天津大學(xué)化工傳質(zhì)與分離過程賈紹義柴誠敬化學(xué)工業(yè)出版ppt課件

1、化工傳質(zhì)與分別過程第一部分 蒸餾1.1概述混合物的分別均相混合物：氣均相混合物：氣-氣、液氣、液-液、固液、固-固三類；均相混合物普固三類；均相混合物普通用傳質(zhì)過程單元操作處理。通用傳質(zhì)過程單元操作處理。凈化原料、純化產(chǎn)物凈化原料、純化產(chǎn)物混合物分別為單一產(chǎn)物混合物分別為單一產(chǎn)物非均相混合物：氣非均相混合物：氣-液、氣液、氣-固、液固、液-氣、液氣、液-液、液液、液-固、固固、固-固等；非均相混合物普通可用沉降、過濾等手段分別。固等；非均相混合物普通可用沉降、過濾等手段分別。第一部分 蒸餾1.1概述傳質(zhì)過程以及單元操作1. 傳質(zhì)過程：物質(zhì)借助分散作用由一相轉(zhuǎn)移到另一相的過程稱為傳質(zhì)過程傳質(zhì)過程

2、：物質(zhì)借助分散作用由一相轉(zhuǎn)移到另一相的過程稱為傳質(zhì)過程單元操作單元操作適用體系適用體系傳質(zhì)方向傳質(zhì)方向1吸收吸收氣體混合物氨氣體混合物氨-空氣分別體系空氣分別體系氣氣液液2解吸解吸液體混合物吸收逆過程液體混合物吸收逆過程液液氣氣3蒸餾蒸餾液體混合物苯液體混合物苯-甲苯分別體系甲苯分別體系氣氣液液4萃取萃取液體混合物有機(jī)物溶解分別液體混合物有機(jī)物溶解分別液液液液5結(jié)晶結(jié)晶液體混合物水溶液結(jié)晶分別液體混合物水溶液結(jié)晶分別液液固固6吸附吸附氣體混合物、液體混合物氣體混合物、液體混合物氣氣固固液液固固7浸取浸取固體混合物固體混合物中藥有效成分的分別中藥有效成分的分別固固液液8離子交換離子交換液體混合物

3、水的軟化液體混合物水的軟化液液固固2.單元操作單元操作:第一部分 蒸餾1.1概述本部分主要內(nèi)容n蒸餾的根本原理n蒸餾方法、根本實(shí)際描畫蒸餾過程n精餾塔設(shè)計(jì)和實(shí)踐精餾過程的分析診斷n液體氣體混合物，n揮發(fā)度，n易揮發(fā)低沸點(diǎn)、輕組分組分，n難揮發(fā)高沸點(diǎn)、重組分組分第一部分 蒸餾1.1概述蒸餾分類n按操作原理n間歇： 小規(guī)模 非定態(tài)n延續(xù)： 大規(guī)模 定態(tài)n按蒸餾方式n平衡蒸餾和簡單蒸餾： 組分揮發(fā)度差別大，分別要求低n精餾： 組分揮發(fā)度差別不大，分別要求高n特殊精餾：組分揮發(fā)度差別很小，或恒沸點(diǎn)萃取精餾、恒沸精餾n按混合物重組分?jǐn)?shù)n雙組分n多組分雙組分延續(xù)精餾的原理與計(jì)算第一部分 蒸餾1.1概述研討

4、根本方法n相平衡、物料衡算和熱量衡算n相平衡關(guān)系、操作線方程、熱焓方程q線n實(shí)際塔板數(shù)，濃度、溫度分布，產(chǎn)量第一部分 蒸餾1.2兩組分溶液的氣液平衡氣液相平衡 體系分類氣液平衡的自在度:T、P2FC相數(shù)理想體系理想氣體理想溶液n動(dòng)態(tài)平衡n氣液兩相組成關(guān)系 相平衡關(guān)系為組分?jǐn)?shù)C第一部分 蒸餾1.2.1兩組分理想體系的氣液平衡1.相平衡常數(shù)法3.氣液平衡相圖 t-x-y圖 x-y圖2.相對(duì)揮發(fā)度法AKAAyxA KoApP其中11AAAAyxyx1 (1)xyx或00ABpp其中第一部分 蒸餾1.2.2 兩組分非理想體系的氣液平衡非理想溶液00,AAAABBBBpp xpp x理想氣體AApPy0

5、AAAAp xyP相圖0()AAApxPAAK x第一部分 蒸餾1.2.1 1.相平衡常數(shù)法理想氣體0AAApp x00(1)BBBBApp xpxBAPpp理想溶液000BAABPpxpp0AAAApp xyPPAKAAyx令0000ABAABpPpyP ppA KoApP則0lgpBtCA-第一部分 蒸餾1.2.1 2.相對(duì)揮發(fā)度法揮發(fā)度,ABABABppvvxx相對(duì)揮發(fā)度理想溶液00,AABBvpvpABvv/AABBpxpx理想溶液00ABpp/AABBPyxPyxABBAyxyx11AAAAyxyx1 (1)xyx第一部分 蒸餾1.2.1 3.相平衡t-x-y圖n兩條線：露點(diǎn)飽和蒸氣

