《化工原理蒸馏》PPT课件.ppt

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1、nxn-1yn+1ynxn一、一、塔板效率与实际塔板数塔板效率与实际塔板数1单板效率单板效率EmV、EmL 1-3-5 塔径与塔高的计算塔径与塔高的计算2全塔效率全塔效率ET 与实际塔板数与实际塔板数理论板理论板即离开诸板的气液两相达到了气液平衡即离开诸板的气液两相达到了气液平衡状态。但实际情况是除了塔釜的再沸器相当于一状态。但实际情况是除了塔釜的再沸器相当于一块理论板外，塔内其余各板，都起不到一块理论块理论板外，塔内其余各板，都起不到一块理论板的作用。板的作用。v流动状况：流动状况：汽、液相的流速汽、液相的流速v物性参数：物性参数：主主要要为为汽汽液液两两相相的的物物性性如如密密度度、粘粘度

2、度、表面张力、相对挥发度、扩散系数等；表面张力、相对挥发度、扩散系数等；v塔板结构参数：塔板结构参数：主主要要为为塔塔板板的的结结构构如如塔塔板板型型式式、板板间间距距、板上开孔和排列情况等；板上开孔和排列情况等；v操作参数：操作参数：温度、压力等。温度、压力等。影响塔板效率的因素：影响塔板效率的因素：nxn-1yn+1ynxn一般在实际工作中，塔板效率由一般在实际工作中，塔板效率由实验测定，在缺乏实验数据时也实验测定，在缺乏实验数据时也可以选择某些经验公式进行计算。可以选择某些经验公式进行计算。.实际板层数实际板层数 理论塔板数可以是整数也可以不是整数，但实理论塔板数可以是整数也可以不是整数

3、，但实际塔板数必须是整数，当求出的不是整数时必须进际塔板数必须是整数，当求出的不是整数时必须进行圆整。行圆整。二、塔高的计算二、塔高的计算 在此，塔高指的是塔内的有效高度，即安在此，塔高指的是塔内的有效高度，即安装塔板的高度。装塔板的高度。实际塔高中还包括塔釜、塔顶的高度，加实际塔高中还包括塔釜、塔顶的高度，加料板处及开人孔、手孔等处的板间距也需要料板处及开人孔、手孔等处的板间距也需要另做调整。另做调整。.板式塔的有效塔高：板式塔的有效塔高：影响影响HETP的因素：的因素：物性参数、结构参数和操作参数、填料性质物性参数、结构参数和操作参数、填料性质2.填料塔的填料层高度：填料塔的填料层高度：v

4、塔的有效高度计算途径：v板式塔：v填料塔：先计算等板高度HETP（效能相当于一层理论板的高度）三、塔径的计算三、塔径的计算注意：塔径往往需要将精馏段和提馏段分段计算。其中的蒸汽注意：塔径往往需要将精馏段和提馏段分段计算。其中的蒸汽 体积流量应为每段塔内蒸汽的平均流量。体积流量应为每段塔内蒸汽的平均流量。计算出来的值需要进一步园整为标准尺寸。计算出来的值需要进一步园整为标准尺寸。V:摩尔流量，摩尔流量，kmol/s为体积流量，即 1精馏段Vs的计算2提馏段Vs 的计算 若已知提馏段的摩尔流量 V(kmol/h）,则可按 前述同样方法计算提馏段的体积流量。1-3-6 连续精馏的热量衡算连续精馏的热

5、量衡算一、全凝器一、全凝器v如图作热量衡算，以单位时间为基准，并忽略热损失，则二、再沸器二、再沸器如图对再沸器作热量衡算，以单位时间为基准式中 r加热蒸汽的汽化热，kJ/kg；Wh加热介质消耗量kg/h。1-3-7 精馏塔的操作和调节精馏塔的操作和调节v保持定态操作的条件是保持定态操作的条件是:在连续定态和最经济条件下处理更多的原料液,达到预定的分离要求(规定的xD和xW)或组分的回收率。v精馏塔操作的基本要求精馏塔操作的基本要求:1、塔压稳定；2、进出塔系统的物料量平衡和稳定；3、进料组成和热状况稳定；4、回流比稳定；5、再沸器和冷凝器的传热条件稳定；6、塔系统和环境间散热稳定。精精馏塔的塔

6、的产品品质量控制和量控制和调节：1.物料平衡的影响和制约2.回流比的影响3.进料组成和进料热状况的影响4.精馏塔的温度分布1-4 其它类型的蒸馏和精馏方式其它类型的蒸馏和精馏方式一一.平衡蒸馏装置与流程平衡蒸馏装置与流程 平衡蒸馏又称闪蒸，是一种连续、稳态的单平衡蒸馏又称闪蒸，是一种连续、稳态的单级蒸馏操作。被分离的混合液先经加热器加级蒸馏操作。被分离的混合液先经加热器加热，使之温度高于分离器压力下料液的泡点，热，使之温度高于分离器压力下料液的泡点，然后通过减压阀使之压力降低至规定值后进然后通过减压阀使之压力降低至规定值后进入分离器。过热的液体混合物在分离器中部入分离器。过热的液体混合物在分离

