简单蒸馏与闪蒸(正式版)
化工原理蒸馏精馏知识要点
三、操作线方程
1. 精馏段操作线方程
对如图划定范围作物料衡算 V=L+D 对易挥发组分衡算 Vyn+1=Lxn + DxD V, yn+1
D,xD
第n板
L, xn
Dx D L y n 1 x V V 令回流比 R=L/D xD R y n1 xn R1 R1
2. 恒摩尔溢流
精馏段内，每层塔板下降的溢流摩尔流量相等。 提馏段内，每层塔板下降的溢流摩尔流量相等
L1=L2=…=Ln=定值 （精馏段） L 1=L2=…=Ln=另一定值 （提馏段） 一定注意： 精馏段和提馏段下降的溢流分别不相等。 精馏段和提馏段上升的蒸汽分别不相等。 因为加料板加入原料液后使两段汽液两相流量发 生变化。 当各组分摩尔汽化焓相等，汽液接触良好且可忽 略显热(与汽化热比较)，保温良好且塔的热损失 可忽略时，恒摩尔流假定基本上成立。
露点
泡点
x或 y
0 P p A pB p 0 x p A A B (1 x A )
xA
0 P pB 0 p0 p A B
y A p0 A xA / P
对某一温度和总压，由这几式可求出xA，yA。 得出一系列的值后便可作出如前图所示的图来。 对于非理想溶液，计算很复杂。一般由实验得 出平衡数据。实验得出的平衡数据也是计算的 基础。
2. 相对挥发度(relative volatility)
溶液中两组分挥发度之比称相对挥发度,。通 常用易挥发组分挥发度作分子。
vA pA / x A vB pB / x B
石油蒸馏过程
绪论
石油是极其复杂的混合物，要从原油中提炼出燃料、润滑油和其他产品，炼油厂必须解决原 油的分割和各种石油馏份在加工过程中的分离问题。
蒸馏是炼油工业中一种最基本的分离方法。蒸馏过程和设备的设计是否合理，操作是否良好， 对炼油厂生产的影响很大。蒸馏操作可归纳为三种类型。 1、闪蒸－平衡汽化
由于石油是一个烃类的混合物，它的产品仍然是一个混合物，所以对它的分离精度要求不高。 一般石油精馏塔除塔顶和塔底有产品外，还有侧线产品，这样的塔我们把它叫复合塔，有关复合塔 的温度我们还将在此后的教学中给大家讲述。
原油精馏塔，塔底没有重沸器。它是通入水蒸汽，通过降低油气分压，使一部分带下来的轻 馏分蒸发，回到精馏段。
（5）关于闪蒸的说明 ① 在实际的生产中，闪蒸主要发生在闪蒸罐、蒸发塔的汽化段。前面我们说过，平衡汽化 必须有气液两相足够的接触空间和时间，这种情况的平衡汽化是一种理想状态。 ② 在实际生产中，并不存在真正的平衡汽化，但是在适当的条件下可以接近平衡，因此我们 在工程上近似地按平衡汽化处理。 ③ 平衡冷凝 平衡冷凝是平衡汽化的逆过程。将气相馏出物经过部分冷凝冷却后进入接受罐中进行汽液分 离，这种情况下，重组分冷凝为液相，而轻组分则仍为汽相，从而实现轻重组分的分离。例如催化 裂化分馏塔。 （6）平衡汽化和平衡冷凝的作用 它们都可以将混合物得到分离，气相中含有较多的轻组分（因轻组分的沸点低）；液相中含有 较多的重组分（因重组分的沸点高）；沸点或者饱和蒸汽压是烃类本身的性质，我们把它也叫做相 对挥发度，相对挥发度的大小是烃分子本身的性质。 2、简单蒸馏－渐次汽化 简单蒸馏是实验室或小型装置上常用于浓缩物料或粗略分割油料的一种蒸馏方法。 简单蒸馏： 液体混合物在蒸馏釜中被加热，在一定压力下，当温度达到混合物的泡点温度时，液体即开 始汽化，生成微量蒸汽。生成的蒸汽当即被引出并冷却后收集起来，同时液体继续加热，继续生成 蒸汽并被引出。这种蒸馏方式称为简单蒸馏或微分蒸馏。 （1）简单蒸馏的特点
第六章蒸馏PPT幻灯片课件
恒摩尔流的假定成立的条件： 各组分的摩尔汽化热相等 气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略 塔设备保温良好，热损失可忽略