6、線，泡點(diǎn)飽和液體線n三個(gè)相：液相區(qū)，氣液共存區(qū)，過熱蒸氣區(qū)n平衡的氣液相：氣相濃度液相濃度易揮發(fā)組分n同一組成：露點(diǎn)溫度泡點(diǎn)溫度n壓力變化，t-x-y相平衡圖變化第一部分 蒸餾1.2.1 3.相平衡x-y圖n一定壓力下n對(duì)角線x=y作參考nx-y在對(duì)角線上方易揮發(fā)組分在氣相中含量比在液相中大n平衡線越偏離對(duì)角線，體系越易分別第一部分 蒸餾回想1.相平衡常數(shù)法3.氣液平衡相圖 t-x-y圖 x-y圖2.相對(duì)揮發(fā)度法AKAAyxA KoApP其中11AAAAyxyx1 (1)xyx或00ABpp其中兩組分理想體系的氣液平衡兩組分理想體系的氣液平衡第一部分 蒸餾1.3 平衡蒸餾和簡單蒸餾平衡蒸餾平衡

7、蒸餾流程平衡蒸餾流程減壓使液體混合物部分汽化減壓使液體混合物部分汽化加熱器，節(jié)流閥，閃蒸塔加熱器，節(jié)流閥，閃蒸塔平衡蒸餾原理平衡蒸餾原理F，xF，t，P1混合物混合物F，xF ，T，P2混合物混合物te，P， D，y，W，x氣液兩相氣液兩相加熱加熱節(jié)流節(jié)流平衡蒸餾特點(diǎn)平衡蒸餾特點(diǎn)一次平衡，可間歇，可延續(xù)一次平衡，可間歇，可延續(xù)第一部分 蒸餾1.3.1平衡蒸餾平衡蒸餾計(jì)算v 物料衡算物料衡算v 熱量衡算熱量衡算v 氣液平衡關(guān)系氣液平衡關(guān)系11Fxqyxqq1)erTtqq加熱器終溫：+（1 (1)xyx( )etf x平衡溫度：x-yt-x-yq，xFx，ytev 例例1-2第一部分 蒸餾1.3

8、 平衡蒸餾和簡單蒸餾簡單蒸餾 簡單蒸餾流程簡單蒸餾流程隨蒸餾進(jìn)展，隨蒸餾進(jìn)展，x下降，下降，y下降，下降，t添加添加 簡單蒸餾特點(diǎn)簡單蒸餾特點(diǎn)微分蒸餾，非定態(tài)，用于初步分別微分蒸餾，非定態(tài)，用于初步分別 簡單蒸餾計(jì)算簡單蒸餾計(jì)算微分計(jì)算：微分計(jì)算： 物料平衡物料平衡 氣液平衡氣液平衡 例例1-3，P13第一部分 蒸餾1.4精餾原理一xWxWyDyDxFxFt t3 32 21 1112233多次部分汽化和部分冷凝可分別得到較純的輕重組分多次部分汽化和部分冷凝可分別得到較純的輕重組分F,xFF,xFD,yDD,yDW,xWW,xW反復(fù)單級(jí)操作，流程復(fù)雜，能耗大，中間產(chǎn)品多，產(chǎn)品收率低反復(fù)單級(jí)操作

9、，流程復(fù)雜，能耗大，中間產(chǎn)品多，產(chǎn)品收率低第一部分 蒸餾1.4精餾原理二多次部分汽化和冷凝結(jié)合操作多次部分汽化和冷凝結(jié)合操作精餾塔精餾塔xWxWyDyDxFxFt t11331 12 23 3D,yDD,yDF,xFF,xFW,xWW,xW22精餾原理D,yDD,yDF,xFF,xFW,xWW,xW第一部分 蒸餾1.4精餾原理三n下一層板下一層板n+1上升蒸氣：上升蒸氣：Vn+1，yn+1， tn+1n上一層板上一層板n-1下降的液體：下降的液體：Ln-1,xn-1 ，tn-1v 第第n塊板的情況塊板的情況 進(jìn)入物流預(yù)備接觸的兩相進(jìn)入物流預(yù)備接觸的兩相 分開物流分開物流n第第n板上升蒸氣：板上

10、升蒸氣：Vn，yn，tnn第第n板下降液體：板下降液體：Ln，,xn ，tntn+1tn-1：傳：傳熱熱xn-1 x*n+1與與yn+1呈相平衡：傳質(zhì)呈相平衡：傳質(zhì)n Xnyn+1n使重組分進(jìn)入液相，濃度增高使重組分進(jìn)入液相，濃度增高n使輕組分進(jìn)入氣相，濃度添加使輕組分進(jìn)入氣相，濃度添加v 傳質(zhì)結(jié)果傳質(zhì)結(jié)果第一部分 蒸餾1.4精餾原理四v 實(shí)際板實(shí)際板第第n板上升蒸氣板上升蒸氣Vn，yn與下降液體與下降液體 Ln，,xn 呈呈相平衡相平衡v 精餾操作必要條件精餾操作必要條件上升蒸氣上升蒸氣氣相回流氣相回流再沸器再沸器下降液體下降液體液相回流液相回流冷凝器冷凝器精餾操作的根本流程：塔、再沸器、冷

11、凝器精餾操作的根本流程：塔、再沸器、冷凝器v 幾個(gè)概念幾個(gè)概念 進(jìn)料板進(jìn)料板 精餾段精餾段 提餾段含進(jìn)料板提餾段含進(jìn)料板作業(yè)nP64，4xWxWyDyDxFxFt t1122331 12 23 3xWxWyDyDxFxFt t3 32 21 1112233F,xFF,xFD,yDD,yDW,xWW,xWD,yDD,yDF,xFF,xFW,xWW,xW第一部分 蒸餾1.3.1 平衡蒸餾物料衡算FDWFFxDyWx總物料： 易揮發(fā)組分：(1)FFyxDDWFq令D則1-qFq為液化率為液化率11Fxqyxqq對(duì)穩(wěn)定延續(xù)過程，對(duì)穩(wěn)定延續(xù)過程，q為定值為定值第一部分 蒸餾1.3.1 平衡蒸餾熱量衡算加

