精馏的原理 (1)
精馏的基本原理(一)
精馏的基本原理(一)精馏的基本原理什么是精馏精馏是一种将液体混合物分离成各个组分的方法。
它基于不同组分的挥发性差异，通过加热液体混合物并利用组分的沸点差异分离组分。
精馏的基本原理精馏主要基于两个原理：沸点差异和液体汽化-冷凝循环。
沸点差异每个纯净物质都有其特定的沸点，即在一定的大气压下，物质从液体态转变为气体态所需的温度。
不同组分在混合物中的沸点有所差异，利用这一差异可以将混合物分离。
汽化-冷凝循环精馏通过加热液体混合物，使沸点较低的组分先转化为气体，随后通过冷凝将气体转化回液体态。
此过程中，将产生两种相，即汽相和液相。
通过收集、冷凝液相，可以得到更纯净的组分。
精馏的实际操作步骤1.准备装置：精馏仪由一组蒸馏烧瓶、加热器、冷凝管、接收瓶和温度控制器组成。
2.加热：将液体混合物放入蒸馏烧瓶中，在加热器的作用下，加热液体混合物使其开始汽化。
3.汽化：较低沸点的组分首先转化为气体，形成汽相。
4.冷凝：汽相通过冷凝管，被冷却为液体，并被收集在接收瓶中。
5.分离：重复加热、汽化、冷凝的过程，连续地将不同沸点的组分分离出来。
6.收集：将不同组分的收集瓶分别标注，存储纯净的组分。
实际应用精馏广泛应用于化学、石油、制药等领域。
以下是一些实际应用示例： - 石油精炼：将原油中的不同组分，如汽油、柴油和润滑油，通过精馏分离出来。
- 酒精制备：将发酵液中的酒精蒸发并冷凝，得到高纯度的酒精产品。
- 制药工艺：在制药过程中，精馏可用于纯化、分离药物的不同成分。
- 高纯度溶剂制备：通过精馏可以获得高纯度的有机溶剂，用于实验室研究和工业生产。
总结精馏是一种常用的物理分离技术，基于沸点差异和液体汽化-冷凝循环原理。
通过加热液体混合物并冷凝汽相，可以分离出混合物中的不同组分。
精馏在众多领域中有广泛的应用，可用于分离和纯化各类液体混合物。
精馏的类型根据不同的需求，精馏可以分为以下几种类型：1.简单精馏：适用于沸点差异明显的组分分离，只需一个蒸馏烧瓶和一个冷凝管。
精馏1精馏原理1精馏过程
（2）物料衡算方程与相平衡方程的求解
物料衡算方程：
n 1 冷凝器
（qnD qnL）x1 qnV y2 0
n2 ……
qnL x1 （qnL x2 qnV y2） qnV y3 0
n N 1
qn L xN2 （qn L xN1 qn V yN1） qn V yN 0
n N 再沸器
qn L xN 1 （qnW xN qn V yN） 0
yn f (xn ) tn f (xn )
总板效率
ET
N Np
注意：N 不包括塔釜（再沸器）
理论塔板
6.4.2 精馏过程的描述
计算类型： 操作型计算、设计型计算。
计算依据： ▲ 物料衡算； ▲ 热量衡算； ▲ 相平衡关系； ▲ 归一方程。
(1) 精馏过程物料衡算 ① 全塔物料衡算
qnF, zF
联立以上两式消去 (qnV 'qnV )项
q H mV H mF qnL 'qnL
H mV H mL
qnF
q —— 进料的热状态参数
q
H mV
H mF r
每摩尔进料变为饱和蒸 气所需热量
进料的摩尔汽化热
q 值对两段气、液相流量的影响
由
q
H mV
H mF
qnL 'qnL
r
qnF
得到： qnL ' qnL qqnF
说明： ① 进料热状态参数 q 值的大小 → 气、液两相流量分布 → 水力学性能、分离能力 → 设计与操作。 ② q 值在数值上等于进料中液相所占的分率δ（广义）。
H mF H mL (1 )H mV H mV (H mV H mL ) HmV HmF q
精馏装置原理
精馏装置原理精馏是一种重要的化学分离技术，它在广泛的应用中起着重要的作用。
精馏的原理是利用不同成分在特定温度和压力下的升华和凝聚来分离混合物中的组分。
精馏通常通过特定的装置来实现。
一般而言，精馏可分为简单精馏和复杂精馏。
这两种方法主要的区别在于它们的原理和操作上的差异，以及其中复杂精馏具有更好的分离效果和应用范围。
