化工原理--精餾(ppt54頁(yè))(編輯修改稿)
2025-01-19 04:58 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （ 1）分離過(guò)程得到許多中間餾分，如圖中的組成為 等液相產(chǎn)品，因此最后純產(chǎn)品的收率就很低； （ 2）設(shè)備龐雜，能量消耗大。 圖 多次部分氣化的 txy圖 今以右圖中的第 1級(jí)為例 xF y2` y2 y1 x1 x2 x2` 如果冷凝和氣化的溫度選擇恰當(dāng) ， 可使 x2和 y2`較為接近 。 這樣 ， 將 x2和 y2`相 混合 ,......， 其結(jié)果不但消除了中間產(chǎn)品 ， 且提高了最后產(chǎn)品的收率 。 傳質(zhì) 第 2級(jí) 第 1級(jí) 第 0級(jí) 同時(shí) ， 由圖還可以看出 ， x2和 y2`直接混合時(shí) ， 由于液相溫度低于氣相溫度 ， 因此高溫的蒸氣 y2` 將 加熱 低溫的液體 x2， 而使液體部分氣化 ， 蒸氣自身則被部分冷凝 。 傳熱 由此可見(jiàn) ， 不同溫度且互不平衡的氣液兩相接觸時(shí) ， 必然會(huì)同時(shí)產(chǎn)生傳熱 和 傳質(zhì) 的雙重作用 ， 所以使上一級(jí)的液相回流 （ 如液相 x2） 與下一級(jí)的氣相 （ 如氣相 y2`)直接接觸 ， 就可以將圖 示的分離流程 ， 從而省去了逐級(jí)使用的中間加熱器和冷凝器 。 圖 無(wú)中間產(chǎn)品的 多次部分 氣化的分離示意圖 3 精餾原理 混合液體連續(xù)或多次部分汽化 ， 液相組成沿 tx(y) 相圖的泡點(diǎn)線(xiàn)變化 ， 可得難揮發(fā)組分含量很高而易揮發(fā)組分含量很低的釜液 。 混合蒸汽連續(xù)或多次部分冷凝 ， 蒸汽組成沿 tx(y) 相圖的露點(diǎn)線(xiàn)變化 ， 可得到易揮發(fā)組分含量很高而難揮發(fā)組分含量很低的蒸汽 。 精餾過(guò)程正是這二者的有機(jī)結(jié)合 。 精餾： 據(jù)揮發(fā)度不同 ， 將混合液 ， 在精餾塔中同時(shí)多次進(jìn)行部分氣化和部分冷凝 ， 使其分離成幾乎純態(tài)組分的過(guò)程 。 3. 精餾原理 定義 圖 。 塔中各級(jí)的易揮發(fā)組分 濃度 由上至下逐級(jí)降低 ， 而溫度 逐步增高 。 當(dāng)某級(jí)的濃度與原料液的濃度相同或相近時(shí) ， 原料液就由此級(jí)進(jìn)入 。 圖 精餾塔模型 圖 ， 由精餾塔模型轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際精餾塔的一段 。 圖 精餾塔的一段 精餾塔的操作情況 精餾操作在直立圓形的精餾塔內(nèi)進(jìn)行 . 塔內(nèi)裝有若干層塔板或充填一定高度的填料 , gl 兩相在塔板上接觸同時(shí)進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱過(guò)程 . 3 精餾原理 圖 n層板上的操作情況 . 進(jìn)入第 n板的氣相濃度和溫度分別為 yn+1和 tn+1， 液相的濃度和溫度分別為 xn1和 tn1。 二者互不平衡 , tn+1tn1 xn1大于與 yn+1成平衡的液相組成xn+1*存在溫度差和濃度差 傳質(zhì)和傳熱 . 其結(jié)果 : 圖 泡罩塔的操作情況 1) 氣相部分冷凝 , 使其中難揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入到液相中； 2) 氣相冷凝放出潛熱傳給液相 , 使其部分氣化 , 其中的部分易揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入到氣相 , 結(jié)果 : xnxn1,ynyn+1。 