第九章 蒸馏2

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化工原理-14-第九章-蒸馏-习题

化工原理-14-第九章-蒸馏-习题
2
解:①未漏气
P
p
0 A
x
A
p
0 B
x
B
p
0 A
x
A
p
0 B
1 xA
则: xA
P pB0
p
0 A
pB0
A、B饱和蒸气压通过安托因公式计算,查表得:
乙苯 苯乙烯
A 9.3993 9.3991
B 3279.47 3328.57
C -59.95 -63.72
3
ln p0 A B T C
式中p0单位:bar;T的单位K
V ' xe2 xW
0.2 0.05
24
皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
• 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的, 全身性疾病,而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下:
• 1、早期皮肌炎患者,还往往伴 有全身不适症状,如-全身肌肉酸 痛,软弱无力,上楼梯时感觉两 腿费力;举手梳理头发时,举高 手臂很吃力;抬头转头缓慢而费 力。
W2
两阶段总平均组成:
yT
W1x1 W3 x3 W1 W3
x1
W3 W1
x3
1 W3
0.6 0.7 0.5297 1 0.7
0.764
W1
12
结论:在馏出率相等的条件下,简单蒸馏所得到的馏出物的浓 度高于平衡蒸馏。这是因为平衡蒸馏所得到的全部馏出物皆与 残余浓度(x=0.5389)成平衡,而简单蒸馏所得的大部分馏出 物(第一阶段得到的馏出物)是与组成较高的液体成平衡,只 有较少部分(第二阶段得到的馏出物)与浓度低于0.5389的液 体成平衡的缘故。由此可见,平衡蒸馏虽然实现了过程的连续 化,但同时也造成了物料的返混,其分离效果不如间歇操作的 简单蒸馏。

化工原理第九章液体精馏

化工原理第九章液体精馏

FiF Li V I Li VI
由恒摩尔假定,不同温度和组成的饱和液体焓i和汽 化潜热均相等。
20
联立上二式,得 定义:
L L I iF F I i
q
I iF分子:1kmol原料变成饱和蒸气所需的热 I i 分母:原料的摩尔汽化热
可得
L L qF
V V (1 q)F
q为加料热状态参数 q=0,饱和气体(露点);q=0,饱和液体(泡点) q<0,过热蒸气;0<q<1,气液两相,q>1,冷液
不管加料板上状态如何,离开加料板的两相温度相
等,组成互为平衡。
V,I,ym
L,i,xm-1
物料衡算式
F,iF,xF
FxF V ym1 Lxm1 Vym Lxm 相平衡方程
ym f (xm )
3)精馏段和提馏段流量的关系
V’,I,ym+1
L’,i,xm
列加料板物料和热量衡算式
F LV LV
临界压强时,气液共存区 缩小,分离只能在一定范 围内进行,不能得到轻组 分的高纯度产品。
8
9.3 平衡蒸馏和简单蒸馏
D
9.3.1 平衡蒸馏
令W q, F
则D 1q F
物料衡算:F xF D y W x
F
F DW
xF
联立得:y q x xF q 1 q 1
热量衡算:忽略组成对比热影响,
2)对理想物系
A / B
pA / xA pB / xB
p
0 A
xA
/
xA
pB0 xB / xB
pA0
pB0
3)对物系相对挥发度 1和相差2 不大
m
1 2
(1

精馏2

精馏2

若将上述精馏段物料 衡算方程式标绘在y-x坐标 图 上 , 是 一 条 过 点 ( x D, xD),斜率为R/(R+1),截 距 为 xD/(R+1) 的 直 线 。 故 称精馏段物料衡算方程为 精馏段操作线方程。
练 习 题 目
思考题 1. 精馏原理是什么,精馏与简单蒸馏有何不同? 2. 塔顶液体回流和塔底上升蒸汽流的作用如何? 3 . 为什么说理论板是一种假定,理论板的引入 在精馏计算中有何重要意义? 4. 恒摩尔流假定的内容如何? 5. 操作线表示何种关系,它是如何获得的? 作业题: 5
二、全塔物料衡算
精馏塔各 股物料(包括进 料、塔顶产品 和塔底产品)的 流量、组成之 间的关系可通 过全塔物料衡 算来确定。
馏出液 原料液
qn,V
qn,V
qn, L
qn,L
釜残液
精馏塔的物料衡算
二、全塔物料衡算
总物料衡算
F D W
易挥发组分衡算
馏出液采出率 易挥发组分回收率 难挥发组分回收率
一、理论板的概念
理论板的概念
离开该板的气液两相互成平衡;温度,组成 塔板上各处的液相组成均匀一致。
理论板提出的意义 用作衡量实际板分离效率的依据和标准。通 常,在工程设计中,先求得理论板层数,再用塔 板效率予以校正,即可求得实际塔板层数。
二、恒摩尔流的假定
1.恒摩尔气流 精馏段
精馏段中上升 气体摩尔流量
总物料衡算
dL dD
易挥发组分衡算
Lx ( L dL )( x dx ) ydD
联立以上两式,并略去二阶无穷小量得
dL dx L yx
三、简单蒸馏过程的计算
设 初始时,釜液量为F, 组成为xF 。 结束时,釜液量为W,组成为xW。 积分

