精馏
第三章 精馏
*
(3-8)
当操作压强不高时，气相仍遵循道尔顿分 压定律，式(3-7)可改写为
pyA x A y A x B y A ( 1 x A ) pyB x B y B x A ( 1 y A )x A
x y 1 ( 1) x
（5-12）
（3 - 11）
例3-2 由表3-3数据，求算苯-甲苯的相对 挥发度、平均相对挥发度及气液两相平衡 组成。
精馏是气液两相间的传质过程，传质是 以两相达到平衡为极限的。在分析和解 决精馏操作中所涉及的问题时，常以溶 液的气液相平衡关系为基础。
§3.1 双组分溶液的气液相平衡
3.1.1理想溶液 ： 溶液中不同组分的分子间 作用力和相同分子的分子间作用力完全相 等的溶液.即 AA BB AB
图3-4 具有正偏差的非理想溶液的p-x相图
正偏差很大的体系
（a）T-x(y) 图
(b)
x-y图
图3-5 乙醇－水体系的气液相平衡组成图
负偏差很大的体系
（a）T-x(y) 图
(b)
x - y图
图4-6 硝酸-水体系的气液平衡组成图
4.1.3 相对挥发度
气液平衡关系除用相图表示之外还可用相对挥 发度来表示。 纯液体的挥发度通常指液体在一定温度下的饱 和蒸汽压 由于双组分溶液中一组分的蒸气压受另一组分 存在的影响，故溶液中各组分的蒸汽压比纯组 分的低，溶液中的挥发度可用它在蒸汽气中的 分压 pi 和与其成平衡的液相中的摩尔分数 xi 来表示。
表3-5 由平均相对挥发度计算所得苯-甲苯气液相平衡组成
T
xA yA
0
C
80.1 1.00 1.00
精馏的过程及连续精馏流程
精馏的过程及连续精馏流程精馏过程通常分为批量精馏和连续精馏两种类型。
在批量精馏中，混合物被一次性装入精馏设备中，加热至沸腾，然后进行冷凝。
而在连续精馏中，混合物会持续地进入精馏设备，产生蒸汽、冷凝并分离成分，直至达到所需纯度。
以下我们将详细介绍连续精馏的流程。
连续精馏流程连续精馏是一种持续进行的、自动化的分离过程，它通过一系列的操作步骤来实现混合物中成分的分离和提纯。
下面我们将详细介绍连续精馏的流程，包括进料、加热、蒸馏、冷凝和收集等步骤。
1. 进料在连续精馏的开始阶段，混合物会持续地从进料口进入精馏设备。
通常情况下，进料会通过管道输送到设备中，并在进料口处被喷淋或喷洒到设备内部。
由于连续精馏是一个持续进行的过程，所以需要确保进料的稳定和持续。
2. 加热进料进入精馏设备后，会被加热至沸腾温度，这会使得混合物中的成分开始蒸发。
加热过程通常通过加热器或蒸汽进行，并需要控制加热温度和速度，以确保混合物中的成分可以逐渐分离并产生稳定的蒸汽。
3. 蒸馏在加热的作用下，混合物中的成分开始蒸发，并产生蒸汽。
蒸汽会沿着设备内部的管道流动，并逐渐分离成分。
由于混合物中不同成分的沸点不同，它们会在管道中产生不同的蒸汽。
这些不同成分的蒸汽会被分流和分离，从而实现了混合物的分离。
4. 冷凝经过蒸馏后的蒸汽会进入精馏设备的冷凝器中，冷凝器会将蒸汽冷却成液态。
冷凝器通常采用冷水或其他冷却介质进行冷却，这可以使得蒸汽快速冷凝并转化成液态。
冷凝后的液态成分会被收集并存储，以供后续的处理和利用。
5. 收集冷凝后的液态成分会被收集到相应的容器中，并进行标记和分类。
收集后的成分可以进一步经过处理和分离，以获得更高纯度的产品。
收集过程需要确保容器的质量和密封性，以防止混合物的污染和损失。
以上就是连续精馏的基本流程。
在实际应用中，连续精馏通常通过一系列设备和控制系统来实现自动化操作，以提高生产效率和产品质量。
利用连续精馏技术，可以实现对液体混合物成分的高效分离和提纯，满足各种工业和科研领域的需求。
精馏原理和流程
1－4精馏原理和流程1．掌握的内容：精馏分离过程原理及分析2．重点：精馏原理、精馏装置作用3．难点：精馏原理，部分气化和部分冷凝在实际精馏操作中有机结合的过程。
1.4.1 精馏原理精馏原理是根据图1-7所示的t-x-y图，在一定的压力下，通过多次部分气化和多次部分冷凝使混合液得以分离，以分别获得接近纯态的组分。