實(shí)際操作的精餾塔 ， 從塔底引入上升蒸汽 ， 從塔頂引入回流液體 。 造成汽液兩相狀態(tài) ， 以保證精餾過(guò)程穩(wěn)態(tài)操作 。 3 精餾原理 精餾流程 圖 連續(xù)精餾流程 典型的連續(xù)精餾流程如圖 .預(yù)熱到一定溫度的原料液送入精餾塔的進(jìn)料板 ,在每層塔板上 , 回流液體與上升蒸氣互相接觸 , 進(jìn)行熱和質(zhì)的傳遞 . 塔頂冷凝器的作用 : 獲得塔頂產(chǎn)品及保證有 適宜的液相回流 .再沸器的作用 : 提供一定量的上升蒸氣流 . 提餾段 精餾段 進(jìn)料板 4. 雙組份連續(xù) 精餾的計(jì)算 恒摩爾流假設(shè) 所謂理論板 ， 是指在其上氣液兩相都充分混合 ， 且傳熱及傳熱過(guò)程阻力為零的理想化塔板 。 宏觀(guān)表現(xiàn)為：兩相溫度相同；離開(kāi)塔板的汽液兩相成平衡 。 . 恒摩爾流假定 :對(duì) 整個(gè)精餾塔 , 每層板上升蒸汽摩爾流率相等 ，每層板下降液體摩爾流率相等 。 VVVV m ???? ?121 ? LLLLL m ????? ?1210 ? 由于精餾過(guò)程是涉及傳熱和傳質(zhì)的過(guò)程 ,相互影響的因素較多 , 引入恒摩爾流假定 , 使得連續(xù)精餾過(guò)程計(jì)算大大簡(jiǎn)化 。 理論板假設(shè) 4 雙組份連續(xù) 精餾的計(jì)算 物料衡算和操作線(xiàn)方程 全塔物料衡算 圖 610所示 , 對(duì)穩(wěn)定操作的連續(xù)精餾塔 ,料液加入量必等于塔頂和塔釜產(chǎn)品量之和 . 總物料衡算 WDF ??易揮發(fā)組分物料衡算 WDF WxDxFx ??4 雙組份連續(xù) 精餾的計(jì)算 操作線(xiàn)方程 對(duì)圖 611虛線(xiàn)范圍（包括精餾段第 n+1板和冷凝器在內(nèi)）作物料衡算 , 以單位時(shí)間為基準(zhǔn)： 111 ????? RxxRRy Dnn1)精餾段操作線(xiàn)方程 塔頂全凝 ： V=L+D=(R+1)D Dnn DxLxVy ???1回流比 ： R=L/D 4 雙組份連續(xù) 精餾的計(jì)算 精餾段操作線(xiàn)方程的物理意義 : 在一定的操作條件下 ， 精餾段內(nèi)自任意第 n層塔板下降的液相組成 xn與其相鄰的下一層塔板上升的蒸汽組成 yn+1之間的關(guān)系 。 2)提餾段操作線(xiàn)方程 對(duì)圖 612虛線(xiàn)范圍 （ 包括提餾段第 m板以下塔段和塔釜在內(nèi) ） 作物料衡算： VWxxVLy Wnn ??????1 提餾段操作線(xiàn)方程的物理意義 : 在一定的操作條件下 , 提餾段內(nèi)自任意第 n板下降的液相組成 xn與其相鄰的下一層塔板上升的蒸汽組成 yn+1之間的關(guān)系 . Wnn WxyVxL ???? ?1提餾操作線(xiàn)： c點(diǎn)： （ xW， xW） 截距： WxW /V’ 3) 操作線(xiàn)方程在 xy圖上的畫(huà)法 精餾操作線(xiàn)： a點(diǎn)： ( xD， xD） 截距： xD /(R+1) x y 0 xD a b xW c d e 1?RxDVWxW??111 ????? RxxRRy Dnn精餾段操作線(xiàn)方程 VWxxVLy Wnn ??????1提餾段操作線(xiàn)方程 4
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