精馏 化工分离工程课件(邓修,吴俊生版)

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分离工程 第3章 精馏1 PPT

分离工程 第3章 精馏1 PPT
对于多组分精馏,待定设计变量数仍是2,所 以只能指定两个组分的浓度,其他组分的浓度 则相应确定。
通常,把由设计者指定分离要求的这2个组分称为 关键组分。 相对易挥发的组分称为轻关键组分(LK), 相对不易挥发的组分称为重关键组分(HK)。
⑵名词解释
①关键组分
在设计或操作控制中,有一定分离要求,且在塔 顶、塔釜都有一定数量的组分称为关键组分
第3章 精 馏
• 3.1 多组分精馏过程分析 • 3.2 恒沸精馏 • 3.3 萃取精馏 • 3.4 加盐萃取精馏
本章要求:
• ⑴多组分精馏
• 1)掌握多组分精馏的清晰分割的物料衡算, 恩特伍德法最小回流比的计算,最少平衡级数 及塔顶和塔釜组分分配的计算,实际回流比、 平衡(理论)级数、适宜进料位置的确定
一、多组分精馏过程分析
多组分精馏过程分析就是分析精馏塔内的 温度、流率和浓度分布。
简单蒸馏
大家有疑问的,可以询问和交流
可以互相讨论下,但要小声点
⑴精馏操作流程
• 分析:
• 平衡蒸馏以及简单蒸馏只能使混合液得到部分 分离
• 简单蒸馏操作是对液体的连续部分汽化,釜液 组成沿t—x(y)相图的泡点线变化,其结果可 得难挥发组分含量很高的釜液
HF
精馏塔的任务: LK尽量多的进入塔顶馏出液 HK尽量多的进入塔釜馏出液
①关键组分
• 关键组分的指定方法和原则 • 由工艺分离要求决定 • 1)指定回收率:LD;HW 2)指定分离要求(控制量):xLW ; xHD
如将ABCD(按相对挥发度依次减少排列) 混合物进行分离 工艺要求先分出A, A为LK,B为HK 工艺要求按AB与CD分开,B为LK,C为HK
§3-1 多组分精馏
Multicomponent distillation

精馏优秀课件

精馏优秀课件
25
1. 连续精馏操作流程
2. 间歇精馏操作流程
26
3. 精馏塔旳操作情况
tn-1
塔板上: yn+1<xn-1, tn+1>tn-1 两者互不平衡
即:存在温度差和浓度差
tn+1
成果:传质和传热
yn >xn
理论(理想)板
若: ① 气液两相接触时间足够长
② 板上混合足够均匀
即:
则:离开第n块板时旳汽-液二相 构成构成平衡关系
3. 塔釜产品屡次部分汽化
t1
t1
t1’
t1'
t2’
t
' 2
操作流程
操作在相图上旳反应
成果:对初级混合液部分汽化后得到旳液相在塔底经屡次部分汽化 20 最终可得液相浓度为x2`(较低)旳塔底产品构成。
4. 过程进行旳必要条件及存在问题讨论 ① 由2、3可知:欲使混合液得到有效分离,必须同步分别对 塔顶汽相和塔釜液相进行屡次部分泠凝和屡次部分汽化。
双组分 —— 要点讨论 多组分 —— 简要简介
蒸馏操作实例:石油炼制中使用旳 250 万吨常减压装置幻灯片 5 5
§6.1 双组分溶液旳汽-液相平衡
汽液相平衡是分析精馏原理和进行设备计算旳理论基础,过程 以两相到达平衡为极限。
§6.1.1 溶液旳蒸汽压和拉乌尔定律(Raoult’s law)
一. 纯组分饱和蒸汽压 在密闭容器内,在一定温度下,纯组分液体旳汽液两相到达平 衡状态,称为饱和状态,其蒸汽为饱和蒸汽,其压力为饱和蒸 汽压。
16
泡点线
0
xA xf
yA 1.0
x(y)
§ 6.3.2 精馏原理和流程
精馏流程(熟悉有关旳概念)