理论上多次部分气化在液相中可获得高纯度的难挥发组分，多次部分冷凝在气相中可获得高纯度的易挥发组分，但因产生大量中间组分而使产品量极少，且设备庞大。
工业生产中的精馏过程是在精馏塔中将部分气化过程和部分冷凝过程有机结合而实现操作的。
1.4.2 精馏装置流程一、精馏装置流程典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、冷凝器、再沸器等，如图1-8所示。
用于精馏的塔设备有两种，即板式塔和填料塔，但常采用的是板式塔。
连续精馏操作中，原料液连续送入精馏塔内，同时从塔顶和塔底连续得到产品（馏出液、釜残液），所以是一种定态操作过程。
二、精馏装置的作用精馏塔以加料板为界分为两段，精馏段和提馏段。
1．精馏段的作用加料板以上的塔段为精馏段，其作用是逐板增浓上升气相中易挥发组分的浓度。
2．提馏段的作用包括加料板在内的以下塔板为提馏段，其作用逐板提取下降的液相中易挥发组分。
3．塔板的作用塔板是供气液两相进行传质和传热的场所。
每一块塔板上气液两相进行双向传质，只要有足够的塔板数，就可以将混合液分离成两个较纯净的组分。
4．再沸器的作用其作用是提供一定流量的上升蒸气流。
5．冷凝器的作用其作用是提供塔顶液相产品并保证有适当的液相回流。
回流主要补充塔板上易挥发组分的浓度，是精馏连续定态进行的必要条件。
精馏是一种利用回流使混合液得到高纯度分离的蒸馏方法。
1－5两组分连续精馏的计算1．掌握的内容：(1)精馏塔物料衡算的应用。
(2)操作线方程和q线方程及其在x-y图上的作法和应用。
(3)理论板和实际板数的确定（逐板计算法和图解法）、塔高和塔径的计算。
精馏基本知识
精馏原理和流程3.3.1精馏原理精馏：把液体混合物进行多次部分气化，同时又把产生的蒸气多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。
一、全部气化或全部冷凝设在1个大气压下，苯～甲苯混合液的温度为，其状况以A点表示，将此混合液加热，当温度到达（J点），液体开始沸腾，所产生的蒸气组成为（如D点），与成平衡，而且> ,当继续加热，且不从物系中取出物料，使其温度升高到（E点），这时物系内，汽液两相共存，液相的组成为（F点），蒸气相的组成为与成平衡的（G点），且> 。
若再升高温度达到（H点），液相终于完全消失，而在液相消失之前，其组成为（C点）。
这时蒸气量与最初的混合液量相等，蒸气组成为，并与混合液的最初组成相同。
倘再加热到H点以上，蒸气组成为过热蒸气，温度升高而组成不变的为。
自J点向上至H点的前阶段，称为部分气化过程，若加热到H点或H点以上则称全部汽化过程，反之当自H点开始进行冷凝、则至J点以前的阶段称为部分冷凝过程，至J点及J点以下称为全部冷凝过程。
部分汽化和部分冷凝过程实际上是混合液分离过程。
二、部分汽化、部分冷凝全部汽化、全部冷凝与部分汽化、部分冷凝的区别：（1）不从物系中取出物料，（2）温度范围不同。
部分汽化：将混合液自A点加热到B点，使其在B点温度下部分汽化，这时混合液分成汽液两相，气相浓度为，液相为（< ），汽液两相分开后、再将饱和液体单独加热到C点，在温度下部分气化，这时又出现新的平衡或得的液相及与之平衡的气相，最终可得易挥发组分苯含量很低的液相，即可获得近似于纯净的甲苯。
部分冷凝：将上述蒸气分离出来冷凝至，即经部分冷凝至E点，可以得到浓度为的汽相及液相，与成平衡> ，依次类推、最后可得较近于纯净的气态苯。
三、一部分气化、部分冷凝将液体进行一次部分气化，部分冷凝，只能起到部分分离的作用，因此这种方法只适用于要求粗分或初步加工的场合。
显然，要使混合物中的组分得到几乎完全的分离，必须进行多次部分气化和部分冷凝的操作过程。
精馏培训讲义PPT课件
目录
• 精馏技术简介 • 精馏流程与设备 • 精馏操作与控制 • 精馏分离效率与能耗分析 • 精馏安全与环保 • 精馏案例分析与实践
01 精馏技术简介
精馏的定义与原理
精馏的定义
精馏是一种利用混合物中各组分 挥发度的不同，通过加热、冷凝 、分馏等操作将液体混合物进行 分离的物理过程。
