尔 数的蒸汽而离开该级。因此沿塔向上流量通常有增加的趋势； → 温度沿塔向上逐渐降低，蒸汽向上流动时被冷却，这种冷却不是 依靠液体的显热就是依靠液体的汽化，导致向上流量增加； → 液体沿塔向下流动时，液体必被加热，加热不是消耗蒸汽的显热 就是由于蒸汽的冷凝，如果是蒸汽冷凝，则导致下降流量的增加。 11 ⑥ 温度分布反映物流的组成，流量分布反映热量衡算
可得：
xA x B
xA 1 x D B
yA 1 y 1 B
2
23
再由相平衡关系可得： y A
xA y 2 x B 2 B 2
xA yA 由物料衡算： y x B 3 B 2
17
Underwood（恩德伍德）公式中参数的含义：
第三章 多组分精馏和特殊精馏(化工分离过程)
3.1.3 最少理论板数（Nm）和组分分配
全回流对应最少理论板数，但全回流下无产品采出， 因此正常生产中不会采用全回流。 什么时候采用全回流呢？
1、开车时，先全回流，待操作稳定后出料。 2、在实验室设备中，研究传质影响因素。 3、工程设计中，必须知道最少板数。
最少理论板数的计算
Fenske（芬斯克）方程推导前提： 1、塔顶采用全凝器，（若采用分凝器，则分凝器为第1块塔板） 2、所有板都是理论板。
一、关键组分（Key Components）
Na=串级数(2)＋分配器(1)＋侧线采出
F
(0)＋传热单元(2) = 5
已被指定的可调变量： （1）进料位置；（2）回流比； （3）全凝器饱和液体回流或冷凝 器的传热面积或馏出液温度。
余下的2个可调设 计变量往往用来指 定组分在馏出液和 釜液中的浓度。
两组分精馏 指定馏出液中一个组分的浓度，就确定了馏 出液的全部组成；指定釜液中一个组分的浓 度，也就确定了釜液的全部组成。
下面通过实例分别对二组分精馏和多组分精馏过 程分析进行比较。
二组分精馏实例：苯－甲苯
图3-1 二组分精馏流率、温度、浓度分布
三组分精馏实例：苯(LK)－甲苯(HK)－异丙苯
图3-2 三组分精馏流量分布 图3-3 三组分精馏温度分布
四组分精馏实例：苯－甲苯(LK)－二甲苯(HK)-异丙苯
图3-6 四组分精馏液相组成分布
⎜⎜⎝⎛
yA yB
⎟⎟⎠⎞ 2
= ⎜⎜⎝⎛
xA xB
⎟⎟⎠⎞1
代入（3-2）式：
⎜⎜⎝⎛
yA yB
⎟⎟⎠⎞1
= α1 ⎜⎜⎝⎛
xA xB
⎟⎟⎠⎞1
=
⎜⎜⎝⎛
连续精馏实验报告
连续精馏实验报告连续精馏实验报告引言：连续精馏是一种常用的分离技术，广泛应用于化学工业中。
本次实验旨在通过连续精馏的方法，对混合物进行分离，探究其原理和实际应用。
一、实验目的1. 理解连续精馏的原理和工艺流程；2. 掌握连续精馏的操作技巧；3. 分析实验结果，评估分离效果。
二、实验原理连续精馏是利用不同组分的沸点差异，通过蒸馏和冷凝的过程实现组分分离。
在连续精馏塔中，混合物首先在塔底加热，产生蒸汽。
蒸汽上升至塔顶，在冷凝器中冷却，形成液体。
这样，混合物中的轻组分更容易挥发，而重组分则较难挥发，从而实现分离。
三、实验步骤1. 准备实验设备：连续精馏塔、加热设备、冷却设备等；2. 准备混合物：选择适当的混合物，确保其中含有两种或以上的组分；3. 将混合物加入连续精馏塔底，开始加热；4. 观察蒸汽在塔内的上升过程，并注意收集冷凝液；5. 收集冷凝液后，进行分析和评估。
四、实验结果与讨论通过连续精馏实验，我们成功地将混合物中的不同组分进行了分离。
在实验过程中，我们观察到蒸汽在塔内的上升过程，并收集了冷凝液。
通过对冷凝液的分析，我们发现其中含有两种或以上的组分，并且它们的浓度差异较大。
连续精馏的分离效果主要取决于混合物中组分的沸点差异。
沸点差异越大，分离效果越好。
而对于沸点较接近的组分，则需要更长的塔高和更多的塔板，以实现充分的分离。
此外，连续精馏还可以通过调节塔底的加热温度和塔顶的冷却温度来优化分离效果。
加热温度的提高可以增加蒸汽产生速率，而冷却温度的降低则可以提高冷凝效果。
因此，在实际应用中，需要根据混合物的性质和分离要求，进行适当的操作调整。
