化工原理--精餾(ppt54頁(yè))-在線瀏覽
2025-02-02 04:58本頁(yè)面
【正文】 BBBAAA xpxp ?? ??BBAABA xp xp?????BABABABBAA KKxx yyxPy xPy ????當(dāng)操作壓強(qiáng)不高 ， 氣相服從道爾頓分壓定律時(shí) ， 上式可改寫(xiě)為 1 雙組分溶液的氣液相平衡關(guān)系 相對(duì)揮發(fā)度 α 對(duì)雙組分物系有 yB=1yA， xB=1xA，代入并略去下標(biāo) A 可得 —— 相平衡方程 對(duì)理想溶液 ， 組分的揮發(fā)度 ? = po ， 所以 ? ?xxy11 ??? ??00BABApp?????? 值隨溫度變化相對(duì)較小 ， 在一定的溫度范圍內(nèi) ， 常取 ? 的平均值用于相平衡計(jì)算 。 BABAxxyy??若已知兩組分的相對(duì)揮發(fā)度 ， 可由上式確定汽液平衡組成 。xy?組分 A較 B易揮發(fā) ， 可以用蒸餾方法分離 1???時(shí) ， 揮發(fā)度差異愈大 ， 愈有利于蒸餾操作 。xy ?不能用普通蒸餾的方法分離混合液 。 2 平衡蒸餾與簡(jiǎn)單蒸餾 平衡蒸餾 1. 定義 平衡蒸餾是液體的一次部分汽化或蒸汽的一次部分冷凝的蒸餾操作。 閃蒸操作流程：一定組成的料液被加熱后經(jīng)節(jié)流閥減壓進(jìn)入閃蒸室，液體因沸點(diǎn)下降變?yōu)檫^(guò)熱而驟然汽化，汽化耗熱使得液體溫度下降，汽、液兩相溫度趨于一致，兩相組成趨于平衡。 閃蒸罐 D, yD, te yD 加熱器 F, xF, tF W, xW, te Q 減 壓 閥 xW t0 2 平衡蒸餾與簡(jiǎn)單蒸餾 平衡蒸餾 2. 物料衡算 總物料衡算 式中： F、 D、 W —— 進(jìn)料流率和出塔汽 .液相產(chǎn)物的流率 ， kmol/s； xF、 yD、 xW —— 料液組成以及出塔汽 、 液相產(chǎn)物的摩爾分?jǐn)?shù) 。 平衡蒸餾過(guò)程可認(rèn)為經(jīng)部分汽化或部分冷凝后所得的汽液兩相呈平衡，即 yD~xW 符合平衡關(guān)系。 ? ? WWD xxy 11 ??? ?? 平衡蒸餾與簡(jiǎn)單蒸餾 料液由進(jìn)料溫度 tF 升至 t0 需供給的熱量 Q 為 閃蒸后，料液溫度由 t0 降至平衡溫度 te，若不計(jì)熱損失，則料液放出的顯熱全部用于料液的部分汽化所需的潛熱，即 4. 熱量衡算 ? ?Fpm ttFCQ ?? 0? ?? ?FrqttFC epm ??? 10? ?pme Crqtt ??? 10通過(guò)以上諸式，在 q 為已知的條件下，由物料衡算與相平衡關(guān)系求得 yD、 xW 后，由溫度 組成相圖求 te，進(jìn)而求 t0。 分批加入蒸餾釜的原料液持續(xù)加熱沸騰汽化 ， 產(chǎn)生的蒸汽由釜頂連續(xù)引入冷凝器得餾出液產(chǎn)品 。 y 原料液 x 蒸氣 xD1 xD2 xD3 冷凝器 平衡蒸餾與簡(jiǎn)單蒸餾 1. 定義 任一時(shí)刻 ， 易揮發(fā)組分在蒸汽中的含量 y 始終大于剩余在釜內(nèi)的液相中的含量 x， 釜內(nèi)易揮發(fā)組分含量 x 由原料的初始組成 xF 沿泡點(diǎn)線不斷下降直至終止蒸餾時(shí)組成 xE， 釜內(nèi)溶液的沸點(diǎn)溫度不斷升高， 蒸汽相組成 y 也隨之沿露點(diǎn)線不斷降低 。 而精餾是一種多級(jí)分離過(guò)程 ， 即同時(shí)進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝的過(guò)程 ， 可使混合液得到幾乎完全的分離 。 此外 ， 混合液中組分間揮發(fā)度差異是精餾分離的前提和依據(jù) 。 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 。 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 。 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 。 精餾過(guò)程正是這二者的有機(jī)結(jié)合 。 3. 精餾原理 定義 圖 。 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。 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 。 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 。 . 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 。 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 操作線方程 對(duì)圖 611虛線范圍（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 Dn
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