回收率
表示实际产品中目标组分 的比例，数值越高，目标 组分的回收效果越好。
热力学效率
反映精馏过程热力学有效 性的指标，数值越高，热 力学效率越高。
能耗分析的方法与意义
能耗分析方法
通过测量和计算精馏过程中的各种能 耗，如加热、冷却、压缩等，分析能 耗的分布和影响因素。
能耗分析意义
有助于优化精馏过程，降低能耗，提 高经济效益和环境可持续性。
精馏设备中的搅拌器、 泵等机械设备可能导致 夹击、割伤等事故。应 保持设备清洁，定期维 护保养，确保安全防护 装置完好。
精馏区域可能存在电气 安全隐患，如潮湿、腐 蚀等。应采用防爆、防 水等电气设备和电缆， 定期检查电气线路和设 备。
精馏过程的环保要求与处理方法
01 总结词
02 废气处理
03 废水处理
填料
填充在塔体内，增加接触面积 ，促进传热和传质。
塔板
设置在塔体内，形成不同的汽 液分离区域。
进料口和出料口
控制原料和产品的进入和流出 。
辅助设备
热源
提供加热所需的热量。
冷源
用于冷却回流液和产品。
泵
输送原料和产品。
仪表
监测温度、压力等参数。
精馏流程的优化与改进
控制进料速度和温度
调整进料速度和温度，提高分离效果。
04 噪声控制
精馏的工艺
精馏的工艺
精馏是一种分离混合物组分的工艺，通常用于分离液体混合物中的不同挥发性组分。
它基于不同组分的沸点差异来进行分离，通过加热混合物，使其沸点高的组分蒸发，然后将蒸汽冷凝收集，得到纯净的组分。
精馏过程一般包括以下几个步骤：
1. 加热：将混合物加热到使其中一个或多个组分蒸发的温度。
温度通常由系统达到平衡时所需的沸点决定。
2. 蒸发：在加热中，挥发性组分开始从液体相转变为气体相，并形成蒸汽。
3. 冷凝：将蒸汽通过冷凝器冷却，使其重新变成液体。
冷凝器通常是一个管道或器皿，用冷却剂如水或空气传热来冷凝蒸汽。
4. 分离：冷凝后的液体被收集，其中包含主要是挥发性组分的纯净物质。
5. 循环：在一些工艺中，收集的液体可能被再度加热，再次蒸发，以进一步提高分离效果。
精馏的效果受到多个因素的影响，如温度、压力、混合物的成分和性质等。
根据不同的应用和要求，可能需要采用不同的精馏工艺，如简单蒸馏、连续蒸馏、真
空蒸馏等。
简述精馏原理
简述精馏原理
精馏原理是一种物理分离技术，通过在不同温度下使混合物中的不同组分蒸发和凝结，从而实现分离和提纯的过程。
它基于不同物质的沸点差异，利用液体和蒸汽的相互转化来实现分离。
在精馏过程中，首先将混合物加热，将其中具有较低沸点的组分转化为蒸汽。
然后，将蒸汽冷却，使其重新转化为液体，此时得到的产物称为馏分。
由于不同组分的沸点不同，所以不同的组分在不同温度下会蒸发和凝结。
因此，通过适当的温度控制，可以将不同组分进行有效地分离。
在常见的精馏过程中，通常会使用馏炉和冷凝器。
馏炉用于加热混合物，使其产生蒸汽。
蒸汽会从馏炉中进入冷凝器，冷凝器通过冷却将蒸汽转化为液体。
液体收集在冷凝器中，可以根据其沸点的不同进行分离。
需要注意的是，精馏是一种连续进行的过程。
在馏炉中，较轻的组分倾向于先蒸发，较重的组分则倾向于后蒸发。
因此，在馏出的不同馏分中，石油等混合物中的轻油组分会首先蒸发出来，而较重的渣油则会较晚蒸发出来。
总之，精馏原理是利用不同组分的沸点差异，通过加热和冷却来实现液体和蒸汽的相互转化，从而进行有效的组分分离和提纯的技术方法。
精馏的概念
精馏的概念
精馏是一种将混合物中不同成分分离出来的方法。
它基于不同物质的沸点差异，通过加热混合物，使其蒸发并在冷凝器中重新凝结，从而获得纯净的成分。
精馏是化学、制药、石油和食品等行业常用的分离技术。
它不仅能够分离液体混合物，还能分离气体和固体混合物。
在实践中，精馏可以分为简单精馏和分馏。
简单精馏适用于沸点差异较大的混合物，可以通过一次蒸馏得到较为纯净的成分。
而分馏则适用于沸点接近的混合物，需要多次精馏，每次蒸馏将沸点相近的部分分离出来，最终得到纯净的成分。
虽然精馏是一种有效的分离技术，但它也有一些限制。