五、实验总结通过本次连续精馏实验，我们深入了解了连续精馏的原理和工艺流程。
实验结果表明，连续精馏是一种有效的分离技术，可以广泛应用于化学工业中。
然而，连续精馏也存在一些限制。
首先，对于沸点差异较小的组分，需要更长的塔高和更多的塔板，增加了设备成本和操作难度。
其次，在实际应用中，还需要考虑能源消耗和环境影响等方面的问题。
连续精馏培训资料
连续精馏培训资料1. 什么是连续精馏？为什么需要连续精馏？连续精馏是一种常用于分离液体混合物的工艺，在化工、石油和化学制药等行业中广泛应用。
它基于液体组分之间的沸点差异，在连续操作过程中对混合物进行逐步分离。
连续精馏之所以被广泛采用，是因为以下几个原因：高效性：连续精馏能够在连续运行的条件下持续分离混合物，实现高效率的生产。
经济性：相比于批量操作，连续精馏可以降低能耗和人工成本，提高设备利用率。
可控性：连续精馏可以通过调整操作条件（如温度、压力和流量）来实现对产品纯度和产量的灵活控制。
2. 连续精馏的基本原理和步骤是什么？连续精馏的基本原理可简要概括为以下几个步骤：蒸汽生成：混合物被加热以形成蒸汽。
加热可以通过直接加热、蒸汽加热或热交换等方式实现。
蒸汽提取与冷凝：通过蒸发和蒸汽冷凝，将混合物中的有用组分分离出来。
这一步骤通常通过使用塔板或填料塔来完成。
分离产品收集：分离出的不同组分根据其沸点差异在塔中分别收集。
较轻组分会冷凝并从塔顶收集，而较重组分则从底部排出。
产品处理：收集到的产品可能需要经过后续处理，如去除杂质、提纯或分级处理，以获得符合要求的产品。
3. 连续精馏的设备和操作参数有哪些？连续精馏过程中，常用的设备和操作参数包括：精馏塔：精馏塔是连续精馏最关键的设备之一，通常采用塔板或填料塔结构。
塔板可用于提供横向混合，而填料塔则增加了表面积以增强传质和传热效率。
加热器：加热器可以提供蒸汽或热量，使混合物升温至蒸发温度。
冷凝器：冷凝器用于将蒸汽冷却并转化为液体，以便进一步分离和收集。
冷却介质：通过冷却介质（如冷水或冷却液）来维持冷凝器的效果，以保证连续精馏过程中的冷凝和收集。
塔顶压力控制器：用于保持塔顶的恒定压力，以控制输出气相或蒸汽的纯度。
温度控制器：通过调节加热器和冷凝器的温度，以控制塔中的温度梯度和组分分离效果。
流量控制器：用于控制进料和产品的流量，以保持稳定的操作和产品质量。
4. 连续精馏的应用领域和案例有哪些？连续精馏在化工和炼油行业中有着广泛的应用。
多组分精馏简述 2
第三章 多组分精馏在化工原理课程中，对双组分精馏和单组分吸收等简单传质过程进行过较详尽的讨论。
然而，在化工生产实际中，遇到更多的是含有较多组分或复杂物系的分离与提纯问题。
在设计多组分多级分离问题时，必须用联立或迭代法严格地解数目较多的方程，这就是说必须规定足够多的设计变量，使得未知变量的数目正好等于独立方程数，因此在各种设计的分离过程中，首先就涉及过程条件或独立变量的规定问题。
多组分多级分离问题，由于组分数增多而增加了过程的复杂性。
解这类问题，严格的该用精确的计算机算法，但简捷计算常用于过程设计的初始阶段，是对操作进行粗略分析的常用算法。
§3-1分离系统的变量分析设计分离装置就是要求确定各个物理量的数值，但设计的第一步还不是选择变量的具体数值，而是要知道在设计时所需要指定的独立变量的数目，即设计变量。
一、设计变量1.设计变量⎩⎨⎧-=：可调设计变量固定设计变量a x c v i N N N N N :v N ：描述系统所需的独立变量总数。
c N ：各独立变量之间可以列出的方程式数和给定的条件，为约束关系数。
要确定i N ，需正确确定v N 和c N ，一般采用郭慕孙发表在AIchE J （美国化学工程师学会），1956（2）：240-248的方法，该法的特点是简单、方便，不易出错，因而一直沿用至今。
郭氏法的基本原则是将一个装置分解为若干进行简单过程的单元，由每一单元的独立变量数e v N 和约束数e c N 求出每一单元的设计变量数e i N ，然后再由单元的设计变量数计算出装置的设计变量数E i N 。
