化工原理蒸馏例题.ppt

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1、 例例1：在在常常压压下下对对苯苯与与甲甲苯苯二二元元理理想想溶溶液液分分别别进进行行平平衡衡蒸蒸馏馏与与简简单单蒸蒸馏馏。若若原原料料液液中中苯苯的的浓浓度度为为0.5（摩摩尔尔分分率率）。物系的相对挥发度为物系的相对挥发度为2.47。试求：。试求：1）用用平平衡衡蒸蒸馏馏方方法法分分离离，当当汽汽化化率率为为 0.4时时，釜釜液液与与馏馏出液的组成。出液的组成。2）用用简简单单蒸蒸馏馏方方法法分分离离，使使釜釜液液浓浓度度与与平平衡衡蒸蒸馏馏相相同同，所得馏出物中苯的平均组成。所得馏出物中苯的平均组成。解：解：1）因为汽化率f=0.4，q=0.6物料衡算式为：2）简单蒸馏中了时的釜液浓度与

2、平衡蒸馏时相同 设馏出液的平均组成为 在在相相同同的的原原料料液液浓浓度度及及相相同同釜釜液液的的条条件件下下，简简单单蒸蒸馏馏所所得得到到的的馏馏出出液液浓浓度度高高于于平平衡衡蒸蒸馏馏，而而平平衡衡蒸蒸馏馏的的优优点点是是连续操作，但其分离效果不如间歇操作的简单蒸馏。连续操作，但其分离效果不如间歇操作的简单蒸馏。例例:将将15000kg/h15000kg/h含苯含苯40%40%（质量分率）和甲苯（质量分率）和甲苯60%60%的的溶液，在连续精馏塔中进行分离，要求釜残液中含溶液，在连续精馏塔中进行分离，要求釜残液中含苯不高于苯不高于2%2%，塔顶馏出液中苯的回收率为，塔顶馏出液中苯的回收率为

3、97.1%97.1%。试。试求馏出液和釜残液的流量及组成，以摩尔流量和摩求馏出液和釜残液的流量及组成，以摩尔流量和摩尔分率表示。尔分率表示。解：解：进料组成：进料组成：釜残液组成：釜残液组成：平均分子量：平均分子量：原料液流量：原料液流量：已知：已知：全塔物衡：全塔物衡：即：即：已知某精馏塔精馏段的操作线方程为已知某精馏塔精馏段的操作线方程为 ，求回流比和塔顶馏出液组，求回流比和塔顶馏出液组成。成。例：求下列各种进料状况对应的例：求下列各种进料状况对应的q q值。值。如已知进料中，蒸汽量如已知进料中，蒸汽量:液体量液体量3:13:1原料的液化率为原料的液化率为1/31/3 每千摩尔原料液变成饱

4、和蒸汽所需热量等于原料每千摩尔原料液变成饱和蒸汽所需热量等于原料液的千摩尔汽化潜热的液的千摩尔汽化潜热的1.21.2倍。倍。饱和蒸汽进料饱和蒸汽进料(露点进料露点进料)饱和液体进料饱和液体进料(泡点进料）泡点进料）冷液进料冷液进料过热蒸气进料过热蒸气进料例：在常压操作的连续精馏塔中分离含甲醇例：在常压操作的连续精馏塔中分离含甲醇0.40.4与水与水0.60.6（摩尔分率）的溶液，进料的热状况参数为（摩尔分率）的溶液，进料的热状况参数为1.11.1，原料液流量为，原料液流量为100kmol/h100kmol/h，要求塔顶易挥发组分的，要求塔顶易挥发组分的回收率不低于回收率不低于0.940.94，

5、釜液组成为，釜液组成为0.040.04（以上均为易（以上均为易挥发组分的摩尔分率），回流比为挥发组分的摩尔分率），回流比为2.52.5，试求产品的，试求产品的流量、精馏段和提馏段的操作线方程及提馏段上升流量、精馏段和提馏段的操作线方程及提馏段上升的蒸汽流量。假设气液相均为恒摩流动。的蒸汽流量。假设气液相均为恒摩流动。解解:(1)(1)(2)(2)精馏段操作线方程精馏段操作线方程:(3)(3)提馏段操作线方程提馏段操作线方程:(4)(4)另另例：在一两组份连续精馏塔中，进入精馏塔中第例：在一两组份连续精馏塔中，进入精馏塔中第n n层层理论板的气相组成为理论板的气相组成为0.750.75，从该板流

6、出的液相组成为，从该板流出的液相组成为0.65(0.65(均为摩尔分数均为摩尔分数)，塔内气液比，塔内气液比V/LV/L2 2，物系的相，物系的相对挥发度为对挥发度为2.52.5，求：，求：从该板上升的蒸汽组成；从该板上升的蒸汽组成；流入该板的液相组成；流入该板的液相组成；回流比回流比R R。解解:已知已知 和和 成平衡成平衡 求求由第由第n n板的物料衡算可得：板的物料衡算可得：方法方法2 2：和和满足精馏段操作线关系。满足精馏段操作线关系。但但 和和满足精馏段操作线关系。满足精馏段操作线关系。第四节第四节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算四、理论板数的确定四、理论板数的确定例：

7、某苯与甲苯的混合原料，苯的摩尔分率为例：某苯与甲苯的混合原料，苯的摩尔分率为0.4。拟采用精馏塔加以分离，原料液处理量为拟采用精馏塔加以分离，原料液处理量为100kmol/h。要求塔顶产品含量为要求塔顶产品含量为0.9，苯的回收率不低于，苯的回收率不低于90，原料预热至泡点加入塔内。塔顶采用全凝器冷凝，回原料预热至泡点加入塔内。塔顶采用全凝器冷凝，回流比为流比为1.875。已知在操作条件下，物系的相对挥发。已知在操作条件下，物系的相对挥发度为度为2.47。求为完成分离任务所需要的理论板数及加。求为完成分离任务所需要的理论板数及加料位置。料位置。解解:(1)(1)求求D，W (2)(2)求精馏段