7、器中部分汽化，将平衡的汽、液两相分别从分离器分汽化，将平衡的汽、液两相分别从分离器的顶部、底部引出，即实现了混合液的初步的顶部、底部引出，即实现了混合液的初步分离。分离。流程流程：二、简单蒸馏装置与流程二、简单蒸馏装置与流程 简单蒸馏又称微分蒸馏，是一种间歇、单简单蒸馏又称微分蒸馏，是一种间歇、单级蒸馏操作。随着蒸馏过程的进行，釜液中级蒸馏操作。随着蒸馏过程的进行，釜液中易挥发组分的含量不断降低，与之平衡的汽易挥发组分的含量不断降低，与之平衡的汽相组成（即馏出液组成）也随之下降，釜中相组成（即馏出液组成）也随之下降，釜中液体的泡点则逐渐升高。当馏出液平均组成液体的泡点则逐渐升高。当馏出液平均组

8、成或釜液组成降低至某规定值后，即停止蒸馏或釜液组成降低至某规定值后，即停止蒸馏操作。在一批操作中，馏出液可分段收集，操作。在一批操作中，馏出液可分段收集，以得到不同组成的馏出液。简单蒸馏多用于以得到不同组成的馏出液。简单蒸馏多用于液体混合物的初步分离。液体混合物的初步分离。流程：流程：v平衡蒸馏和简单蒸馏为平衡蒸馏和简单蒸馏为单级单级分离过程，即仅分离过程，即仅对液体混合物进行一次对液体混合物进行一次部分部分汽化和冷凝，故汽化和冷凝，故只能对液体混合物进行只能对液体混合物进行初步初步地分离。若使液地分离。若使液体混合物得到几乎完全的分离，必须进行多体混合物得到几乎完全的分离，必须进行多次部分汽

9、化和冷凝，即精馏。次部分汽化和冷凝，即精馏。三、间歇精馏三、间歇精馏v间歇精馏又称间歇精馏又称分批精馏分批精馏。在间歇精馏过程中，被处。在间歇精馏过程中，被处理物料一次加入精馏釜中，然后加热汽化，自塔顶理物料一次加入精馏釜中，然后加热汽化，自塔顶引出的蒸汽经冷凝后，一部分作为馏出液产品，另引出的蒸汽经冷凝后，一部分作为馏出液产品，另一部分作为回流送回塔内，待釜液组成降到规定值一部分作为回流送回塔内，待釜液组成降到规定值后，停止精馏操作，将釜液一次排出，再进行下一后，停止精馏操作，将釜液一次排出，再进行下一批的精馏操作。批的精馏操作。v间歇精馏的特点：间歇精馏的特点：(1)间歇精馏为非稳态过程。

10、间歇精馏为非稳态过程。由于釜中液相的组成随精由于釜中液相的组成随精馏过程的进行而不断降低，因此塔内操作参数（如馏过程的进行而不断降低，因此塔内操作参数（如温度、组成）不仅随位置而变，也随时间而变化。温度、组成）不仅随位置而变，也随时间而变化。(2)对间歇精馏塔来说，恒为塔底饱和蒸汽进料，故间对间歇精馏塔来说，恒为塔底饱和蒸汽进料，故间歇精馏塔歇精馏塔只有精馏段只有精馏段。间歇精馏主要用于以下场合：间歇精馏主要用于以下场合：v精馏的原料液是由分批生产得到的，这时分精馏的原料液是由分批生产得到的，这时分离过程也要分批进行；离过程也要分批进行；v在实验室或科研室的精馏操作一般处理量较在实验室或科研室

11、的精馏操作一般处理量较少，且原料的品种、组成及分离程度经常变少，且原料的品种、组成及分离程度经常变化，采用间歇精馏更为灵活方便；化，采用间歇精馏更为灵活方便；v多组分混合液的初步分离，要求获得不同馏多组分混合液的初步分离，要求获得不同馏分（组成范围）的产品。分（组成范围）的产品。间歇精馏有两种基本操作方式：间歇精馏有两种基本操作方式：v其一其一恒馏出液组成恒馏出液组成是用不断加大回流比是用不断加大回流比来保持馏出液组成恒定；来保持馏出液组成恒定；v其二是其二是恒回流比恒回流比。回流比保持定，馏出液组。回流比保持定，馏出液组成逐渐减小成逐渐减小。v实际生产中，往往采用联合操作方式实际生产中，往往

12、采用联合操作方式四、四、直接蒸汽加热直接蒸汽加热 v若待分离的物系为水若待分离的物系为水溶液，且水为难挥发组溶液，且水为难挥发组分，则采用直接水蒸汽分，则采用直接水蒸汽加热，以省掉再沸器并加热，以省掉再沸器并提高加热蒸汽利用率。提高加热蒸汽利用率。（1）全塔物料衡算式形式不同）全塔物料衡算式形式不同与间接蒸汽加热流程相比：与间接蒸汽加热流程相比：直接蒸汽加热精馏塔的计算直接蒸汽加热精馏塔的计算适用范围适用范围:水溶液水溶液,且水为难挥发组分。且水为难挥发组分。（2）精线、）精线、q线、提线方程形式相同线、提线方程形式相同-过点（过点（xW，0）与间接蒸汽加热相比，直接蒸汽加热有何优缺点？与间接