第九章 液体精馏-第二节 双组分溶液的气液相平衡

第九章 液体精馏-第二节 双组分溶液的气液相平衡


PA = P x Aγ A
0 A
PB = P x B γ B
0 B
西北大学化工原理
γ A , γ B 分别为组分A,B的活度系数,它与组成有关
当总压不太高时,汽相仍服从道尔顿定律.
P x Aγ A yA = P
0 A
西北大学化工原理
某些溶液和理想溶液比具有较大的正负差, 具有正偏差的溶液 一般正偏差:pA>pA理, pB>pB理。
2 非理想气体
在高压、低温下进行蒸馏操作时,物系的汽 相与理想气体偏差很大。对实际气体的非理想 性的修正,可查阅有关参考书。
3 总压对相平衡的影响 P升高,泡点t 升高,各组分间挥发度的差异减小,分离 较困难。
西北大学化工原理
p3 > p2 > p1
压力增加,平衡线靠近对角线,分离难度大
西北大学化工原理
平衡物系涉及到参数 t , P , y , x . (利用归一条件) 对双组分物系,一相中某一组分的摩尔分率确定后,另一组分 的摩尔分率也随之而定。则P , t 和组成三个参数中若规定两 个,其余的则不能任意给定。
蒸馏操作在操作之前先要确定操作压力P,(一般为常 压)此时F=1,若 t 一定,组成便随着之确定。即P一定 时, t x; x y(一一对应的关系).
西北大学化工原理
2. 拉乌尔定律
描述的是:理想溶液某一组分在汽相中 的分压和该组分在液相中的浓度的关系。
y A yB
x A xB
P = f ( A)(t )
0 A
B = PB0 x B
PA0 , PB0 − −在溶液温度 (t)下纯组分 A, B的饱和蒸汽压 PB0 = f ( B )(t )