12、熱器加熱器:QF()pFc Tt忽略熱損失，則 原料液減壓降溫，放出顯熱；原料液減壓降溫，放出顯熱；顯熱用于汽化部分物料產(chǎn)生氣相潛熱顯熱用于汽化部分物料產(chǎn)生氣相潛熱()peFc TtDr(1)Frq物料熱量衡算物料熱量衡算1)ertTqq平衡蒸餾溫度：（第一部分 蒸餾1.3.1平衡蒸餾例1-2P11知：相平衡圖知：相平衡圖x-y和和te-x，xF=0.5，汽化率，汽化率60，求，求x，y，texyte-xtexFf11Fxqyxqq 令令x=xF，那么，那么y=xF，對(duì)角線上，對(duì)角線上e點(diǎn)點(diǎn) 過過e點(diǎn)作斜率為點(diǎn)作斜率為q/(q-1)的直線的直線v 物料平衡線作圖：物料平衡線作圖：v q=1-氣

13、化率氣化率v 由由x，te-x曲線求曲線求teef(x,y)即為所求即為所求第一部分 蒸餾1.3.2簡單蒸餾簡單蒸餾計(jì)算 ：L L，x x +d: L+dL +d: L+dL，x+dxx+dx，蒸出，蒸出dDdD、y(y(與與x x平衡平衡v d d時(shí)間內(nèi)物料衡算時(shí)間內(nèi)物料衡算L()()dDdLxLdL xdxydD 總物料：易揮發(fā)組分：dLdxLyx積分積分上限：上限：L LF F，x=x1x=x1下限：下限：L LW W，x=x2x=x221WxFxdLdxLyx相平衡關(guān)系相平衡關(guān)系y=f(x)y=f(x)v 一批操作的物料平衡一批操作的物料平衡12DDy=Fx -WxFW總物料：易揮發(fā)組

14、分：12FxWxyD塔設(shè)備塔設(shè)備板式塔、填料塔板式塔、填料塔F,xFD,yDW,xW123457nXn xn-1 ， yn+1 yn Xn x7 x6 x5 x4 x3 x2 x1 yn y7 y6 y5 y4 y3 y2 1.31.4小節(jié)回想小節(jié)回想v 平衡蒸餾平衡蒸餾v 簡單蒸餾簡單蒸餾v 精餾原理精餾原理原理：多次部分汽化和冷凝，輕組分原理：多次部分汽化和冷凝，輕組分塔頂塔頂 重組分重組分塔底塔底必要條件：氣液兩相回流必要條件：氣液兩相回流根本流程：塔，再沸器，冷凝器根本流程：塔，再沸器，冷凝器一次平衡一次平衡微分蒸餾微分蒸餾塔板：提供傳質(zhì)傳熱場所塔板：提供傳質(zhì)傳熱場所幾個(gè)概念：實(shí)際板、

15、進(jìn)料板、精餾段、提餾段幾個(gè)概念：實(shí)際板、進(jìn)料板、精餾段、提餾段第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5 兩組分延續(xù)精餾的計(jì)算兩組分延續(xù)精餾的計(jì)算主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：確定產(chǎn)品流量與組成確定產(chǎn)品流量與組成確定精餾塔的類型板式塔、填料塔，確定實(shí)際板數(shù)、填料高度確定精餾塔的類型板式塔、填料塔，確定實(shí)際板數(shù)、填料高度確定塔徑、塔高確定塔徑、塔高板式塔構(gòu)造尺寸、流膂力學(xué)驗(yàn)算板式塔構(gòu)造尺寸、流膂力學(xué)驗(yàn)算填料類型與尺寸、流體流動(dòng)阻力填料類型與尺寸、流體流動(dòng)阻力冷凝器與再沸器負(fù)荷、類型、尺寸冷凝器與再沸器負(fù)荷、類型、尺寸第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.1實(shí)際板概念與恒摩爾假實(shí)際板概念與恒摩爾假定定分開板的氣液兩相呈平

16、衡分開板的氣液兩相呈平衡板上液相均勻板上液相均勻 板上氣液接觸時(shí)間有限板上氣液接觸時(shí)間有限流動(dòng)阻力等要素，板上液相組成分布不均流動(dòng)阻力等要素，板上液相組成分布不均v 實(shí)際板是一種理想板實(shí)際板是一種理想板v 實(shí)際板概念實(shí)際板概念v “實(shí)際板意義實(shí)際板意義 衡量實(shí)踐板的分別效率的根據(jù)和規(guī)范衡量實(shí)踐板的分別效率的根據(jù)和規(guī)范 由實(shí)際板和板效率，確定實(shí)踐板數(shù)由實(shí)際板和板效率，確定實(shí)踐板數(shù)第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.1實(shí)際板概念與恒摩爾假實(shí)際板概念與恒摩爾假定定v 恒摩爾假定恒摩爾假定恒摩爾汽流恒摩爾汽流恒摩爾液流恒摩爾液流精餾段：精餾段：V1V2.Vn提餾段：提餾段：V1 =V2=.=Vm精餾段：

