本章主要介紹蒸餾的基本原理(參考版)
2025-08-04 15:02本頁(yè)面
【正文】 。 萃取精餾中萃取劑的加入量一般較多，以保證各層塔板上足夠的添加劑濃度，而且萃取精餾塔往往采用飽和蒸汽加料，以使精餾段和提餾段的添加劑濃度基本相同。但不同的是要求萃取劑的沸點(diǎn)較原料液中各組分的沸點(diǎn)高得多，且不與組分形成恒沸液，容易回收。對(duì)夾帶劑的要求是：①夾帶劑應(yīng)能與被分離組分形成新的恒沸液，最好其恒沸點(diǎn)比純組分的沸點(diǎn)低，一般兩者沸點(diǎn)差不小于 10℃ ；②新恒沸液所含夾帶劑的量愈少愈好，以便減少夾帶劑用量及汽化、回收時(shí)所需的能量；③新恒沸液最好為非均相混合物，便于用分層法分離；④無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性，熱穩(wěn)定性好；⑤來(lái)源容易，價(jià)格低廉。恒沸精餾可分離具有最低恒沸點(diǎn)的溶液、具有最高恒沸點(diǎn)的溶液以及揮發(fā)度相近的物系。這一衡算結(jié)果與簡(jiǎn)單蒸餾時(shí)導(dǎo)出的式 124相似，此時(shí)需將式 124中的 y和 x用瞬時(shí)的 和 來(lái)代替，即 即 式中 —— 與釜液組成 相對(duì)應(yīng)的釜液量， kmol。然后，在每條操作線和平衡線間繪梯級(jí)，使其等于所規(guī)定的理論板層數(shù)，最后一個(gè)梯級(jí)所達(dá)到的液相組成，就是與 相對(duì)應(yīng)的 值，如圖片 140所示。 確定操作參數(shù) （ 1）確定操作過(guò)程中各瞬間的 和 的關(guān)系由于間歇精餾操作過(guò)程中回流比不變，因此各個(gè)操作瞬間的操作線斜率 都相同，各操作線為彼此平行的直線。在 圖上，由 、 和R即可圖解求得理論板層數(shù)，如圖片 139所示。根據(jù)最小回流比的定義，由 、 及汽液平衡關(guān)系可求出 ，即 式中 —— 與 呈平衡的汽相組成，摩爾分率。 間歇精餾理論板層數(shù)的確定原則與連續(xù)精餾完全相同。通常，當(dāng)釜液組成達(dá)到規(guī)定值后，即停止精確操作。聯(lián)合的方式可視具體情況而定。 間歇精餾有兩種基本操作方式：其一是用不斷加大回流比來(lái)保持餾出液組成恒定；其二是回流比保持恒定，餾出液組成逐漸減小。 (2) 對(duì)間歇精餾塔來(lái)說(shuō)，恒為塔底飽和蒸汽進(jìn)料，故間歇精餾塔只有精餾段。與連續(xù)精餾相比，間歇精餾具有以下特點(diǎn)： (1) 間歇精餾為非穩(wěn)態(tài)過(guò)程。 10－ 19 間歇蒸餾 間歇精餾又稱分批精餾。 第四節(jié) 其他蒸餾方式 10－ 18 水蒸氣蒸餾 對(duì)易于分解而又與水不互溶的物料進(jìn)行蒸餾時(shí)，為降低其沸點(diǎn)，可以應(yīng)用水蒸氣蒸餾；雖不易分解、但沸點(diǎn)較高的物料，如用間接水汽加熱，其壓力達(dá)不到要求時(shí)，也可以用水蒸氣蒸餾。 （ 3）然后利用圖片 1013或式 153計(jì)算全塔理論板層數(shù) N。 為了便于用計(jì)算機(jī)計(jì)算，圖中的曲線在 的范圍內(nèi)，可用下式表達(dá)，即 (153) 式中 式中 2. 求理論板層數(shù)的步驟 簡(jiǎn)捷法求理論板層數(shù)的步驟如下： （ 1）先按設(shè)計(jì)條件求出最小回流比 Rmin，并選擇操作回流比 R。這些條件是：組分?jǐn)?shù)目為 2~11；進(jìn)料熱狀況包括冷料至過(guò)熱蒸氣等五種情況； Rmin為 ~；組分間相對(duì)揮發(fā)度為 ~；理論板層數(shù)為 ~。由圖片 10－ 13可見(jiàn)，曲線左端延線表示在最小回流比下的操作情況，此時(shí)， 接近于零，而 接近于 1，即 ；而曲線右端表示在全回流下操作狀況，此時(shí) 接近 1（即 ）， 接近零，即 。橫坐標(biāo)為 ，縱坐標(biāo)為 。為此，回流比存在一優(yōu)化的問(wèn)題。 當(dāng) R適當(dāng)提高時(shí)，投資費(fèi)用很快下降為有限大小，總成本下降?？偝杀緸橥顿Y費(fèi)用和操作費(fèi)用之和。此工況下的回流比為該設(shè)計(jì)條件下的最小回流比Rmin。 當(dāng)回流比繼續(xù)減小，使兩操作線交點(diǎn)落在平衡曲線上，如圖 10－ 11中 E點(diǎn)所示。但因 R減小，使操作線交點(diǎn)向平衡移動(dòng)，導(dǎo)致過(guò)程傳質(zhì)推動(dòng)力減小，使得完成相同的分離要求所需理論板數(shù) N隨之增加，使塔增高。需要的理論板數(shù) N的減少，可降低塔的高度。=V(1q)F=(R+1)D(1q)F 能耗增加，氣相流量 V及 V39。然而由于 R的增加導(dǎo)致塔內(nèi)氣、液兩相流量增加，從而引起再沸器熱流提高。為此，完成相同分離要求，所需理論板數(shù)將會(huì)減少。 當(dāng)回流比增大時(shí)精餾段操作線斜率R/(R+1)增大，則精餾段操作線遠(yuǎn)離平衡線，如右圖中綠線所示。 1015 回流比得影響及選擇 回流比 R對(duì)設(shè)計(jì)的影響 回流比 R是精餾過(guò)程的設(shè)計(jì)和操作的重要參數(shù)。若研究某一板的效率由默弗里（ Murphree）效率來(lái)表示，如圖 10－ 10所示 圖 10－ 10單板效率示意圖 式中 EMV、 EML－分別為氣相或液相表示的第 n板默弗里效率 yn、 yn+1 －分別為第 n、 n+1板上實(shí)際氣相組成，摩爾分?jǐn)?shù)； xn、 xn1 －分別為第 n－１、 n板上實(shí)際液相組成，摩爾分?jǐn)?shù)； xn*、 yn* －分別為第 n板上氣、液相平衡組成，摩爾分?jǐn)?shù)。不能反映某一段、某一塔板上的效率。 設(shè)全塔實(shí)際塔板數(shù)為 Np，理論板數(shù) N，該塔的總板效率 ET 定義為： ET = N/Np 如果根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究、生產(chǎn)實(shí)踐或經(jīng)驗(yàn)估算，確定了總板效
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