在设计变量i N 中，又被分为固定设计变量x N 和可调设计变量a N ，x N 是指确定进料物流的那些变量（进料组成和流量）以及系统的压力，这些变量常常是由单元在整个装置中的地位，或装置在整个流程中的地位所决定，也就是说，实际上不要由设计者来指定，而a N 才是真正要由设计者来确定的，因此郭氏法的目的是确定正确的a N 值。
化工原理蒸馏
第六章蒸馏蒸馏定义：蒸馏分类：易挥发组分难挥发组分有回流蒸馏（精馏）无回流蒸馏：简单蒸馏（间歇操作）平衡蒸馏（连续操作）特殊蒸馏：萃取蒸馏、恒沸蒸馏按操作压力可分为加压、常压和减压蒸馏两组分精馏和多组分精馏第一节双组分溶液的气液相平衡一、溶液的蒸汽压与拉乌尔定律纯组分的蒸汽压与温度的关系：拉乌尔定律：在一定温度下，理想溶液上方气相中任意组分的分压等于纯组分在该温度下的饱和蒸气压与它在溶液中的摩尔分数的乘积。
p=p A0x AA（6-2）p=p B0x B=p B0(1－Bx) （6-3）A式中p A、p B——溶液上方A，B组分的平衡分压，Pa；p0——在溶液温度下纯组成的饱和蒸汽压，随温度而变，其值可用安托尼(Antoine)公式计算或由相关手册查得，Pa；x、x B——溶液中A，B组分的摩尔分数。
A二、理想溶液气液平衡（一）t-y-x图1．沸点－组成图（t－ x－ y图）（1）结构以常压下苯-甲苯混合液t－ x－ y图为例，纵坐标为温度t，横坐标为液相组成x A和汽相组成y A（x，y均指易挥发组分的摩尔分数）。
下曲线表示平衡时液相组成与温度的关系，称为液相线，上曲线表示平衡时汽相组成与温度的关系，称为汽相线。
两条曲线将整个t－ x－ y图分成三个区域，液相线以下称为液相区。
汽相线以上代表过热蒸汽区。
被两曲线包围的部分为汽液共存区。
t－ x－ y图数据通常由实验测得。
对于理想溶液，可用露点、泡点方程计算。
（2）应用在恒定总压下，组成为x，温度为t1（图中的点A）的混合液升温至t2(点J)时，溶液开始沸腾，产生第一个汽泡，相应的温度t2称为泡点，产生的第一个气泡组成为y1(点C)。
同样，组成为y、温度为t4（点B）的过热蒸汽冷却至温度t3（点H）时，混合气体开始冷凝产生第一滴液滴，相应的温度t3称为露点，凝结出第一个液滴的组成为x1(点Q)。
F、E两点为纯苯和纯甲苯的沸点。
图苯－甲苯物系的t－ x－ y图图苯－甲苯物系的y－ x图应用t－ x－ y图，可以求取任一沸点的气液相平衡组成。
第三章精馏3-1多组分精馏
轻关键组分(LK)：相对易挥发的组分；
多
组 重关键组分(HK)：相对不易挥发的组分。
分 精
轻关键组分在塔釜液中，该组分的浓度
馏 有严格限制，并在进料液中比该组分轻的
组分及该组分的绝大部分应从塔顶采出。
重关键组分， 塔顶 重 塔釜
2015-3-23
14
（1） 关键组分
② 非关键组分
3.1
关键组分以外的组分称为非关键组分
2015-3-23
7
精馏操作流程
3.1
多 组 分 精 馏
2015-3-23
8
精馏操作流程
3.1
多 组 分
精 馏 段
精
馏
提
馏
段
塔顶产品 原料 塔釜产品
简单塔
2015-3-23
9
精馏操作流程
精馏
3.1 多
物化 基础
必要 条件
工程 措施
设备
组
分 精 馏
相对挥 发性差 异
多次部 分汽化、 多次部 分冷凝
进料级。
2015-3-23
32
小结
★组成分布
3.1 3. 关键组分 变化复杂 若只有HNK而无LNK时： HK分别在二段
多
出现两个最高点， LK表现象LNK。
组 分
若只有LNK而无HNK时：LK分别在二段出
精
现两个最高点， HK表现象HNK。
馏 有LNK、HNK， 且都不同时出现在顶、釜
2015-3-23
苯、甲苯、异丙苯 精馏塔内温度分布
# 26
3.1
多 组 分 精 馏
苯、甲苯、异丙苯精 馏塔内液相浓度分布
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