化工原理下1-2平衡蒸馏

回顾：蒸馏过程的分类•1）按操作流程间歇蒸馏、连续蒸馏•2）按蒸馏方式简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏•3）按操作压强常压、减压、加压蒸馏•4）按混合物中的组分数双组分精馏、多组分精馏1.3.1平衡蒸馏（闪蒸）既可以间歇又可以连续方式进行特点：低温沸腾，放出的显热作为气化的潜热。适用于：粗略分离的物料；轻组分含量不高。相对挥发度很大。（1）流程：FDWQTtexFtFyxP（2）平衡蒸馏原理(3)特点①连续操作；②组成和温度恒定不变；③气、液两相平衡。温度和压力对平衡蒸馏的影响(4)平衡蒸馏的计算物料衡算：WDFWxDyFxFFFFxDFxDFDxDFFxDWxFxy)1(/])([/)(（汽化率）令eF/D（液化率）则qF/WFxqxqqy111FDWQTtexFtFyxP——操作性方程热量衡算：)(FptTFcQ节流后进入分离器，物料放出的显然等于部分汽化所需潜热FDWQTtexFtFyxP换热器热交换:FrqtTFcep)1()(pecrqtT)1(则离开换热器的物料温度:气液相平衡关系xxy)1(1对于二元体系的平衡体系，自由度为2，当体系的压力P确定后，只有一个自由度，当体系温度再确定后，体系组成就确定了，即：FDWQTtexFtFyxP)(xfte给定压力与汽化率，可用图解法方便地确定闪蒸后的两相组成。Fxqxqqy111——操作性方程xxy)1(1——相平衡方程平衡蒸馏中，q为恒定值，在x-y图上为过点（xF.xF），斜率为q/(q-1)的直线。图解过程：1.3.2简单蒸馏（1）流程(2)特点①间歇操作过程是一动态过程；②易挥发组分更多地传递到气相中去，釜液温度不断升高；③产品与釜液组成随时间而改变(降低）；④瞬时蒸气与釜中液体处于平衡状态。适用于：1.沸点差较大的混合液；2.分离要求不高的粗加工过程。(3)简单蒸馏的计算L——釜内液相量；x——任一时刻液相组成；dL——d时间内蒸发的釜液量；经过时间d后，釜液量为L-dL、组成为x-dx；dD——d时间内移出的蒸汽量，其组成为y；y与x呈平衡关系。则：对d时间内做物料衡算ydDdxxdLLLxdLdD))((忽略dxdL，整理得：xydxLdLxydxLdLFxxxydxWF2ln积分，上限：L=F，x=xF下限：L=W，x=x2代入相平衡关系蒸馏产品的平均组成设L1和L2分别为“1”、“2”时刻的釜液量，kmolx1和x2分别为“1”、“2”时刻釜液摩尔浓度D为蒸馏产品量，kmol221121xLxLxDLLDDDxLxLxD2211xWyDxFt3211’2’3’多次部分汽化和部分冷凝可分别得到较纯的轻重组分F,xFD,yDW,xW重复单级操作，流程复杂，能耗大，中间产品多，产品收率低1.4精馏原理多次部分汽化和冷凝联合操作——精馏塔xWyDxFt1’2’3’123D,yDF,xFW,xWD,yDF,xFW,xW塔设备——板式塔、填料塔•下一层板（n+1）上升蒸气：Vn+1，yn+1，tn+1•上一层板（n-1）下降的液体：Ln-1,xn-1，tn-1第n块板的情况进入物流（准备接触的两相）tn+1tn-1：传热xn-1x*n+1（与yn+1呈相平衡）：传质塔板上的传质与传热第n块板的情况离开物流第n板上升蒸气：Vn，yn，tn第n板下降液体：Ln，,xn，tnXnxn-1，ynyn+1使重组分进入液相，浓度增高使轻组分进入气相，浓度增加传质结果塔板上的传质与传热理论板通过理论板上的传质，使离开该板的上升蒸气（Vn，yn）与下降液体（Ln，,xn）呈相平衡精馏操作必要条件上升蒸气——气相回流——再沸器下降液体——液相回流——冷凝器精馏操作的基本流程：塔、再沸器、冷凝器精馏过程的回流•回流包括：塔顶液相回流、塔底气相回流•回流的作用：提供不平衡的气液两相，提供传质的必要条件；通过回流带入热量和“冷量”，维持塔内的温度分布。精馏原理的文字描述从塔顶下降的液相与从塔底上升的气相，在塔板(或填料)上接触，进行多次部分气化和部分冷凝的传热传质过程；热量从气相传到液相，轻组分从液相传到气相，重组分从气相传到液相；塔顶气相成为高纯度的轻组分，塔底的液相成为高纯度的重组分，从而实现了混合液的分离。从塔的温度分布去理解精馏原理塔内的温度如何分布？不同的温度对气、液的组成有什么影响？如何才能保持塔内的温度分布？