22
二、物料衡算和操作线方程
1、全塔物料衡算
总物料 F D W
加热 苯和甲苯
苯（沸点低） 易挥发组分 冷凝
甲苯
难挥发组分
苯组成较高的产品
2
蒸馏在化工中的应用 原油蒸馏： 汽油、煤油、柴油及重油 混合芳烃蒸馏： 苯、甲苯及二甲苯 液态空气蒸馏： 液氧、液氮 2、特点 可直接得到所需产品 吸收、萃取等需外加其他组分 适用范围广，可分离液态、气态或固态混合物 蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离 操作耗能较大
yA
p
0 A
p
xA
k A 相平衡常数
y A k A x A 相平衡常数表示
的气液平衡关系
露点方程
yA
pA0 p
p
p
பைடு நூலகம்0 A
p
0 A
pB0
8
（3）以相对挥发度表示的气液平衡方程
挥发度
vA
pA xA
vB
pB xB
对于理想溶液，符合拉乌尔定律有
vA
p
0 A
vB
p
0 B
相对挥发度 易挥发组分的挥发度与难挥发组分的之比
4
二、两组分理想物系的气液平衡
1、气液平衡相图 温度—组成（t-x-y)图 饱和蒸气线t-y 饱和液体线t-x 液相区、过热蒸气区、气 液共存区
泡点温度 泡点线 露点温度 露点线
南京理工化工原理课件5 --蒸 馏
蒸 馏
第一节 概述
蒸馏是分离液体混合物的典型单元操 作。这种操
作是利用液体混合物中各组分挥发度不同的特性 而实现分离的目的。
蒸馏按操作是否连续可分为连续蒸馏和间歇蒸馏。
按蒸馏方法可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和
特殊精馏等。
按操作压强可分为常压、加压和减压精馏 。
第二节 两组分理想物系气液平衡
E NT NP 100%
3．塔高的确定
Z =（NP－1）·T H
二、塔径的计算
V
D
4
D 2u
4V u
5-5-8 两组分精馏的其它类型
（1）直接蒸气加热；
（2）多侧线进料或出料； （3）塔顶为分凝器； (4）回收塔。
一、直接蒸汽加热 总物料 : L′+V0=V′+W
易挥发组分
L′xm′+V0y0=V′ym+1′+Wxw
一、进料热状况的影响
A
B
冷液
泡点 饱和液体 气液混合 平衡
C
DLeabharlann 露点饱和蒸汽E 过热蒸汽
1.q与五种进料的关系
q
L L F
进料中液相所占的比例
L L qF
V V 1 q F
泡点进料
q 1
L´=F+L
V´=V
平衡进料
0 q 1
L´=qF+L
V´=V-(1-q)F
R R 1 xD R 1
yn 1
xn
xD
x
5.5.2
提馏段操作线方程推导
y
xD R 1
xW
ym 1 L' L W
'
chemcad教程
部分汽化得到分离
1．物料衡算 总物料：
F D W
F，D，W---原料液、气相、液相产品摩尔流量,kmol/s
易挥发组分： Fx Dy Wx F
xF，y，x---原料液、气相、液相产品的组成，摩尔分数
F F y 1 x xF D D
xF W D q q, 1 q y x F F q 1 q 1
苯(A)和甲苯(B)的饱和蒸气压和温度关系如表， 试利用拉乌尔定律和相对挥发度分别计算苯-甲 苯混合液在总压101.33kPa下的气液平衡数据,温 度－组成图
t /℃ 80.1 84 88 130 50.6 92 96 100 104 108 110.8
pAo/ kPa 101.3 113.6 pBo/ kPa 39.3 44.4
t---x线，液相组
成与平衡温度之
间的关系。饱和
液相线，泡点线
2）x-y 图
（1）y > x