分离工程(邓修)1 绪论ppt课件

分离工程(邓修)1 绪论ppt课件
和设计中的有关问题;
先修课程:
物理化学、化工热力学、化工原理
同时进行的课程:
化工工艺学、化工过程分析与模拟
教材:
邓修,吴俊生.化工分离工程. 科学出版社,2000.
参考书:
刘家祺 主编.分离过程.化学工业出版社,2002.
陈洪纺 刘家祺.化工分离过程.化学工业出版社, 1995.
J D Seeder, E J Henley. Separation Process Principles. 化学工业出版社,2002.
处理均相混合物
(二)传质分离过程的分类
按物理化学原理的不同,传质分离可分为:
平衡分离过程: 如精馏、吸收、萃取、结晶、吸附等。 借助分离剂使均相混合物变成两相系统,再利 用混合物中各组分在处于相平衡的两相中的不 等同分配而实现分离。
速率分离过程: 如微滤、超滤、反渗透、电渗析等。 在某种推动力(浓度差、压力差、温度差、电 位差等)的作用下,利用各组分扩散速率的差 异实现分离。
由Dalton分压定律可知:pA+pB=p,而pA=yAp,
pB=yBp,所以:
AB
A B

yA / yB xA / xB
2)液液萃取的选择性系数
已知A、B两组分在两相中的分配系数为:
kA yA / xA
kB yB / xB
则其选择性系数为:
AB

kA kB

yA / yB xA / xB
。比较这两个组分在两种产品中的含量关系,就可以判定 这两个组分在两种产品中的分离程度:
ij

xi1 / x j1 xi2 / x j2
• 分离因子与1的偏离程度表示组分之间分离的难易程度。 • 当αij=1时,两组分在两产品中的含量相同,无法实现分

吸收 化工分离工程邓修吴俊生

吸收 化工分离工程邓修吴俊生

精馏过程:双向传质,液相传质到汽相,汽相传质到液相,不需加
质量分离剂。
TSHY
3.1.1 吸收装置的工业流程
1. 吸收剂不需要再生的吸收装置
使用对象: 主要用于制备液相产品,如硫酸吸收SO3吸收制硫酸、
水吸收HCl制盐酸、吸收甲醛制福尔马林液、碱液吸收 CO2或SO2制碳酸氢盐或亚硫酸盐等 。 流程特点: 吸收剂不再生,且循环操作。
(4)间接蒸汽热再生流程 典型实例:热钾碱法脱碳流程
TSHY
3.1.2 吸收过程的应用
1. 获得产品 将气体中的有效成分用吸收剂吸收下来得到产品。如硫酸吸收SO3
制浓硫酸,水吸收HCl制盐酸。 2. 气体混合物的分离
吸收剂选择性吸收气体中的某一组分达到分离目的。如用有机溶剂 吸收煤气中的苯,用丙酮吸收天然气裂解气中的乙炔。 3. 气体净化
TSHY
解例 3-1
①计算系统压强下气态乙烷的逸度
先计算293K,2000kPa下的对比温度和压强。
对比温度:
293 350.1
0.96
对比压强:
2000 4900
0.41 查图3-8得:ˆi
0.82
逸度计算:
fˆiG p ˆi 2000 0.82 1640(kPa)
②计算293K下乙烷饱和蒸汽压的逸度
差较大。考虑到液体体积通常随压力变化不大,此时,可用以下式子
来计算气相逸度 fˆiG 。
ln
fˆiG xi
ln Hi
Vi RT
( p pi )
式中,pi为纯组分的蒸汽压;Hi为亨利常数; Vi 为组分的偏摩尔体积, 即无限大混合物体积中加入1mol组分时所引起的体积变化,当混合气
体服从道尔顿分压定律时,保持体积的加和性,即 Vi Vi 就是1mol 气体在温度T和压强p时所占有的体积。