17、精餾段：L1L2.Ln提餾段：提餾段：L1 =L2=.=Lmv 恒摩爾假定成立條件恒摩爾假定成立條件板上情況是：板上情況是：1 mol蒸氣冷凝蒸氣冷凝1 mol 液體汽化液體汽化 各組分的摩爾汽化熱相等各組分的摩爾汽化熱相等 交換的顯熱可忽略接觸的兩相溫度不同交換的顯熱可忽略接觸的兩相溫度不同 忽略熱損失忽略熱損失v “恒摩爾假定意義恒摩爾假定意義 簡化計(jì)算簡化計(jì)算 有些系統(tǒng)根本滿足條件有些系統(tǒng)根本滿足條件第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.2 物料衡算與操作線方程物料衡算與操作線方程v 全塔物料衡算全塔物料衡算FDWFFDWxDxWx總物料： 易揮發(fā)組分：v 回收率回收率D100DFxFx塔揮

18、發(fā)組分回頂收率易WW1-1001FxFx（）塔揮發(fā)組分回收率（）難底v 例例1-4，P18，利用回收率概念，利用回收率概念第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.2 精餾段操作線方程精餾段操作線方程v精餾段操作線方程推導(dǎo)精餾段操作線方程推導(dǎo)R11R 1R 1yxxnnDv 精餾段操作線方程特點(diǎn)精餾段操作線方程特點(diǎn)LRD回流比： 定態(tài)操作下，直線方程，斜率定態(tài)操作下，直線方程，斜率R/R+1、截踞、截踞xD/(R+1) 作圖：過點(diǎn)作圖：過點(diǎn)xD,xD)、截踞、截踞xD/(R+1)xD/(R+1)xDv 精餾段操作線意義精餾段操作線意義相鄰兩板間物料組成關(guān)系：第相鄰兩板間物料組成關(guān)系：第n板板下降的液相

19、下降的液相xn、下一層板、下一層板n+1上上升的氣相升的氣相yn+1第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.2 提餾段操作線方程提餾段操作線方程v 提餾段操作線方程推導(dǎo)提餾段操作線方程推導(dǎo)v 提餾段操作線方程特點(diǎn)提餾段操作線方程特點(diǎn)v 提餾段操作線意義提餾段操作線意義1mmWLWyxxLWLW 定態(tài)操作下，直線方程定態(tài)操作下，直線方程L與進(jìn)料形狀有關(guān)與進(jìn)料形狀有關(guān) 作圖：過點(diǎn)作圖：過點(diǎn)xW,xW)、截踞、截踞WxW/(L-W )相鄰兩板間物料組成關(guān)系相鄰兩板間物料組成關(guān)系xW第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.3 進(jìn)料熱情況的影響進(jìn)料熱情況的影響五種熱情況五種熱情況v溫度低于泡點(diǎn)的冷液體溫度低于泡點(diǎn)的

20、冷液體abcdetx(y)v飽和液體飽和液體v氣液混合液氣液混合液v飽和蒸氣飽和蒸氣v過熱蒸氣過熱蒸氣LLFVVV=V-LLF部分量部分蒸氣冷凝蒸氣冷凝量FV=V+FLL 中的液體中的蒸氣V=V+FLLV=V-LLF部分量部分液體汽化液體汽化量第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.3 進(jìn)料熱情況的影響進(jìn)料熱情況的影響進(jìn)料熱情況參進(jìn)料熱情況參數(shù)數(shù)v 進(jìn)料熱情況參數(shù)進(jìn)料熱情況參數(shù)q的計(jì)算的計(jì)算FVVLIIILLIFq=LILLILVIVVIVFIFv 進(jìn)料熱情況參數(shù)進(jìn)料熱情況參數(shù)q的意義的意義1FVVLIIIk oIm l將進(jìn)料變?yōu)轱柡驼魵馑锜崃縬=原料液的kmol汽化潛熱LLFq=：氣液共存進(jìn)料時(shí)

21、的液化率v 進(jìn)料熱情況參數(shù)進(jìn)料熱情況參數(shù)q的運(yùn)用的運(yùn)用(1)LLqFVVqF，提餾段操作線方程表達(dá)提餾段操作線方程表達(dá)1mmWLqFWyxxLqFWLqFWv 例例1-5，P22提餾段操作線方程的截踞很小提餾段操作線方程的截踞很小作業(yè)nP64 5，6第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.2 精餾段操作線方程推精餾段操作線方程推導(dǎo)導(dǎo)1VLDVnnDyLxDx總物料： 易揮發(fā)組分：1LDyxxnnDL DL DLRD（令 回流比）R11R 1R 1yxxnnD第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.2 提餾段操作線方程推導(dǎo)提餾段操作線方程推導(dǎo)mWm+1L=V+WLx =Vy+Wx總物料：易揮發(fā)組分：1mmW

22、LWyxxLWLW第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.3 進(jìn)料熱情況的影響進(jìn)料熱情況的影響 進(jìn)料熱情況參數(shù)進(jìn)料熱情況參數(shù)q計(jì)算計(jì)算LILLILVIVVIVFIF 進(jìn)料板物料衡算進(jìn)料板物料衡算FVLVL 進(jìn)料板熱量衡算進(jìn)料板熱量衡算LLVVFIIFIVLIVILVVLL IIII 其中：，LVFLVFIVLIIIVL I則：VLFVVFILIIL則：（）（）( )VVFLLFVVLIIILLIF則：VVFLIILLFII令q=化工傳質(zhì)與分別過程第一部分 蒸餾回想1.相平衡常數(shù)法3.氣液平衡相圖 t-x-y圖 x-y圖2.相對(duì)揮發(fā)度法AKAAyxA KoApP其中11AAAAyxyx1 (1)xyx