（2）平衡线
气液两相浓度 差越大，溶液 越 易 分 离
离对角线越远，
§1.3 平衡蒸馏和简单蒸馏
1.3.1 平衡蒸馏（闪蒸）
操作过程：混合液 经加热器升温，使
温度高于分离器压
强下液体的沸点， 通过减压阀降压进 入分离器，此时过 热的液体混合物被
2. 精馏段操作线方程
总物料
V LD
易挥发组分
V yn1 L xn D xD
L D yn 1 xn xD V V L D yn 1 xn xD LD LD
L/ D D/D yn 1 xn xD ( L D) / D ( L D) / D
提馏段 L1 ' L2 ' L3 ' ... L ' constant
第六章 蒸馏
• 6.3.4 进料热状况——q 线方程
提馏段操作线不易确定，但可以通过两条操作 线的交点（轨迹）来确定（两点一线） 精馏段操作线：V yn+1=L xn+
D
xD…………………………A 提馏段操作线： L’ xn =V’ ym+1+ W xw……………………B
则交点轨迹：（V’－V）y＝（L’－L）x－（DxD＋ WxW）… C y L' L x F x 由全塔物料衡算： F xF=D xD+W xw ，（C）式为 28
21
6.3 双组分连续精馏塔的计算
• 6.3.1 全塔物料衡算
V
总物料： F=D+W 易挥发组分： F xF=D xD+W xw
应用见P263例7－1
原料液
馏出液 L
D , xD , ID
F , xF , IF
L’
V’ 釜残液 W , xW ,22W I
6.3 双组分连续精馏塔的计算
• 6.3.2 恒摩尔流的假设
5
6.1 双组分溶液的气液相平衡 6.1.1 溶液的蒸汽压与拉乌尔定律
条件：双组分理想溶液
pA p xA
0 A
p B p xB p (1 x A )
0 B 0 B
双组分理想溶液的气液相平衡关系式：
P p xA 0 pA p
P： 系 统 的 总 压 强
0 B 0 B
p yA xA P
饱和液体 气液混合 物 饱和蒸汽
IF<IL
IF=IL
q>1
q=1
+
无穷大
IL<IF<IV
IF=IV
化工原理 第六章 蒸馏(传质过程)
t
121.9℃
X=0.383
负偏差
x y
x y
y
y
x
x
19
挥发度与相对挥发度
挥发度：表示某种溶液易挥发的程度。 若为纯组分液体时，通常用其当时温度下饱和蒸 气压PA°来表示。 若为混合溶液时，各组分的挥发度，则用它在一 定温度下蒸气中的分压和与之平衡的液相中该组 分的 摩尔分数之比来表示， vA = pA / xA vB = pB / xB
演示
37
xn
xn 1 yn 1 yn
第四节 双组分连续精馏计算
38
物料衡算
F—原料(液)摩尔流量，kmol/h； D—馏出液摩尔流量，kmol/h； W—釜残液摩尔流量，kmol/h； 总物料衡算 易挥发组分的物料衡算
D xD F xF
F D W
D F ( xF xW ) xD xW
xn 1
n 1
yn xn yn 1
n
n 1
T-x(y) 图
t 假设蒸汽和液体充分接触，并在离 n 1 开第 n 层板时达到相平衡，则 yn 与 xn t n t n 1 平衡，且yn>yn+1，xn<xn-1。
这说明塔板主要起到了传质作用， 使蒸汽中易挥发组分的浓度增加， 同时也使液体中易挥发组分的浓度 减少。
t5 t4 t3 t2 t1
E D
C
B A
x（y）
温度-组成图（ t-x-y 图）
12
上述的两条曲线将tx-y图分成三个区域。
液相线以下的区域 代表未沸腾的液体, 称为液相区 气相线上方的区域 代表过热蒸气,称为 过热蒸气区； 二曲线包围的区域 表示气液同时存在, 称为气液共存区。
简单蒸馏与平衡蒸馏