化工原理精馏PPT课件全

化工原理精馏PPT课件全

用饱和蒸气压表示的气液平衡关系
2)用相对挥发度表示 ☆挥发度定义
某组分在气相中的平衡分压与该组分在液相中
的摩尔分率之比
挥发度意义
vi
pi xi
某组分由液相挥发到气相中的趋势,是该组分 挥发性大小的标志
双组分理想溶液
vA
pA xA
pAo xA xA
pAo
vB
pB xB
pBo xB xB
pBo
☆相对挥发度定义
pA pyA
pB pyB p(1 yA )
p
o A
xA
pyA
yA
p
o A
xA
p
pBo xB pyB
yB
pBo xB p
yA
p
o A
x
A
p
xA
p pBo pAo pBo
yA
pAo p
p pBo pAo pBo
xA
p pBo pAo pBo
,
yA
pAo p
p pBo pAo pBo
解 (1)利用拉乌尔定律计算气液平衡数据
xA
p pBo pAo pBo
yA
p
o A
x
A
p
t/℃ x y
80.1 84 88 92 96 100 104 108 110.8 1.000 0.822 0.639 0.508 0.376 0.256 0.155 0.058 0.000 1.000 0.922 0.819 0.720 0.595 0.453 0.305 0.127 0.000
xF,y,x---原料液、气相、液相产品的组成,摩尔分数
y
1
F D
x

精馏 化工分离工程邓修吴俊生PPT学习教案

精馏 化工分离工程邓修吴俊生PPT学习教案
到的汽相量与组成,以及剩余的液相量与组成。 4.掌握多组分精馏过程的基本原理、流程以及简捷计算方法; 5.掌握萃取精馏和共沸精馏的原理、流程及其简捷计算法。
第1页/共179页
2.1 概 述
精馏的基本概念
精馏是借助多级平衡手段提高产品(液体混 合物)纯度的一种蒸馏操作。
精馏操作的原理是利用待分离组分间的相对 挥发度的差异,通过逐级平衡实现组分分 离。
普通精馏不适合于以下状况的物料: 1、相对挥发度接近1的组分; 2、待分离组分间形成恒沸物; 3、待分离组分是热敏物质; 4、待分离组分是难挥发组分,且含量 低。
第2页/共179页
理论板、板效率等概念
(1)理论板的概念
理论板是一个理想化了的两相间接触传质场所, 也称为平衡级。理论板符合以下三条假设:
统。
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求取K的两条途径
二、根据汽相逸度系数和液相活度系数计算K ——活度系数法
Ki
yi xi
i
f
o i
ˆ
V i
p
此法对压力不高,液相非理想性强的系统更为合 适。
式中的汽相逸度系数可从该物质的p-V-T关系算得, 液相活度系数可按照适当的活度系数关联式求取。
第13页/共179页
第11页/共179页
求取K的两条途径
一、根据逸度系数计算K——状态方程法
汽相: fˆiV ˆiV yi P
液相: fˆiL ˆiL xi P
相平衡常数:
Ki
yi xi
ˆiL
ˆ
V i
式中的逸度系数可从该物质的p-V-T(状态方程)关系 或
实测数据计算。
此法适用于中压下,液相非理想性不是很强的烃类系
相平衡准则:

《化工分离工程》PPT课件-第8讲萃取精馏

《化工分离工程》PPT课件-第8讲萃取精馏


因为在一般情况下馏出液中不含溶剂,故上式可以简化为:
y

, n 1
ln , D , xn xD vn 1 vn 1
Ln ln 1 ys n1 : Vn1 vn1 1 xs n
将上式与相对浓度表示的物料恒算方程比较有:
萃取精馏过程分析

因为溶剂的挥发度小于原溶液组分的相对挥发到,并且在同一塔段的塔板, 特别是相邻的板上,溶剂在液相中的浓度基本恒定,故

加入的溶剂 是挥发度最 低的组分
萃取精馏工业应用
进料中的关键组分
丙酮—甲醇 苯—环己烷 丁二烯—丁烷 丁二烯—1-丁烯 丁烯—异戊烯 环己烷—庚烷 乙醇—水
溶剂
苯胺,水,乙二醇 苯胺,糠醛 丙酮 糠醛 二甲基甲酰胺 苯胺,苯酚 甘油,乙二醇
进料中的关键组分
丙烷—丙烯 异丁烷—1-丁烯 甲苯—庚烷 异戊烷—异戊烯 正丁烷—顺2-丁烯 四氢呋喃—水 吡啶—水
溶剂
乙腈 糠醛 苯胺,苯酚 丙酮 糠醛 丙二醇 双酚
萃取精榴原理