以下是具体的原理及操作介绍。
1. 简单精馏原理简单精馏是最基础的精馏方法，它适用于分离具有较小沸点差异的混合物。
原理是将混合物加热并使其升华，然后在冷凝器中冷却并使其凝结。
这样就可以将混合物中的不同成分根据其沸点进行分离。
简单精馏要求混合物的沸点差异不能太大，一般应在25℃以下。
2. 简单精馏操作步骤简单精馏的操作步骤如下：（1）将混合物倒入精馏瓶中，并添加适量木炭或活性炭以减少杂质的影响。
（2）将精馏瓶连同冷凝器、配件和鼓风机装置等连接在一起。
（3）将精馏瓶内的混合物加热并使其升华，利用鼓风机将升华的气体引入冷凝器中。
（4）在冷凝器中通过冷却液使升华的气体冷却并凝固，分离出不同成分。
（5）将分离出的组分逐一收集，保存并进行后续检测。
3. 复杂精馏原理相比简单精馏，复杂精馏需要更加先进的设备和技术，可以分离不同沸点差异更大的混合物。
在现代工业及实验室中广泛使用的复杂精馏方法主要包括气相色谱法、液相色谱法、毛细管电泳法等。
这些方法都依赖于不同升华和凝聚速度的成分表现出不同的行为。
4. 复杂精馏操作步骤由于不同的精馏方法和设备有其固有的特征，因此复杂精馏方法的具体操作方法也略有不同。
以下是通用的几个步骤：（1）首先将混合物装入特定的精馏装置。
（2）启动加热器升温，并在适当的温度下保持一段时间。
（3）如果需要进行软件和硬件调整，则在采集过程中把控温度和压力等因素。
（4）根据需要，考虑使用特定的分离方法，例如液相色谱法、气相色谱法或毛细管电泳法，以获得更好的分离效果。
（5）根据原材料和需要目的，进行必要的分离收集。
精馏的原理及应用
精馏的原理及应用精馏是一种分离技术，通过控制液体在不同的沸点下蒸发和凝结，以实现对混合物的分离和纯化。
精馏技术的原理主要基于混合物中不同组分的沸点差异。
在一个精馏塔内，混合物被加热到沸腾。
此时，含有较低沸点的组分会首先蒸发，形成蒸汽，然后在塔内上升。
蒸汽中的组分在塔内上升过程中与冷却剂接触并冷凝为液体。
液体通过回流回到塔底，并被加热器再次加热。
这个循环使得混合物中低沸点的组分不断蒸发和冷凝，逐渐从混合物中分离出来。
高沸点的组分则会在混合物中停留，直至最后。
精馏广泛应用于化工工业中，主要包括以下几种应用：1. 各类石油产品的精炼：原油中含有不同沸点的烃类化合物，通过精馏可以将原油分离成汽油、柴油、煤油等不同的石油产品。
2. 酒精的提纯和精制：通过物质的蒸馏和重新凝结，可以提纯酒精，使其达到工业标准，用于制药、饮品等领域。
3. 各种有机化合物的制备和法药生产：许多有机化合物生产工艺中，需要对反应产物进行分离和提纯。
精馏是一种常用的技术，可以将目标化合物从反应混合物中分离出来，以提高纯度。
4. 水的脱盐和除气：海水淡化是一种利用精馏技术将海水转化为淡水的方法。
通过加热蒸发海水，然后将蒸汽冷凝，可以实现对盐分和杂质的除去。
同时，也可以利用精馏去除水中的溶解氧和其他气体。
5. 液态天然气（LNG）的制备：液态天然气是一种在极低温下制备的天然气。
利用精馏技术可以将天然气中的杂质、油和水分离出来，以获得纯净的液态天然气。
精馏技术虽然应用广泛，但也存在着一些限制和挑战。
首先，精馏设备的设计和操作要求较高，需要控制好温度和压力等参数，以实现有效的分离效果。
此外，对于沸点接近的组分，精馏效果较差，需要采用其他辅助技术来提高分离效率。
此外，精馏设备的能耗较高，需要消耗大量的热能。
总的来说，精馏技术是一种重要的分离和纯化技术，广泛应用于化工、制药、能源等领域。
通过控制不同组分的沸点差异，精馏可以实现对混合物的高效分离和纯化，达到所需的产品质量要求。
精馏原理
精馏原理一．理想物系双组分物系的气液相平衡,相图蒸馏过程中伴随着液体的汽化和气体的冷凝过程,也就是说气液两相是共存的,因此气液相平衡是蒸馏过程的热力学基础,它能判断过程进行的可能性。