➢ 非定态过程：轻组分含 量减少，釜温升高，一定 程度即停止，原料浪费
➢ 沸点差较大的混合液或 含有复杂组分的混合溶液 的预分离
ห้องสมุดไป่ตู้
平衡蒸馏
➢ 又称闪蒸 ➢ 原料液一次部分汽化, 塔 顶与塔底产品呈平衡状态
➢ 分离效果不如简单蒸馏， 但为连续操作，用于大批 量生产且只需粗分的场合
平衡蒸馏
原料液的浓度为xF，在 加热器加热到A点，其温度为 t，压强为p1，此时液体仍处 于液相区，经过节流阀，压 强降低到p2，A点处于p2压强 下t-x-y图的两相区，液体发 生自蒸发，经一次部分汽化， 得到相互平衡的气相浓度y和 液相浓度x。
精馏技术 ---简单蒸馏与平衡蒸馏
简单蒸馏
工业简单蒸馏流程
简单蒸馏只能使混合液部分分离， 且生产能力低，它主要用于以下几个
方面： （1）被分离组分间挥发度相差
很大的溶液； （2）小规模生产，分离要求不
高； （3）大宗混合液的粗分离； （4）精馏前的预处理。
简单蒸馏
➢ 瞬间气液平衡
➢ 泡点露点一直变化
闪蒸原理
闪蒸原理闪蒸和蒸馏不同，在闪蒸过程中没有热量加入。
其原理很简单，物质的沸点是随压力增大而升高，那么是不是压力越低，沸点就越低呢。
那好，这样就可以让高压高温流体经过减压，使其沸点降低，进入闪蒸罐。
这时，流体温度高于该压力下的沸点。
流体在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离。
使流体达到气化的设备不是闪蒸罐，而是减压阀。
闪蒸罐的作用是提供流体迅速气化和汽液分离的空间。
可以看出闪蒸也是有代价的，就是牺牲压力能量。
一句话，闪蒸就是通过减压，是流体沸腾，而产生汽液两项。
建立一个新的压力等级下的汽液平衡。
多用于纯物质。
闪蒸, "FLASHING", 确实是从减压导致的汽液分离现象引申出的形象词汇, 如8楼的描述. 不过其严格定义适用的范围远不止此. 比较严格的定义是从一个热力学平衡态到下一个热力学平衡态变化的计算. 因此, 如果两个热力学状态的变化只有压力的降低, 并无内外功的交换和热的交换, 那的确与8楼描述的现象类似, 也是最容易想象的过程, 也是该词汇导出的源头. 实际上, 塔的蒸馏计算中, 每一块理论板都要进行这样的闪蒸计算, 不过此时一般的名称叫"平衡级"计算, 理论上更严格一些, 而其计算的内容是完全一样的. 每一个严格的或"闪蒸"计算或"平衡级"计算, 都必须满足以下三大平衡:质量平衡, 能量平衡和相平衡. 因此, 一个标准的"闪蒸"计算模块,既可处理压力的变化(升高或降低), 也可处理热的交换和功的交换. 内外功的交换和热量交换主要反映在能量平衡中, 质量平衡和相平衡则主要确定汽化分率和汽液相组成. 此外, "闪蒸"计算还有一个非常重要和有难度的任务, 是判断您指定的状态是否处于汽液两相, 还是仅汽相或仅液相. 而且, 液液平衡的计算一般也需要"闪蒸"计算承担, 当然有些软件单拿出来,因为计算难度更高. 以上对"闪蒸"的描述仅一家之言, 不是非常严谨, 但相对更准确一些. 总之, 不管您用PROII, ASPEN或HYSIS, 闪蒸"计算着实为其最基础的核心.闪蒸原理(2009-11-13 09:14:35)转载分类：工程技术标签：科技文化根据亨利定律P=EX，不同温度与分压下气相溶质在液相溶剂中溶解度不同。
蒸馏与精馏原理
第二节 蒸馏与精馏原理
一、简单蒸馏
Simple distillation 二、平衡蒸馏
Equilibrium distillation
2018/8/10
一、简单蒸馏（ Simple
1、流程及原理
distillation）
2018/8/10
简单蒸馏是一个非稳态过程。
x2 ...... xn 1 xn xn 1 ......