由相平衡常数定义可以得到:
V i OL
ˆ yi p i xi f i

i fi Ki V ˆi p
0
料液中两个(关键)组分1和2的相对挥发度为
12
V ˆ2 Ki 1 f10 V ˆ1 2 f 20 Kj
萃取精榴原理

一般萃取精馏的压力不高,所以


ˆ ˆ 1
V 1 V 2
于是
s s f10 p1 f 20 p2
1 p1s 12 s 2 p2
p1s 1 ps 2 TS 2 s

关于特殊精馏过程与液液萃取课件

关于特殊精馏过程与液液萃取课件
1.1.2 分离过程在清洁工艺中的地位和作用 清洁工艺:合理利用资源,减少甚至消除废料的产生
4
第 1章 绪 论
1.1 分离过程的地位和作用
1.1.1 分离过程的重要性
清洁工艺:合理利用资源,减少甚至消除废料的产生
绿色化学与化工:为实现资源高效率的利用、减少与消除有害物质对人类 健康与环境的威胁所作出的化学过程与产品的设计、开 发和生产。
13
第 1章 绪 论
1.3.3 过程的集成
一、传统分离过程的集成
二、传统分离过程与膜分离的集成 渗透蒸发和精馏集成
1.4 设计变量
Ni = Nv – Nc Nv: 独立变量数 Nc:约束关系数(独立方程式数目)
14
第 1章 绪 论
1.4 设计变量
f = C – π +2 (f = C – P +2 )
自由度指强度性质的变量
约束关系式包括:物料平衡式;能量平衡式;相平衡关系式;内在关系式 MESH 方程
E 相平衡 c (π-1) 1相 A1 B1 C1 2相 A2 B2 C2 3相 A3 B3 C3
15
第 1章 绪 论
作业:对乙苯和三种二甲苯混合物的分离方法进行选择。 (1)列出间二甲苯和对二甲苯的有关性质:沸点、熔点、临界温度、临
关于特殊精馏过程与液液 萃取
1
内容
1。绪论 2。单级平衡过程
• 相平衡 • 多组分物系的泡点和露点计算 • 闪蒸过程的计算 • 液液平衡过程的计算 • 多相平衡过程
3。多组分精馏和特殊精馏
• 多组分精馏过程 • 萃取精馏和共沸精馏 • 反应精馏 • 加盐精馏
2
内容
4。液液萃取
• 萃取过程与萃取剂 • 液液萃取过程的计算
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精馏化工分离工程课件(邓修,吴俊生版)
精馏是一种常见的化工分离技术,其原理基于不同物质在不同温度下的饱和蒸气压不同。

在精馏过程中,混合物经过加热后蒸发,然后重新冷却,不同成分的液体在冷却过程中重新凝结,从而实现分离纯化的目的。

精馏的基本原理:
在混合物中,每种成分都有自己的蒸气压,其大小会随温度的变化而不同。

在混合物中,如果某种成分的蒸气压高于其他成分,那么加热后这种成分会先汽化,沿着塔的上部上升。

在上升的过程中,气体会逐渐冷却,有些部分会重新凝结为液体,从而实现在塔内不同层次上的分离。

精馏的过程:
精馏通常分为两个部分:蒸馏和返馏。

蒸馏:将混合物加热,产生蒸气,蒸气随着温度的升高上升至精馏塔顶部,顶部常常设置冷却管,蒸气在冷却管中冷却后变成液体,稳定成分会从顶部出口流出。

返馏:在精馏塔中,每个塔层下部都设置了平衡管,平衡管上的液体可以通过塔内回流管返回至塔顶部。

回流液通过与蒸发液混合,并在塔内再次分离,从而实现更彻底的分离。

精馏在工业上的应用非常广泛,特别是在石油、化工、药品和精细化工等领域。

以下列举几种典型的应用:
石油精制:通过石油精馏,可以分离不同石油馏分,如汽油、柴油、燃料油等。

化工产品生产:如工业醇、苯、甲醇、二甲醚等,产量大,生产成本低。

药品生产:大量药品的制备过程中需要进行精馏纯化,例如乙醇、甲醇和其他有机溶剂。

精细化工:通过精馏技术,可以制造高品质化工产品,如纯度高的气氛氧化钯。

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