化工原理蒸馏教案

化工原理蒸馏教案

化工原理蒸馏教案一、引言蒸馏是化工领域中常用的分离技术方法之一,广泛应用于石油、化工、制药等行业。

为了帮助学生更好地理解和掌握蒸馏的原理和操作方法,本教案将介绍蒸馏的基本概念、原理、设备以及操作注意事项等内容。

二、蒸馏的概念蒸馏是一种利用液体混合物中不同成分的沸点差异,通过加热液体混合物以分离其组成部分的过程。

在蒸馏过程中,液体混合物被加热至其中某个组分的沸点,这个组分先发生汽化,然后进入蒸馏塔等设备,通过冷凝后收集,得到纯度较高的组分。

三、蒸馏的原理蒸馏的原理基于液体混合物中不同组分的沸点差异。

当液体混合物被加热时,其沸点较低的组分首先发生汽化,进入蒸馏塔等设备,在设备中通过冷却再次凝结成液体,最后以纯度较高的形式收集。

四、蒸馏设备1. 蒸馏塔蒸馏塔是用来进行蒸馏分离的装置,根据不同的需求和物料特性,蒸馏塔可以有多种设计。

常见的蒸馏塔有平板塔和填料塔两种类型,它们分别利用不同的原理来实现分离效果。

2. 冷凝器冷凝器主要用于将蒸馏塔中汽化的组分冷凝成液体。

冷凝器通常采用水冷或空气冷却方式,将蒸汽冷却后转化为液体。

3. 分离器分离器用于将收集到的液体组分进行进一步的分离。

分离器可以根据需要采用不同的分离方式,如提取、结晶等。

五、蒸馏的操作步骤1. 准备工作a. 确定需要分离的液体混合物及其组分的沸点差异。

b. 检查蒸馏设备,确保设备完好无损。

c. 准备收集容器和冷却设备。

2. 加热液体混合物a. 将液体混合物装入蒸馏塔。

b. 启动加热设备,逐渐升温。

3. 蒸馏分离a. 确保蒸馏塔中压力适宜,使得沸点较低的组分先行汽化。

b. 进行冷凝,将汽化的组分冷凝成液体。

4. 收集组分a. 通过分离器,将收集到的液体组分进一步纯化和分离。

b. 将纯度较高的组分收集至容器中。

六、蒸馏操作注意事项1. 安全第一。

a. 确保蒸馏设备的安全性能良好。

b. 加热时注意火源控制,避免发生火灾或爆炸。

2. 操作细节。

a. 严格控制蒸馏温度,避免过高或过低的温度导致分离效果不理想。

6.2.1蒸馏第二讲

6.2.1蒸馏第二讲

• 双组分理想溶液的气液相平衡关 系式:
2023/12/29
汽液相平衡图 1、温度—组成( t x y 图)
t
x(y)
t-x-y图代表的是在总压一定的条件下,相平衡时汽(液)相
组成与温度的关系。
2023/12/29
过热蒸汽区
tA
t
汽液 共存区
液相区
tB
x(y)
2条曲线:上方曲线为t~y线,表示混合物的平衡温度t与汽相组成y之间的关 系,称为饱和蒸汽线(气相线)(露点线)。下方曲线为t~x线,表示混合物的 平衡温度t与液相组成x之间的关系,称为饱和液体线(液相线)(泡点线)。
• 纯组分的蒸汽压与温度的关系式可用安 托因方程表示,即:
log po A B tC
拉乌尔定律 Raoult’s law
拉乌尔定律:在一定温度下,溶液上方某组分的平衡 分压等于此组分在该温度下的饱和蒸汽压乘以其在溶 液中的摩尔分率。 即:
理想溶液:在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律。在 这种溶液内,组分A、B分子间作用力与纯组分A的分 子间作用力或纯组分B的分子间作用力相等。
1.几个概念和公式
• 易挥发组分: 通常将沸点低的组分称为易挥发 组分。
• 难挥发组分: 通常将沸点高的组分称为难挥发 组分。
• 习惯上以 x 表示液相中易挥发组分的摩尔 分率,以(1-x)表示难挥发组分的摩尔分率; 以y表示气相中易挥发组分的摩尔分率,以 (1-y)表示难挥发组分的摩尔分率。
饱和蒸气压:一定T下,纯组分的气液两相达 平衡状态时,称饱和状态,其气相压力--饱 和蒸气压
个气泡,气泡组成为 y1,此时所对应的温度称为溶液D 的 泡点(bubble point)。
• 相图中设液相的量为L kmol,气 相的量为V kmol,则二者之间的 关系符合杠杆定律,即:

蒸馏课件

蒸馏课件
蒸馏
蒸馏:将液体部分气化,利用各组分挥发度的不同从 将液体部分气化,
而使混合物达到分离的单元操作。 而使混合物达到分离的单元操作。蒸馏是分离液相混 合物的典型单元操作。 合物的典型单元操作。
易挥发组分:沸点低的组分,又称为轻组分 沸点低的组分, 沸点低的组分 又称为轻组分。 难挥发组分:沸点高的组分,又称为重组分 沸点高的组分, 沸点高的组分 又称为重组分。
冷凝器
冷却水 原料液 蒸汽 蒸馏釜 收集 器
3.简单蒸馏的特点 3.简单蒸馏的特点
间歇操作 塔顶塔底组成不是 一对平衡组成 适合于混合物的粗 分离,特别适合于 沸点相差较大而分 离要求不高的场合, 例如原油或煤油的 初馏。
F,xF
W,x2
D, y
将一定组分的液体加热至泡点以上, 原理:将一定组分的液体加热至泡点以上,使 其部分气化,或者将一定组分的蒸汽冷却至露点以下, 其部分气化,或者将一定组分的蒸汽冷却至露点以下, 使其部分冷凝,两相达到平衡,然后将两相分离。 使其部分冷凝,两相达到平衡,然后将两相分离。此 过程的结果是易挥发组分在气相中富集, 过程的结果是易挥发组分在气相中富集,难挥发组分 在液相中富集。 在液相中富集。
根据道尔顿分压定律, 根据道尔顿分压定律,溶液上方的蒸汽总压为
P = pA + pB = p x + p (1 xA)
0 A A 0 B
P pB xA = 0 0 p A pB
0
(a) )
当总压P不高时,平衡的气相可视为理想气体,服从道尔 当总压 不高时,平衡的气相可视为理想气体, 不高时
顿分压定律,即
1.蒸馏分离的依据 1.蒸馏分离的依据
将液体混合物部分气化,利用其中各组分挥发度不同 的特性而达到分离目的的单元操作。 这种分离操作是通过液相和气相间的质量传递来实现 的。例如:加热苯的。例如:加热苯-甲苯的混合液,使之部分气化, 由于苯的沸点(353K)较甲苯的沸点(383K) 由于苯的沸点(353K)较甲苯的沸点(383K)低,即其 挥发度比甲苯的高,故苯较甲苯易于从液相中气化出 来。若将气化的蒸汽全部冷凝,即可得到苯组成高于 原料的产品,从而使苯和甲苯得以分离。 将沸点低的组分称为易挥发组分或轻组分, 表示。 将沸点低的组分称为易挥发组分或轻组分,用A表示。 将沸点高的组分称为难挥发组分或重组分, 表示。 将沸点高的组分称为难挥发组分或重组分,用B表示。 则混合液:A+B 则混合液:A+B