t1 t2 ......tn 1 tn tn 1 ...
y1 y2 ...... yn yn 1 ...
2018/8/10
有回流和无回流时的对比图
2018/8/10
塔板——中间再沸器和中间部分冷凝器
（3）塔底再沸器（蒸馏釜）加热液体产生蒸汽，与下降液
体逆流接触，塔底连续排出部分液体，作为塔底产品。
2018/8/10
过程分析
（1）加料口位置以上
传质过程
上升蒸汽中的重组分 液相
回流液中的轻组分 汽相
结果：轻组分浓度 y ，
除去上升蒸汽中重组分 称精馏段。
2018/8/10
（2）加料口位置以下
度的易挥发组分
2018/8/10
tf
t2
t1
x1
y1 x2
y2
y f y1 y2
y f ＜y1＜y2
2018/8/10
多次部分汽化分离示意图
2018/8/10
3、精馏是多次部分汽化与多次部分冷凝的联合操作
•精馏塔由若干块塔板构成，每块塔板均为理论板，其上温
度为泡点 ；
•人为地安排 x1 则液体的温度
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（示范文本）
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审核：_______________
单位：_______________
简单蒸馏与闪蒸(正式版)
简单蒸馏与闪蒸(正式版)
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一、简单蒸馏
简单蒸馏是一种间歇操作，其设备流程如图
10—14所示。
原料液直接加入蒸馏釜至一定量后停
止，蒸馏釜内料液在恒压下以间接蒸汽加热至沸腾汽
化，所产生的蒸汽从釜顶引出至冷凝器全部冷凝作为
塔顶产品送入产品贮罐，由蒸馏原理知，其中易挥发
组分的浓度将相对增加。
当釜中溶液浓度下降至规定
要求时，即停止加热，将釜中残液排出后，再将新料
液加入釜中重复上述蒸馏过程。
随着蒸馏过程的进
行，釜内溶液中易挥发组分含量愈来愈低，随之产生
的蒸汽中易挥发组分含量也愈来愈低。
生产中往往要
求得到不同浓度范围的产品，可用不同的贮槽收集不同时间的产品。
二、闪蒸
闪蒸亦称为平衡蒸馏，其流程如图10—15所示。
混合液通过加热器升温(未沸腾)后，经节流阀减压至预定压强送人分离室，由于压强的突然降低，使得由加热器来的过热液体在减压情况下大量自蒸发，最终产生相互平衡的气液两相。
气相中易挥发组分浓度较高，与之呈平衡的液相中易挥发组分浓度较低，在分离室内气、液两相分离后，气相经冷凝成为顶部产品，液相则作为底部产品。
闪蒸和简单蒸馏都是直接运用蒸馏原理进行初步组分分离的一种操作，分离程度不高，可作为精馏的预处理步骤。
这两种蒸馏过程的流程、设备和操作控制都比较简单，但因其分离程度很低，不能满足高纯
度的分离要求。
因此，主要用来分离沸点相差较大或分离要求不高的场合。
要实现混合液的高纯度分离，需采用精馏操作。
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