根据相律，用于描述相平衡物系的自由度数N f应该满足以下关系式：N f =C－Φ+2其中，C表示组分数；Φ表示相数。
对于二元物系的气液相平衡，所涉及到的参数有温度t，压力p以及气液两相的组成y,x(易挥发组分A的摩尔分率)，共四个参数。
由于该体系中C=2，Φ=2，所以N f=2，即上述四个参数中只有两个是独立的。
蒸馏过程通常在一定的压力下进行，此时二元物系达气液平衡时温度t，液相组成x和气相组成y这三个参数之间只有一个自由度。
因此p一定时，t-x,t-y,x-y之间存在一定的关系。
下面举苯与甲苯作为理想物系的例子加以说明: 用纵坐标表示温度t,横坐标表示组成x或y，可以标绘出温度-组成图。
根据温度-组成图可以判断物系所处的状态。
在右图上，t-x线表示液相组成与饱和温度之间的关系，处于该线上的液体称为饱和液体，该线以下的为过冷液体；t-y线表示气相组成与饱和温度之间的关系，处于该线上的气体称为饱和蒸气，该线以上的为过热蒸气：若介与两线之间则为气液共存区；两条线的端点A，B则分别表示纯液体A，B的沸点。
设有x=0.4的苯-甲苯混合物，初始状态为过冷液体，处于右图中的F点，现在保持压力不变，对它进行加热，则它的状态点从F点垂直往上走。
当到达t-x线上的G点时，液体达到饱和，并将开始沸腾产生第一个气泡，故常称t-x线为泡点线；继续生温气体量增多，在到达t-y线之前都处于气液共存区，其中的气液相平衡。
当到达t-y线上的I点，所有的液体恰好完全汽化，蒸气达到饱和，再继续升温就变成过热蒸气了，如在J点，若考虑采用从J点开始的冷却过程，当到达I点时，蒸气将开始冷凝并产生第一个液滴，故常称t-y线为露点线。
若以x,y为横，纵坐标，可得y-x图，如右图所示，其中y-x线称为相平衡曲线，通常还在相图中添加对角线作为参考线，以表示相平衡线偏离对角线的程度。
(化工原理)精馏原理
精馏的原理和过程
原理
基于物质的沸点不同，通过加热和冷凝的方法，将不同沸点的物 质分离出来。
过程
将液体混合物加热至沸腾，产生的蒸汽在冷凝器中冷凝，再通过 回流装置将冷凝液返回精馏塔中，重复进行加热和冷凝的过程， 直至达到分离目的。
操作温度应根据进料组成 和产品要求进行选择，以
实现最佳分离效果。
操作压力应根据进料组成 和产品要求进行选择，以
实现最佳分离效果。
操作条件的优化
实验法
通过实验方法测定不同操作条件下的分离效果，找 出最优的操作条件。
模拟法
利用计算机模拟软件对精馏过程进行模拟，通过优 化算法找出最优的操作条件。
经济分析法
石油化工原料的制备
通过精馏技术可以制备石油化 工原料，如乙烯、丙烯等，这 些原料是生产塑料、合成橡胶 等材料的重要基础。
精馏在其他领域的应用
01
02
03
食品工业
精馏技术可用于食品工业 中，如分离果汁中的果糖 和乙醇饮料中的酒精等。
制药工业
精馏技术可用于药品的生 产和提纯，如分离抗生素、 维生素等。
精馏的分类
02
01
03
根据操作方式的不同，精馏可以分为连续精馏和间歇 精馏。
根据进料位置的不同，精馏可以分为侧线精馏、塔顶 精馏和塔底精馏。
根据操作压力的不同，精馏可以分为常压精馏、加压 精馏和减压精馏。
02
精馏塔的构造和工作原理
精馏塔的结构
塔体
进料板
塔板
溢流管
冷凝器
精馏塔的主要部分，用于 容纳待分离的液体混合物 和进行传热传质过程。
化工原理精馏PPT课件
D,xD
•
(xD,xD)
3
(二) 提馏段操作线方程
总物料衡算：L=V+W
m Lxm V ym+1
m+1
易挥发组分衡算 :Lxm= Vym+1+ WxW
yN
ym 1LL Wxm LW WxW 或 ym 1V Lxm V WxW
N xN
V
LxN
W,xw
提馏段操作 线方程
•(xW,xW)
4
【例1】在连续精馏塔中分离某理想二元混合物。已知原料液流量 为100kmol/h，组成为0.5（易挥发组分的摩尔分率，下同），提馏 段下降液体量与精馏段相等，馏出液组成为0.98，回流比为2.6。若 要求易挥发组分回收率为96%，试计算： (1) 釜残液的摩尔流量； (2) 提馏段操作线方程。