化工原理第九章 蒸馏

化工原理第九章 蒸馏

23
4
工 体处于过热状态,高于泡点的显
原 然随即转化为潜热-使部分液体

气化。气、液混合物在分离器中 分开:顶部为气相产品,其中的
电 易挥发组分得到提浓,经冷凝后
L, x 图 9- 6平 衡 蒸 馏 流 程 简 图

收集;底部为液相产品,其中的 难挥发组分得到提浓。
1- 泵 ; 2- 加 热 器 ; 3- 节 流 阀 ; 4- 分 离 器 ( 闪 蒸 塔 ) ; 5- 冷 凝 器
原 的物系较多,有甲醇-水、乙醇-水、苯-乙醇等。
理 2、负偏差溶液

当异分子间吸引力 fAB 大于同分子间吸引力 fAA 和 fBB 时,溶液中组 分的平衡分压比拉乌尔定律预计的低,即 , 。属于 pA p。AxA pB p。B xB
子 该类的有硝酸-水、氯仿-丙酮等物系。


5
返回
9.3蒸馏方式
4
返回
西 三、非理想物系的气液平衡
安 根据溶液的蒸汽压偏离拉乌尔定律的方向,一般可将非理想溶液分 交 成两大类:
大 1、正偏差溶液
化 当异分子间吸引力 fAB 小于同分子间吸引力 fAA 和fBB 时,溶液中组分的
工 平衡分压比拉乌尔定律预计的高,即 pB p。B xB ,pA p。AxA 。属于该类
从图9-13看出,式(9-38)中 右边的分子表示经过第m块塔板气相的 提浓程度,分母表示经过第m块塔板液 相的提浓程度,且其提浓程度(或该板 的分离能力)也可用途中平衡线与操作 线之间的梯级(三角形)的跨度大小形
y yn
yn+1
b
L'
xmxm-1斜


V
'
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第九章 蒸馏
10/12
三、平衡级和精馏原理
1.平衡级定义 又称接触级
使不平衡的汽液两相(汽相 温度高、液相温度低)经过足够 长时间充分接触,离开时,汽液 两相达到了平衡,这个过程称为 平衡级。 t
B T0
饱和液相
x0 t0 L
y V t
y y0
t-y t-x
x x0
B
接触级
A
t0 x 浙江大学本科生课程 化工原理 y0 x0 y
浙江大学本科生课程 化工原理
第九章 蒸馏
加热
5/12
二、平衡蒸馏 又称闪蒸 1. 流程及特点
简 单 蒸 馏 平 衡 蒸 馏 精 馏
特点:①连续、稳定, ②分离程度不高。 yD V
t B
F xF 高温 高压
P t
A xW xF x或y yD
6/12
L xW
浙江大学本科生课程 化工原理 第九章 蒸馏
t B
L 液相分率 q F
浙江大学本科生课程 化工原理
V 汽相分率 f F
第九章 蒸馏
xW xF 7/12 x或y yD
A
思考: 在操作压力、原料相同的条件下(x1=xF ),若平衡蒸馏的 操作温度与简单蒸馏的最终温度相同,则简单蒸馏与平衡蒸 馏相比: 分离效果如何?产品量孰大?
V yD
P x W1,x1