13、蒸汽加热相比，直接蒸汽加热有何优缺点？优点：优点：可可以以用用结结构构简简单单的的塔塔釜釜鼓鼓泡泡器器代代替替造造价价昂昂贵贵的的再再沸沸器器，且且需需要要的的加热蒸汽压力较低；加热蒸汽压力较低；缺点：缺点：需需要要的的理理论论板板数数略略有有增增多多、塔塔釜排出更多的废液。釜排出更多的废液。五、特殊精馏五、特殊精馏 对某些液体混合物，组分间的相对挥发度对某些液体混合物，组分间的相对挥发度接近于接近于1或形成恒沸物，以至于不宜或不能用或形成恒沸物，以至于不宜或不能用一般精馏方法进行分离。则需要采用特殊精一般精馏方法进行分离。则需要采用特殊精馏方法。特殊精馏方法有恒沸精馏、萃取精馏方法。特殊精馏

14、方法有恒沸精馏、萃取精馏、膜蒸馏、催化精馏、吸附精馏等。本知馏、膜蒸馏、催化精馏、吸附精馏等。本知识点介绍常用的识点介绍常用的恒沸精馏恒沸精馏和和萃取精馏萃取精馏。1.恒沸精馏恒沸精馏 若在两组分恒沸液中加入第三组分（称为若在两组分恒沸液中加入第三组分（称为夹带剂夹带剂），该组分能与原料液中的一个或两），该组分能与原料液中的一个或两个组分形成个组分形成新的恒沸液新的恒沸液，从而使原料液能用，从而使原料液能用普通精馏方法予以分离，这种精馏操作称为普通精馏方法予以分离，这种精馏操作称为恒沸精馏。恒沸精馏可分离具有最低恒沸点恒沸精馏。恒沸精馏可分离具有最低恒沸点的溶液、具有最高恒沸点的溶液以及挥发度

15、的溶液、具有最高恒沸点的溶液以及挥发度相近的物系。相近的物系。在恒沸精馏中，对夹带剂的要求是：在恒沸精馏中，对夹带剂的要求是：夹带剂应能与被分离组分形成新的恒沸液，夹带剂应能与被分离组分形成新的恒沸液，最好其恒沸点比纯组分的沸点低，一般两者最好其恒沸点比纯组分的沸点低，一般两者沸点差不小于沸点差不小于10；新恒沸液所含夹带剂的量愈少愈好，以便减新恒沸液所含夹带剂的量愈少愈好，以便减少夹带剂用量及汽化、回收时所需的能量少夹带剂用量及汽化、回收时所需的能量;新恒沸液最好为非均相混合物，便于用分层新恒沸液最好为非均相混合物，便于用分层法分离；法分离；无毒性、无腐蚀性，热稳定性好；无毒性、无腐蚀性，热

16、稳定性好；来源容易，价格低廉。来源容易，价格低廉。2.萃取精馏萃取精馏 萃取精馏和恒沸精馏相似，也是向原料液中萃取精馏和恒沸精馏相似，也是向原料液中加入第三部分（称为加入第三部分（称为萃取剂或溶剂萃取剂或溶剂），以），以改改变原有组分间的相对挥发度而达到分离要求变原有组分间的相对挥发度而达到分离要求的特殊精馏方法。但不同的是要求萃取剂的的特殊精馏方法。但不同的是要求萃取剂的沸点较原料液中各组分的沸点较原料液中各组分的沸点高沸点高得多，且得多，且不不与组分形成恒沸液与组分形成恒沸液，容易回收。，容易回收。EX:苯一环已烷溶液的分离苯一环已烷溶液的分离 常压下苯的沸点常压下苯的沸点80.1，环己烷

17、的沸点为，环己烷的沸点为80.73，若在中加入萃取剂糠醛（沸点为，若在中加入萃取剂糠醛（沸点为 161.7 ），则溶液的相对挥发度发生显著），则溶液的相对挥发度发生显著的变化，且相对挥发度随萃取剂量加大而增的变化，且相对挥发度随萃取剂量加大而增高。高。在精馏过程中，在精馏过程中，萃取剂基本上不萃取剂基本上不被汽化，也不与被汽化，也不与原料液形成恒沸原料液形成恒沸液，这些都是有液，这些都是有异于恒沸精馏的。异于恒沸精馏的。选择适宜萃取剂时，主要应考虑：选择适宜萃取剂时，主要应考虑：萃取剂应使原组分间相对挥发度发生显著萃取剂应使原组分间相对挥发度发生显著的变化；的变化；萃取剂的挥发性应低些，即其沸点应较原萃取剂的挥发性应低些，即其沸点应较原混合液中纯组分的为高，且不与原组分形混合液中纯组分的为高，且不与原组分形成恒沸液；成恒沸液；无毒性、无腐蚀性，热稳定性好；无毒性、无腐蚀性，热稳定性好；来源方便，价格低廉。来源方便，价格低廉。