天津大學化工分離工程教案第3章多組分精餾和特殊精餾(參考版)
2025-02-24 14:57本頁面
【正文】 （ 1）共沸精餾中加入的共沸劑必須與原溶液中的一個或 幾個組分形成共沸物，而萃取精餾中的溶劑無此限 制，共沸劑的選擇范圍相對較窄； （ 2）共沸精餾中共沸劑以汽態(tài)離塔，消耗的潛熱較多， 萃取精餾中萃取劑基本不變化，因此共沸精餾的能 耗一般比萃取精餾大； （ 3）在同樣壓力下，共沸精餾的操作溫度通常比萃取精 餾低，故共沸精餾更適用于分離熱敏性物料； （ 4）共沸精餾可連續(xù)操作，也可間歇操作，萃取精餾一 般只能連續(xù)操作。 乙醇－水－苯共沸點： ℃ ；共沸組成：乙醇 ；水 ；苯 。 65 四、共沸精餾的計算 共沸物精餾體系非理想性強 、 組分多 、 變量多 ， 不宜使用簡捷法 ， 而嚴格計算也變得非常復雜 。 圖 333 分離非均相共沸物的流程 64 （三）其他 均相共沸物需要用萃取等方法來分離 。 62 三、共沸精餾流程 （ 一 ） 雙壓精餾 如果壓力變化明顯影響共沸組成 ， 則采用兩不同壓力操作的雙塔流程 ， 可實現(xiàn)二元共沸物完全分離 。 聯(lián)立求解上述三式 ， 可得到共沸溫度 （ 共沸壓力 ）和液相組成 。 二元系 （ 1）二元均相共沸物 系統(tǒng)壓力不高時 ， 汽相視為理想氣體： ssssPPPPPPKK221122112112 //????? ???共沸點處： 112 ??58 即： 或 —— 計算方程 ？ 已知總壓 P， 如何求共沸組成 x和共沸溫度 T 12211 ?ssPP??ssPP1221 ???4） 代入： —— 校核方程 )1(122111 xPxPP ss ??? ??1） 假定 T； 2） 計算 P1S和 P2S； 3） 由 ?1＝ f(x1,T,P)、 ?2＝ f(x1,T,P)和 ?1/?2= P1S/P1S計算 x1； 5） 如上式成立 ， 則結束計算 ， 如不成立 ， 則假定新的 T， 繼續(xù)試差計算 。 一、共沸物的特性與其組成的計算 二、共沸劑的選擇 三、共沸精餾流程 四、共沸精餾的計算 五、共沸精餾與萃取精餾比較 57 一、共沸物的特性與其組成的計算 對于共沸物 ， 混合物的蒸汽壓－組成曲線上之極值點相當于汽 、 液平衡相的組成相等 。 作業(yè)： p164 第 9題 55 五、萃取精餾實例 環(huán)乙烷對苯的相對揮發(fā)度 環(huán)己烷－苯的萃取精餾分離 萃取劑：糠醛 O CHO糠醛組成， x 0 ?環(huán)乙烷／苯 56 共沸精餾 共沸精餾又稱恒沸精餾。 適于用嚴格計算法 （ 見第 6章 ） 。 SS xx ?SS xx ?溶劑在塔釜中濃度有明顯躍升。 F S D W n n+1 n1 m1 m+1 m SDLV nn ???? 1提餾段 的汽相流率： SWLV mm ????? ? 151 （ 2）塔內溶劑含量分布 精餾段 物料衡算： 假定： 1）恒摩爾流； 2） （ xS)D=0 F S D W n n+1 n1 m1 m+1 m ss LxSVy ??DLSV ??? （ 326） （ 341） 溶劑與原溶液之間的汽液平衡關系： sss xxy)1(1 ??? ?? （ 342） )1/()1/(ssssxxyy???? 溶劑對非溶劑的相對揮發(fā)度 將（ 326）式和（ 341）式代入（ 342）消去 V和 yS： 52 表示了溶劑含量與溶劑加入量、溶劑對非溶劑的相對揮發(fā)度以及塔板間液相流率的關系。 ③ A 液相流率越往下越大。 F S D W n n+1 n1 m1 m+1 m 48 對溶劑作物料衡算： 設 Sn=Ln(xS)n，即 n板下流液體中溶劑的流率： ② 各板下流之溶劑流率均大于加入的溶劑流率， 且 溶劑揮發(fā)度越大，差值也越大。 44 （ 2）溶劑的選擇 1）沸點要較組分的高； 2）與被分離物系有較大的溶解度； 3）一般溶劑濃度 60%，所以成本要低； 4）污染小，環(huán)境友好。 常壓下的相對揮發(fā)度： ssssPPPPPPKK221122112112 //????? ???液相活度系數(shù)可由三組分 Margules方程求算： ? ?? ? ? ?ssSSSAAxxxA 2111221 211ln ???????????????????組分 1的脫溶劑濃度 x1’=x1/(x1+x2) 代入 42 代入相對揮發(fā)度的表達式，可得有溶劑存在下組分 1和 2間的相對揮發(fā)度： ? ?? ? ? ?ssssTsss AAxxxApp2111221 211lnln3???????????????????三組分物系的泡點溫度 無溶劑 S時， xS＝ 0，則二組分體系的相對揮發(fā)度： ? ?11221 21lnln2xA
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