例如，对于沸点相近的混合物，精馏效果可能不理想；同时，一些化学品在高温下易于分解，精馏时容易失去它们的特性。
因此，在应用精馏技术时，需要根据混合物的特性和要求进行选择。
- 1 -。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Shiqiang Yan
LANZHOU UNIVERSITY
一. 理论塔板 theoretical stage
特点: 板上两相互成平衡
两相温度相同（Ts — xn)
两相组成xn—平— yn
T
yn
Ts
n
xn
n-1 xn-1 yn
n
xn yn+1 n+1
x(y)
Shiqiang Yan
LANZHOU UNIVERSITY
Shiqiang Yan
LANZHOU UNIVERSITY
重组分，放热
发生： 汽
Q
液
结果： 轻组分， 吸热
① 达两相平衡 两两相相温组度成均yn为～平Txnn（理论板）
② yn﹥ yn+1 , xn﹤ xn-1 ③ Tn-1 Tn Tn+1
塔板的作用：
Tn-1 Tn xn-1
xn Tn+1
yn yn+1
/n.L,3=q
/ n.L
mol·s-1
不一定
不一定
但 qn.V
q
/ n.V
qn.L
q
/ n.L
LANZHOU UNIVERSITY
Shiqiang Yan
满足恒摩尔流假设的条件： （1）两组分的摩尔汽化潜热相等 （2）汽液接触时，因两相温度不同而交
换的显热可以忽略 （3）塔设备保温良好，热损失可以忽略
（气）
（液）
② 图象— 直线
斜率：
qn/ ,L qn/ ,V
直线过点（xw , xw ）
Shiqiang Yan
LANZHOU UNIVERSITY
例8-3 已知某一连续精馏塔，泡点进料 操作线方程为：精馏段：yn+1 = 0.8xn + 0.172
提馏段：ym+1 = 1.3xm - 0.018
思考
某一连续操作的精馏塔分离苯 和甲苯的混合液。已知精馏段操作 线方程为 yn+1 = 0.833xn + 0.1633， AB = 2.47， xf = 0.25(mol%，下同)， x2 = 0.8994， 试分析如何求 y3 和 x3 ？
xn
AB
yn
( AB
1) yn
Shiqiang Yan
精馏段操作线方程
Shiqiang Yan
LANZHOU UNIVERSITY
①
操作线方程的意义： yn1
R R 1 xn
xd R1
精馏段内相邻两块塔板之间：
yn+1(下)
操 ——
xn（上）的关系（操作）
（气）
（液）
② 图象— 直线
斜率： R
R1
截距： xd R1
直线过点（xd, xd,）
LANZHOU UNIVERSITY
LANZHOU UNIVERSITY
分析：
相邻塔板汽 液组成之间关系
同一塔板汽液 组成之间关系
逐板计算方法：
n-1
xn-1 操 平
yn
n
xn
操 yn+1
平
n+1
xn+1
交替使用相平衡方程与操作线方程
LANZHOU UNIVERSITY
Shiqiang Yan
二. 理论塔板数的计算 逐板法
常用 图解法
n-1 n n+1
提供汽、液传热传质的场所
Shiqiang Yan
LANZHOU UNIVERSITY
全塔传热传质结果：
浓度 分布
温度 分布
顶 轻↗
底 重↘
顶 低
底
H
灵敏板
0
T
塔内温度分布
LANZHOU UNIVERSITY
Shiqiang Yan
3. 回流的作用： ① 每一块板需要的液相 相邻的上一板
应用2：
① 确定馏出液采出率
qn,D x f xw qn,F xd xw
qn,F x f
② 确定xd,max或 qn,D,max
qn,V qn,D xd qn,L
qn,W xw
qn. D , max
qn,F x f xd
或
xd ,max
qn,F x f qn.D
Shiqiang Yan
LANZHOU UNIVERSITY
xn yn
xn
2.47
yn 1.47 yn
精:
5
0.98
yn1 5 1 xn 5 1
0.833xn 0.1633
Shiqiang Yan