23、或00ABpp其中兩組分理想體系的氣液平衡兩組分理想體系的氣液平衡第一部分 蒸餾1.3 平衡蒸餾和簡單蒸餾平衡蒸餾平衡蒸餾流程平衡蒸餾流程減壓使液體混合物部分汽化減壓使液體混合物部分汽化加熱器，節(jié)流閥，閃蒸塔加熱器，節(jié)流閥，閃蒸塔平衡蒸餾原理平衡蒸餾原理F，xF，t，P1混合物混合物F，xF ，T，P2混合物混合物te，P， D，y，W，x氣液兩相氣液兩相加熱加熱節(jié)流節(jié)流平衡蒸餾特點(diǎn)平衡蒸餾特點(diǎn)一次平衡，可間歇，可延續(xù)一次平衡，可間歇，可延續(xù)第一部分 蒸餾1.3.1平衡蒸餾平衡蒸餾計(jì)算v 物料衡算物料衡算v 熱量衡算熱量衡算v 氣液平衡關(guān)系氣液平衡關(guān)系11Fxqyxqq1)erTtqq加熱器終

24、溫：+（1 (1)xyx( )etf x平衡溫度：x-yt-x-yq，xFx，ytev 例例1-2第一部分 蒸餾1.3 平衡蒸餾和簡單蒸餾簡單蒸餾 簡單蒸餾流程簡單蒸餾流程隨蒸餾進(jìn)展，隨蒸餾進(jìn)展，x下降，下降，y下降，下降，t添加添加 簡單蒸餾特點(diǎn)簡單蒸餾特點(diǎn)微分蒸餾，非定態(tài)，用于初步分別微分蒸餾，非定態(tài)，用于初步分別 簡單蒸餾計(jì)算簡單蒸餾計(jì)算微分計(jì)算：微分計(jì)算： 物料平衡物料平衡 氣液平衡氣液平衡 例例1-3，P13第一部分 蒸餾1.4精餾原理一xWxWyDyDxFxFt t3 32 21 1112233多次部分汽化和部分冷凝可分別得到較純的輕重組分多次部分汽化和部分冷凝可分別得到較純的輕重

25、組分F,xFF,xFD,yDD,yDW,xWW,xW反復(fù)單級(jí)操作，流程復(fù)雜，能耗大，中間產(chǎn)品多，產(chǎn)品收率低反復(fù)單級(jí)操作，流程復(fù)雜，能耗大，中間產(chǎn)品多，產(chǎn)品收率低第一部分 蒸餾1.4精餾原理二多次部分汽化和冷凝結(jié)合操作多次部分汽化和冷凝結(jié)合操作精餾塔精餾塔xWxWyDyDxFxFt t11331 12 23 3D,yDD,yDF,xFF,xFW,xWW,xW22精餾原理D,yDD,yDF,xFF,xFW,xWW,xW第一部分 蒸餾1.4精餾原理三n下一層板下一層板n+1上升蒸氣：上升蒸氣：Vn+1，yn+1， tn+1n上一層板上一層板n-1下降的液體：下降的液體：Ln-1,xn-1 ，tn-1

26、v 第第n塊板的情況塊板的情況 進(jìn)入物流預(yù)備接觸的兩相進(jìn)入物流預(yù)備接觸的兩相 分開物流分開物流n第第n板上升蒸氣：板上升蒸氣：Vn，yn，tnn第第n板下降液體：板下降液體：Ln，,xn ，tntn+1tn-1：傳：傳熱熱xn-1 x*n+1與與yn+1呈相平衡：傳質(zhì)呈相平衡：傳質(zhì)n Xnyn+1n使重組分進(jìn)入液相，濃度增高使重組分進(jìn)入液相，濃度增高n使輕組分進(jìn)入氣相，濃度添加使輕組分進(jìn)入氣相，濃度添加v 傳質(zhì)結(jié)果傳質(zhì)結(jié)果第一部分 蒸餾1.4精餾原理四v 實(shí)際板實(shí)際板第第n板上升蒸氣板上升蒸氣Vn，yn與下降液體與下降液體 Ln，,xn 呈呈相平衡相平衡v 精餾操作必要條件精餾操作必要條件上升

27、蒸氣上升蒸氣氣相回流氣相回流再沸器再沸器下降液體下降液體液相回流液相回流冷凝器冷凝器精餾操作的根本流程：塔、再沸器、冷凝器精餾操作的根本流程：塔、再沸器、冷凝器v 幾個(gè)概念幾個(gè)概念 進(jìn)料板進(jìn)料板 精餾段精餾段 提餾段含進(jìn)料板提餾段含進(jìn)料板作業(yè)nP64，4xWxWyDyDxFxFt t1122331 12 23 3xWxWyDyDxFxFt t3 32 21 1112233F,xFF,xFD,yDD,yDW,xWW,xWD,yDD,yDF,xFF,xFW,xWW,xW第一部分 蒸餾1.3.1 平衡蒸餾物料衡算FDWFFxDyWx總物料： 易揮發(fā)組分：(1)FFyxDDWFq令D則1-qFq為液化

