3-精馏原理

SHANDONGUNIVERSITY本节讨论：一、精馏原理二、连续精馏流程三、理论板的概念和恒摩尔流假设SHANDONGUNIVERSITY实验室蒸馏装置SHANDONGUNIVERSITY液汽BA01T思考苯和甲苯的混合液,一次部分汽化后,是否可以达到高纯度的分离？BfA,xfTAxLnq,AyV,nqTO虽yAxA但纯度不高bSHANDONGUNIVERSITY液汽BA01Tbxfx(y)x1y1x2y2一、精馏原理多次部分汽化、多次部分冷凝ydxwSHANDONGUNIVERSITYqn,L,1qn,L,0qn,V.0qn,V,1,qn,L,2qn,V,2,qn,L,3qn,V,3,q/n,L,1q/n,V,2q/n,L,2q/n,V,2q/n,L,3q/n,V,3多次部分汽化、多次部分冷凝示意图想想：采用如图所示装置实现物系的高纯度分离是否经济？SHANDONGUNIVERSITY多次部分汽化、多次部分冷凝可行性分析：•理论上：从热力学角度认为能获得较高纯度的易挥发组分和难挥发组分•实际过程：（1）收率低因产生大量的中间馏分（2）能耗大，设备庞杂设备重复量大SHANDONGUNIVERSITY减压精馏塔实物图SHANDONGUNIVERSITY二、精馏操作流程精馏塔精馏段提馏段塔顶冷凝器塔釜再沸器塔顶冷凝液馏出液回流液塔釜产品–釜液进料液–原料液进料板精馏段提馏段F,nqFxV,nqL,nqD,nqdx/V,nqW,nqwxD,nqL,nqW,nqF,nqSHANDONGUNIVERSITYSHANDONGUNIVERSITY三、板上的传热传质n-1nn+1Tn-1TnTn+1在第n板上相遇的两相：汽相：yn+1yn+1Tn+1xn-1液相：xn-1Tn-1两相互不平衡Tn+1Tn-1*1nx*1ny平平xn-1xn+1*yn+1yn-1*SHANDONGUNIVERSITY发生：①达两相平衡两相温度均为Tn两相组成yn～xn平②yn﹥yn+1,xn﹤xn-1结果：③Tn-1TnTn+1塔板的作用：提供汽、液传热传质的场所n-1nn+1Tn-1TnTn+1yn+1xn-1ynxn汽重组分，液轻组分，Q放热吸热SHANDONGUNIVERSITY全塔传热传质结果：H（塔高）T0浓度分布顶底轻↗温度分布顶底低塔内温度分布灵敏板重↘SHANDONGUNIVERSITY四、回流的作用：①每一块板需要的液相相邻的上一板最上一板塔顶②每一块板需要的汽相相邻的下一板最下一板塔釜（回流液）提供不平衡的气液两相气液两相传质的必要条件构成SHANDONGUNIVERSITY结论：精馏利用组分挥发度差异借助回流技术实现混合液分离的操作主体设备——精馏塔通过多次部分汽化和多次部分冷凝若在一塔内同时获得高纯度的A和B，需要具有精馏段和提馏段的完整精馏塔提供气液两相接触的场所：塔板或填料的表面SHANDONGUNIVERSITY思考在精馏塔的塔板上汽液两相接触时，若满足下列条件:(1)各组分的摩尔汽化潜热相等(2)气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略(3)设备保温良好，热损失可以忽略塔板上蒸汽冷凝的物质的量（mol）与液体汽化物的质的量(mol)是否相同?SHANDONGUNIVERSITY五、恒摩尔流假设1.气相精：提：2.液相精：提：kmol·h-1但不一定不一定V,3,V,2,V,1,V,nnnnqqqq////V,3,V,2,V,1,V,nnnnqqqqL,3,L,2,L,1,L,nnnnqqqq////L,3,L,2,L,1,L,nnnnqqqqV,nq/V,nqL,nq/L,nq