IV IL
(1)饱和液体进料——泡点进料
LV F
此时，IF=IL
q=1
原料液全部与精馏段下降液体汇合进入 提馏段。
L V
饱和液体
L =L+F
V =V
11
(2)饱和蒸汽进料
IF=IV
q=0
q IV IF IV IL
原料全部与提馏段上升气体汇合进入 精馏段。
L =L V=V +F
(3)冷液进料
内容回顾
一、精馏原理
（1）无中间加热及冷凝器的多次部分气化和多次部分冷凝 （2）顶部回流及底部气化是保证精馏过程稳定操作的必不可 缺少的条件。 （3）精馏操作流程 （4）相邻塔板温度及浓度的关系
tn1tntn1 xn1xnxn1 yn1ynyn1
1
二、理论塔板
三、恒摩尔流假定 四、全塔物料衡算
化工原理 精馏
6.2 平衡蒸馏与简单蒸馏
露点线
t/C
泡点线
0
xA xf
yA 1.0
x(y)
任一时刻，易挥发组分在蒸汽中的含量 y 始终大于剩余在釜内的液
相中的含量 x，釜内易挥发组分含量 x 由原料的初始组成 xF 沿泡点 线不断下降直至终止蒸馏时组成 xE，釜内溶液的沸点温度不断升高 ，蒸汽相组成 y 也随之沿露点线不断降低。
图 3.3 无中间产品的 多次部分 气化的分离示意图
3.精馏原理
混合液体连续或多次部分汽化，液相组成沿 t-x(y) 相图的 泡点线变化，可得难挥发组分含量很高而易挥发组分含量很低的 釜液。
组成也可算出溶液泡点。
纯组分 饱和蒸汽压与温度的关系，用安托因（Antoine）方程表示：
logp0 A B tC
A、B、C 为安托因常数，可由相关的手册查到。
6.1 双组分溶液的气液相平衡关系
当汽相为理想气体时
yA
pA P
pA0xA P
xA
P pB0 pA0 pB0
yA
pA0 P
PpB0 pA0 pB0
减
压
加热器 F, xF, tF
阀
t0 Q
D, yD, te yD
闪 蒸 罐
xW W, xW, te
2 平衡蒸馏与简单蒸馏
2.1 平衡蒸馏
2. 物料衡算 总物料衡算
FD W
减
压
加热器 F, xF, tF
阀
t0 Q
D, yD, te yD
闪 蒸 罐
xW W, xW, te
易挥发组分的物料衡算 FFxDDy WWx
3.1 多次部分气化和部分冷凝 过程分析
t/C
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在塔的第n层塔板上，由下层（第n+1层）上升的蒸汽通过
塔板上的小孔进入该层塔板，而上层（第n-1层）的液体通 过溢流管也进入该层塔板，气液两相在该层塔板上接触， 两者温度不相等，浓度不同，气相中的重组分冷凝成液相， 两相在该层塔板上发生传质和传热。两相完成传质和传热 后，液相通过第n层塔板的溢流管进入下一层塔板，而气 相通过第n-1层塔板的小孔进入上层塔板。在每层塔板上均 进行上述传热过程，这就是精馏的原理。 精馏过程的实质是：不平衡的气液两相经过热交换，气相 多次部分冷凝与液相多次部分气体相结合的过程，也可以 认为是不平衡的气液两相在逆流多次接触中，多次交换轻 质组分的过程。不平衡的气液两相经热交换，气相多次部 分冷凝与液相多次部分气化相结合的过程。
3.板式塔工作原理
4 精 馏 塔 剖 面 图
2.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ现精馏的必要条件是什么？
①分（精）馏过程主要依靠多次部分气化及多次部分
冷凝的方法，实现对液体混合物的分离。因此，液体 混合物中组分的相对挥发度差异是实现精馏过程的首 要条件。在挥发度十分接近难以分离的条件下，可以 采用恒沸精馏或萃取的方法来进行分离。②塔顶加入 轻组分浓度很高的回流液体，塔底用加热或气提的方 法产生热的蒸气。③ 塔内要装设有塔板或填料，提供 传热和传质的场所。