28、率為液化率11Fxqyxqq對(duì)穩(wěn)定延續(xù)過程，對(duì)穩(wěn)定延續(xù)過程，q為定值為定值第一部分 蒸餾1.3.1 平衡蒸餾熱量衡算加熱器加熱器:QF()pFc Tt忽略熱損失，則 原料液減壓降溫，放出顯熱；原料液減壓降溫，放出顯熱；顯熱用于汽化部分物料產(chǎn)生氣相潛熱顯熱用于汽化部分物料產(chǎn)生氣相潛熱()peFc TtDr(1)Frq物料熱量衡算物料熱量衡算1)ertTqq平衡蒸餾溫度：（第一部分 蒸餾1.3.1平衡蒸餾例1-2P11知：相平衡圖知：相平衡圖x-y和和te-x，xF=0.5，汽化率，汽化率60，求，求x，y，texyte-xtexFf11Fxqyxqq 令令x=xF，那么，那么y=xF，對(duì)角線上，

29、對(duì)角線上e點(diǎn)點(diǎn) 過過e點(diǎn)作斜率為點(diǎn)作斜率為q/(q-1)的直線的直線v 物料平衡線作圖：物料平衡線作圖：v q=1-氣化率氣化率v 由由x，te-x曲線求曲線求teef(x,y)即為所求即為所求第一部分 蒸餾1.3.2簡單蒸餾簡單蒸餾計(jì)算 ：L L，x x +d: L+dL +d: L+dL，x+dxx+dx，蒸出，蒸出dDdD、y(y(與與x x平衡平衡v d d時(shí)間內(nèi)物料衡算時(shí)間內(nèi)物料衡算L()()dDdLxLdL xdxydD 總物料：易揮發(fā)組分：dLdxLyx積分積分上限：上限：L LF F，x=x1x=x1下限：下限：L LW W，x=x2x=x221WxFxdLdxLyx相平衡關(guān)系

30、相平衡關(guān)系y=f(x)y=f(x)v 一批操作的物料平衡一批操作的物料平衡12DDy=Fx -WxFW總物料：易揮發(fā)組分：12FxWxyD塔設(shè)備塔設(shè)備板式塔、填料塔板式塔、填料塔F,xFD,yDW,xW123457nXn xn-1 ， yn+1 yn Xn x7 x6 x5 x4 x3 x2 x1 yn y7 y6 y5 y4 y3 y2 .3小節(jié)回想小節(jié)回想n恒摩爾假定恒摩爾假定n 回收率回收率n精餾段操作線方程精餾段操作線方程n提餾段操作線方程特點(diǎn)提餾段操作線方程特點(diǎn)n進(jìn)料熱情況參數(shù)進(jìn)料熱情況參數(shù)qD100DFxFx塔揮發(fā)組分回頂收率易WW1-1001FxFx（）塔揮發(fā)組分

31、回收率（）難底R(shí)11R 1R 1yxxnnDLRD回流比： 1mmWLWyxxLWLW1FVVLIIIk oIm l將進(jìn)料變?yōu)轱柡驼魵馑锜崃縬=原料液的kmol汽化潛熱LLFq=：氣液共存進(jìn)料時(shí)的液化率(1)LLqFVVqF，第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.4實(shí)際板層數(shù)的求法實(shí)際板層數(shù)的求法q線方程線方程n問題的提出問題的提出nq線方程推導(dǎo)線方程推導(dǎo)nq線方程意義線方程意義提餾段操作線較難作圖提餾段操作線較難作圖找出精餾段和提餾段操作線的交點(diǎn)找出精餾段和提餾段操作線的交點(diǎn)交點(diǎn)與交點(diǎn)與xw,xw)作圖作圖xWFxqy=x-q-1q-1精餾段和提餾段操作線交點(diǎn)的軌跡方程精餾段和提餾段操作線交點(diǎn)

32、的軌跡方程第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.4實(shí)際板層數(shù)的求法實(shí)際板層數(shù)的求法q線方程線方程nq線方程特點(diǎn)及作圖線方程特點(diǎn)及作圖n提餾段操作線作圖提餾段操作線作圖n進(jìn)料熱情況對(duì)進(jìn)料熱情況對(duì)q線的影響表線的影響表1-2，P24直線：過點(diǎn)直線：過點(diǎn)(xF,xF),斜率斜率q/(q-1)xD/(R+1)xDxFxWabcedFLVVIIIIq=斜率斜率q/(q-1)Fxqy=x-q-1q-1第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.4實(shí)際板層數(shù)的求法實(shí)際板層數(shù)的求法逐逐板計(jì)算法板計(jì)算法知：氣液平衡關(guān)系，操作線方程知：氣液平衡關(guān)系，操作線方程Y1=xD(全凝器全凝器)1yyKx1由 和得x1R11R 1R 1

33、xyxxnnD2由 和得yndxx直到（兩操作線交點(diǎn)），改用提餾段操作線方程1mmWLqFWyxxLqFWLqFWmWxx直到交替運(yùn)用平衡、操作關(guān)系交替運(yùn)用平衡、操作關(guān)系運(yùn)用一次平衡關(guān)系即為一塊實(shí)際板運(yùn)用一次平衡關(guān)系即為一塊實(shí)際板再沸器相對(duì)于一塊實(shí)際板再沸器相對(duì)于一塊實(shí)際板在加料處以下含加料板用在加料處以下含加料板用提餾段操作線方程，在加料處提餾段操作線方程，在加料處以上用精餾段的操作線方程以上用精餾段的操作線方程第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.4實(shí)際板層數(shù)的求法實(shí)際板層數(shù)的求法圖圖解法解法分凝器相當(dāng)于一塊實(shí)際板分凝器相當(dāng)于一塊實(shí)際板再沸器、全凝器：再沸器、全凝器：實(shí)際塔板數(shù)實(shí)際塔板數(shù)NT梯