LANZHOU UNIVERSITY
提:
ym1
qn/ ,L qn/ ,V
xm
qn,W qn/ ,V
xw
1
qn/ ,L qn,L qn,F
qn/ ,V qn,V qn,L qnD
ym1
qn,L qn,F qn,L qn,D
xm
qn,F qn,D qn,L qn,D
xw
Shiqiang Yan
LANZHOU UNIVERSITY
R qn,F
qn,F 1
qn,D R1
xm
qn,D R1
平
第一板 y1 = xd y1 — x1
y1
1
x1 ( 1)x1
求 x1 qn,F xf
第二板 x1 操精 y2
y2
R R1
x1
xd R1
1 2
x1
y1 qn,L qn,D
y2
xd
3 4 5
x2 x3
y4
x4 y5
6
y2 平 x2
至 xn x f ( x4 x f )
qn,W xw
Shiqiang Yan
Shiqiang Yan
结论：
精馏 利 用
借助
组分挥发度差异 回流技术
同时进行多次 部分汽化和多 次部分冷凝
实 现 混合液高纯度的多级分离操作
主体设备 —— 精馏塔
LANZHOU UNIVERSITY
Shiqiang Yan
思 考
在精馏塔的塔板上汽液两相接触时， 若有n摩尔的蒸汽冷凝，相应有n摩尔的 液体汽化，精馏段各板上升蒸汽量之间有 什么关系？各板下降液相量之间有什么关 系？
2. 图解法 1
NT = 6 (含塔釜)
4
进料板： c 第三块
N精 = 2 xd 5
R1
N提 = 4
6
e
(含塔釜) 0 xw
Shiqiang Yan
21
a
3
d
b
1
xf
xd
Shiqiang Yan
LANZHOU UNIVERSITY
阶梯意义： 1
21
a
3
3
x3
4
x4
5
y4 y4
4
y5
y4 y5
5
f
d
0.9579 x2 2.47 1.47 0.9579 0.8994
Shiqiang Yan
LANZHOU UNIVERSITY
2. 板上的传热传质
在第n板上相遇的两相：
汽相：yTnn++11 液相：xn-1
Tn-1
平
x* n1
两相互 不平衡
平
y* n1
Tn-1
Tn
xn-1 yn+1
n-1 n
Tn+1 > Tn-1
Tn+1
n+1
xn-1 > xn+1* yn+1 < yn-1*
xw
qn,D x f xw 0.25 0.085 0.184 qn,F xd xw 0.98 0.085
qn,F 5.42 qn,D
ym1 1.737 xm 0.0626
LANZHOU UNIVERSITY
Shiqiang Yan
第一板： y1 xd 0.98 0.98
x1 2.47 1.47 0.98 0.952 第二板： y2 0.833x1 0.1633 0.9579
g
b
6
e
1
0 xw x4 x4x3 xf
xd
LANZHOU UNIVERSITY
Shiqiang Yan
阶梯意义： 线: 气相提浓度 yn = yn – yn+1 水平线：液相提浓度 xn = xn-1 – xn xn ( yn ) , 达规定分离要求: 所需理论塔板数 ____
LANZHOU UNIVERSITY
Shiqiang Yan
例8-6 某一连续操作的精馏塔分离 苯和甲苯的混合液。已知xf = 0.25(mol%，下同)，xd = 0.98，xw= 0.085， = 2.47， = 1，R = 5，塔顶为 全凝器。求所需理论塔板数。
Shiqiang Yan
LANZHOU UNIVERSITY
解：
yn
LANZHOU UNIVERSITY
改用提馏段操作线方程：
提
x4
求
y5
qn,F xf
平 操平
y5 x5 y6 x6
ym xm
至：xm xW
1 2
x1
y1 qn,L qn,D
y2
xd
3 4 5 6
x2 x3 x4 x5
y4 y5 y6
x6 yw
xw
qn,W
xw
LANZHOU UNIVERSITY
化工原理
多媒体课件（课堂讲授版）
主讲、制作：严世强
兰州大学化学化工学院