8、操作线方程求精馏段操作线方程第四节第四节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算四、理论板数的确定四、理论板数的确定1.1.逐板计算法：逐板计算法：(3)(3)求提馏段操作线方程求提馏段操作线方程(4)(4)求相平衡方程求相平衡方程由由(5)(5)计算精馏段理论板数计算精馏段理论板数由由第第5 5块板为加料板块板为加料板以下计算提馏段操作线方程代替精馏段操作线方程以下计算提馏段操作线方程代替精馏段操作线方程(6)(6)计算提馏段理论板数计算提馏段理论板数由由2.梯梯级级图图解解法法第四节第四节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算五、回流比的影响及选择五、回流比的影响及选择例：某

9、混合物在一常压连续精馏塔进行分离。进料例：某混合物在一常压连续精馏塔进行分离。进料中轻组分中轻组分A A含量为含量为0.4(0.4(摩尔分率摩尔分率),),流量为流量为 。要求塔顶馏出液中含要求塔顶馏出液中含A A为为0.9,A0.9,A的回收率不低于的回收率不低于0.90.9。泡点进料，取回流比为最小回流比的泡点进料，取回流比为最小回流比的1.51.5倍倍,塔釜间塔釜间接蒸汽加热接蒸汽加热.且知系统的相对挥发度为且知系统的相对挥发度为=2.5=2.5。试求。试求(1)(1)塔顶产品流量塔顶产品流量D D,塔底产品流量塔底产品流量W W 及组成及组成 ;(2);(2)最最小回流比小回流比;(3

10、);(3)精馏段和提馏段操作线方程精馏段和提馏段操作线方程;(4);(4)从塔从塔底数起的第二块理论板上底数起的第二块理论板上 (塔底可视为第一块理论塔底可视为第一块理论板板)流下的液体组成流下的液体组成;(5);(5)操作时操作时,若第一块板下降的若第一块板下降的液体中含苯液体中含苯0.8,0.8,求该板的气相默弗里板效率求该板的气相默弗里板效率 。第四节第四节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算五、回流比的影响及选择五、回流比的影响及选择解：解：（1）第四节第四节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算五、回流比的影响及选择五、回流比的影响及选择（2）泡点进料泡点进料第四节

11、第四节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算五、回流比的影响及选择五、回流比的影响及选择（3）精馏段操作线：精馏段操作线：提馏段操作线：提馏段操作线：第四节第四节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算五、回流比的影响及选择五、回流比的影响及选择或或第四节第四节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算五、回流比的影响及选择五、回流比的影响及选择（4）又又第四节第四节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算五、回流比的影响及选择五、回流比的影响及选择（5）例例：在常压连续提馏塔中，分离两组分理想溶液。该物系平均相对挥发度为2.0，原料液流量为100kmol/h，进料热状

12、态参数q为0.8，流出液流量为60kmol/h。釜残液组成为0.01（易挥发组分摩尔分率）试求：1)操作线方程2)由塔内最下一层理论板下流的液相组成 解：解：1）操作线方程 2）塔内最下一层理论板下降的液相组成 再沸器相当于一层理论板 与 呈操作关系 例例：在常压连续精馏中，分离甲醇水混合液，原料液组成为0.3，（甲醇摩尔分率，下同）冷液进料（q=1.2），馏出液组成为0.9，甲醇回收率为90%，回流比为2.0，试分别写出以下两种加热方式时的操作线方程。1)间接蒸汽加热2)直接蒸汽加热。解：解：1)间接蒸汽加热时操作线方程 精馏段操作线方程为：提馏段操作线方程为：对易挥发组分 2)直接蒸汽加热

13、时操作线方程精馏段操作线方程与1）同提馏段操作线方程为：设F=1 kmol/h，加热蒸汽流量：讨论：讨论：当 相同时，两种加热方式比较间接蒸汽加热 直接蒸汽加热 W W NT NT=直接蒸汽加热所需理论板数比间接蒸汽加热的多，因为直接蒸汽的稀释作用，故需增多理论板数来回收易挥发组分。例：例：在常压连续精馏塔中，分离乙醇水溶液，组成为xF1=0.6（易挥发组分摩尔分率，下同）及xF2=0.2的两股原料液分别被送到不同的塔板进入塔内，两股原料液的流量之比F1/F2=0.5，均为饱和液体进料。操作回流比R=2，若要求馏出流组成xD为0.8，釜残液组成xW为0.02，试求理论板层数及两股原料液的进料板

14、位置。分析：分析：求理论板层数图解法操作线两股进料三段？解：解：组成为xF1的原料液从塔较上部位的某加料板进入，该加料板以上塔段的操作线方程式与无侧线塔的精馏段操作线方程相同。两股进料板之间塔段的操作线方程，可按虚线范围内作物料衡算求得：总物料：易挥发组分：两股进料之间塔段的操作线方程因进料为饱和液体 D如何求？全塔物料衡算总物料：易挥发组分：设 对原料液组成为xF2的下一股进料，其加料板以下塔段的操作线方程与无侧线塔的提馏段操作线方程相同 各段操作线交点的轨迹方程分别为：理论板层数为9 自塔顶往下的第5层为原料F1的加料板自塔顶往下的第8层为原料F2的加料板总结：总结：塔段数（或操作线数）=塔的进出料数-1各段内上升蒸汽摩尔流量及下降液体摩尔流量分 别各自相同各段操作线首尾相接精馏段及提馏段操作线方程的形式与简单精馏塔 相同中间段的操作线方程应通过各段的物料衡算求得