34、級(jí)數(shù)梯級(jí)數(shù)-1再沸器、分凝器：再沸器、分凝器：實(shí)際塔板數(shù)實(shí)際塔板數(shù)NT梯級(jí)數(shù)梯級(jí)數(shù)-2第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.4圖解法圖解法梯級(jí)意義梯級(jí)意義任一梯級(jí)表示該塊實(shí)際塔板的操作情況任一梯級(jí)表示該塊實(shí)際塔板的操作情況梯級(jí)三角形梯級(jí)三角形bncbnc的頂點(diǎn)的頂點(diǎn)b b、n n和和c c的坐標(biāo)分別的坐標(biāo)分別表示第表示第n n塊實(shí)際塔板上方，該板和下方，塊實(shí)際塔板上方，該板和下方，這三對(duì)汽、液相的組成。這三對(duì)汽、液相的組成。邊邊ncnc和和bnbn分別表示汽相和液相經(jīng)過該實(shí)際分別表示汽相和液相經(jīng)過該實(shí)際塔板后組成的變化，亦即其增濃度程度或塔板后組成的變化，亦即其增濃度程度或分別才干。分別才干。第一

35、部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.4圖解法圖解法適宜進(jìn)料適宜進(jìn)料板位置板位置跨過交點(diǎn)的階梯為適宜進(jìn)料位置跨過交點(diǎn)的階梯為適宜進(jìn)料位置此時(shí)所需實(shí)際板數(shù)最少，圖此時(shí)所需實(shí)際板數(shù)最少，圖1-22，P26例例1-6，P26難點(diǎn)：難點(diǎn)： q的計(jì)算：冷進(jìn)料的計(jì)算：冷進(jìn)料 氣液共存進(jìn)料氣液共存進(jìn)料作業(yè)nP64，9第一部分第一部分 蒸餾蒸餾 q線方程推導(dǎo)線方程推導(dǎo)VDyLxDx精餾段物料衡算（操作線）：VWyL xWx提餾段物料衡算（操作線）：V-V)( )()DWyLL xDxWx相減得：(V-V)=(q-1)F ( ) ()DWFLLqFDxWxFx其中：(，F(xiàn)xqy=x-q-1q-1第一部分第一部分 蒸餾蒸

36、餾1.5.4小節(jié)回想小節(jié)回想vq線方程線方程Fxqy=x-q-1q-1v提餾段操作線作圖提餾段操作線作圖圖解法求圖解法求NT交替運(yùn)用平衡、操作關(guān)系交替運(yùn)用平衡、操作關(guān)系逐板計(jì)算法求逐板計(jì)算法求NTv NT運(yùn)用一次平衡關(guān)系即為一塊實(shí)際板運(yùn)用一次平衡關(guān)系即為一塊實(shí)際板NT梯級(jí)數(shù)梯級(jí)數(shù)-1NT梯級(jí)數(shù)梯級(jí)數(shù)-2v適宜進(jìn)料位置適宜進(jìn)料位置第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.5幾種特殊情況下幾種特殊情況下NT求法求法 直接蒸氣加熱直接蒸氣加熱v條件條件水溶液，水為難揮發(fā)組分水溶液，水為難揮發(fā)組分v提餾段操作線提餾段操作線100mmWWWyxxVVv提餾段操作線特點(diǎn)提餾段操作線特點(diǎn)過過xW，0)的直線的直線v

37、特點(diǎn)：特點(diǎn)：直接接觸傳熱，提高傳熱效率；節(jié)省一臺(tái)再沸器；直接接觸傳熱，提高傳熱效率；節(jié)省一臺(tái)再沸器； 塔板數(shù)添加塔板數(shù)添加第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.5幾種特殊情況下幾種特殊情況下NT求法求法側(cè)線出料側(cè)線出料v目的：目的：液相出料液相出料氣相出料氣相出料獲得不同濃度的產(chǎn)品獲得不同濃度的產(chǎn)品v出料形狀：出料形狀：氣相或液相飽和氣相或液相飽和v操作性方程操作性方程I段同精餾段，段同精餾段，III段同提餾段，段同提餾段，II物料平衡求出物料平衡求出v特點(diǎn)：特點(diǎn)：與無側(cè)線相比，操作線接近與無側(cè)線相比，操作線接近平衡線，塔板數(shù)添加平衡線，塔板數(shù)添加第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.5幾種特殊情況下

38、幾種特殊情況下NT求法求法側(cè)線進(jìn)料側(cè)線進(jìn)料v目的目的組成不同的原料，不同進(jìn)料位置組成不同的原料，不同進(jìn)料位置v例例1-7，P29第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.6 R的影響及選擇的影響及選擇全回流全回流和最少和最少NTR11R 1R 1yxxnnDLRD回流比： v全回流全回流D0， F0，W0R v全回流操作線全回流操作線1yxnnv全回流時(shí)，全回流時(shí)，NT最少最少NminR添加，操作線遠(yuǎn)離平衡線，添加，操作線遠(yuǎn)離平衡線，NT減少減少解析法解析法Fenske方程方程vNmin確定確定圖解法圖解法v全回流運(yùn)用全回流運(yùn)用開工階段，或?qū)嶒?yàn)研討開工階段，或?qū)嶒?yàn)研討min1lg()()11lgWDD