x2
W2
WD, xD
3个未知数
A x 浙江大学本科生课程 2 化工原理 x1 x或y xD
第九章 蒸馏
3/12
一、简单蒸馏 (2)微分物料衡算式: 设某一时刻釜液量为W, kmol,组成为x,与之平衡的汽 相组成为y。经微分时间段d 后, 蒸出的釜液量为dW,这样对易 挥发组分在d 前后作物料衡算, 有:
浙江大学本科生课程 化工原理
y0 T0 V
第九章 蒸馏
再沸器 釜液
12/12
幻灯片2目录
§9. 3 蒸馏方式 一、简单蒸馏 二、平衡蒸馏 三、平衡级和精馏原理
浙江大学本科生课程 化工原理
第九章 蒸馏
1/12
§9. 3 蒸馏方式
一、简单蒸馏
1.流程及特点
特点: ①间隙、不稳定;
简 单 蒸 馏 平 衡 蒸 馏 精 馏
t B
②分离程度不高
y x W1,x1 加热
浙江大学本科生课程 化工原理 第九章 蒸馏
x2
W2
WD, xD
A x2 x1 x或y
xD
2/12
一、简单蒸馏 2.物料衡算 (1)宏观物料衡算:
W1 W 2 W D W1 x1 W 2 x 2 W D x D
2个方程
y x W1,x1 加热
杠杆原理:
t B
W 2 x1 x 2 W D x D x1
dW
W1,x1
y
W
x
x2
W2
WD, xD
加热
ydW d (Wx) Wdx xdW
dW dx W y x
浙江大学本科生课程 化工原理
x 对理想物系 y 1 ( 1) x
第九章 蒸馏
( y x )dW Wdx x1 dx W1 ln x2 y x W2
二、平衡蒸馏 2.平衡蒸馏的计算
3个未知数
V yD
总物料衡算:
F L V Fx F LxW Vy D
2个方程
xW 相平衡关系:y D 1 ( 1) xW
F xF 高温 高压
P t
1个方程
L xW
杠杆原理: L x F xW V y D x F 定义:
A
x L t
第九章 蒸馏
y0 T0 V 饱和汽相
T0 >t0
11/12
三、平衡级和精馏原理 2.精馏原理及设备 精馏是利用回 流手段、经过多 次平衡级过程, 使物系实现高纯 度分离的操作。
平衡级
冷凝器
精 馏 段 提 馏 段
回流
加料板
馏出液
理论板(平衡级)
平衡级
进料
x0 t0 L y t
平衡级
t, x
y x W1,x1 加热 WD, xD W1,x1 x
y WD, xD
x W1,x1
y WD, xD
加热
加热
简单蒸馏
简单蒸馏
简单蒸馏
V yD
V yD
V yD
F xF 高温 高压
P t
F xF 高温 高压
P t
F xF 高温 高压
L xW
P t
L xW
L xW
平衡蒸馏
平衡蒸馏
平衡蒸馏
浙江大学本科生课程 化工原理
y WD, xD
F xF 高温 高压
P t
L xW
第九章 蒸馏
浙江大学本科生课程 加热 化工原理
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思考: 在操作压力、原料相同的条件下(x1=xF ),若平衡蒸馏的操作温度与简 单蒸馏的最终温度相同,则简单蒸馏与平衡蒸馏相比: 分离效果如何?产品量孰大? 答:简单蒸馏分离效果好,但产量小。
W1 W2 W D 简: W1 x1 W2 x2 W D x D
4/12
一、简单蒸馏
原料液中易挥发组分的摩尔数 原料液中难挥发组分的摩尔数
W 1 x1 W 1(1 x 1) ln ln W 2 x2 W 2(1 x 2 )
残液中易挥发组分的摩尔数 残液中难挥发组分的摩尔数
A1 B1 即 ln ln A2 B2
1个方程
y x W1,x1 WD, xD
WD W1 x1 x 2 x D x2
t
B
W1 L V 平: W1 x1 Lx 2 Vy D
V
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WD V
A x2 x1 x或y yD xD
9/12
W1 x 1 x 2 y D x2
第九章 蒸馏
为什么利用多次简单蒸馏或多次平衡蒸馏 操作实现物系的高纯度分离是不经济的?
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