39、WmxxxxN 第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.6 R的影響及選擇的影響及選擇最小最小Rv恒濃區(qū)夾緊區(qū)恒濃區(qū)夾緊區(qū)R減少，操作線近平衡線，傳質(zhì)推進(jìn)力減少減少，操作線近平衡線，傳質(zhì)推進(jìn)力減少Rmin，操作線交點(diǎn)，操作線交點(diǎn)d落在平衡線落在平衡線(即即e)，傳質(zhì)推進(jìn)力為零，傳質(zhì)推進(jìn)力為零無窮多無窮多NT，d點(diǎn)前后氣液兩相組成根本不變點(diǎn)前后氣液兩相組成根本不變vRmin的意義的意義圖解法圖解法vRmin確定確定R Rmin ,可精餾操作可精餾操作解析法解析法DqqqxyyxminR(1)1(1)1DDqqxxxxmin簡化：R=第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.6 R的影響及選擇的影響及選擇適適宜

40、宜Rv操作費(fèi)用與操作費(fèi)用與R關(guān)系關(guān)系v設(shè)備費(fèi)用與設(shè)備費(fèi)用與R關(guān)系關(guān)系v總費(fèi)用與適宜總費(fèi)用與適宜R操作費(fèi)用：冷卻器中冷卻劑量、再沸器中加熱蒸氣量操作費(fèi)用：冷卻器中冷卻劑量、再沸器中加熱蒸氣量(1)VLDRDDRD(1)VVqF操作費(fèi)用與操作費(fèi)用與R成正比成正比設(shè)備費(fèi)用：塔、再沸器、冷凝器尺寸設(shè)備費(fèi)用：塔、再沸器、冷凝器尺寸RRmin.NT，設(shè)備費(fèi)用，設(shè)備費(fèi)用R略略Rmin, NT有限，設(shè)備費(fèi)用有限有限，設(shè)備費(fèi)用有限R添加添加, NT繼續(xù)減小，設(shè)備費(fèi)用繼續(xù)減小繼續(xù)減小，設(shè)備費(fèi)用繼續(xù)減小R繼續(xù)添加繼續(xù)添加, NT減小幅度小，但減小幅度小，但V和和V添加，塔徑、換熱設(shè)備尺寸添加，設(shè)備費(fèi)用反而添加添加，

41、塔徑、換熱設(shè)備尺寸添加，設(shè)備費(fèi)用反而添加總費(fèi)用最低時(shí)的總費(fèi)用最低時(shí)的R為適宜為適宜R，普通為，普通為1.11.2Rmin作業(yè)nP65，12，13第一部分第一部分 蒸餾蒸餾Fenske 方程方程()()AnAnBnBpxpx()()AAnnnBByxyxv條件：全回流時(shí)條件：全回流時(shí)yn+1=xn;全凝器全凝器y1=xD；氣液平衡關(guān)系氣液平衡關(guān)系()()ABnnnABPyyPxxv推導(dǎo)：推導(dǎo)：1Dyx1AB)()yDAByxx即：(A121B)()ADNWBxxxx 第N+1為再沸器，則：(1A2B)()yAByxx21第1、2層板操作關(guān)系：y =x ,即(A12B()ADBxxxx 2得：(1

42、1A1B)()()yAADBByxxxx第1層板平衡關(guān)系：(A12B()yADBxyx得：(A222B)()yAByxx第2層板平衡關(guān)系：(11()()AANNDWBBxxxx N+1m12m幾何平均:=,則=minlg() () 1lgABDWBAmxxxxN min1lg()()11lgWDDWmxxxxN 第一部分第一部分 蒸餾蒸餾圖解法確定圖解法確定Rminv正常氣液平衡曲線正常氣液平衡曲線v不正常氣液平衡曲線不正常氣液平衡曲線操作線與平衡線交點(diǎn)操作線與平衡線交點(diǎn)e(xq.yq)1DqDqxyxxminminR此時(shí)精餾段操作線斜率：RDqqqxyyxmin即：R過過(xD,xD)向平衡

43、線作切線，由切線斜率或截踞求向平衡線作切線，由切線斜率或截踞求Rmin第一部分第一部分 蒸餾蒸餾解析法確定解析法確定RminDqqqxyyxminR1 (1)qqqxyx其中：(1)1(1)1DDqqxxxxmin簡化：R=(1)1(1)1DDqFFFxxxxxxmin飽和液體：=,R=(1)1(1)1DDqFFFxxyyyymin飽和蒸氣：=,R=正常氣液平衡關(guān)系正常氣液平衡關(guān)系第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.5直接蒸氣加熱操作直接蒸氣加熱操作線推導(dǎo)線推導(dǎo)0001mmWLVVWL xV yV yWx總物料：易揮發(fā)組分：000,yVV LW其中：100mmWWWyxxVV蒸氣蒸氣V0,y0W

44、,xWV,ym+1L,xmmm+1第一部分第一部分 蒸餾蒸餾.6小節(jié)回想小節(jié)回想v直接蒸氣加熱直接蒸氣加熱v多側(cè)線塔多側(cè)線塔v全回流與全回流與NTminmin1lg()()11lgWDDWmxxxxN vRmin與與NT DqqqxyyxminRv適宜適宜R普通為普通為1.11.2Rmin第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.7簡捷法求簡捷法求NTv簡捷法特點(diǎn)：簡捷法特點(diǎn)：采用閱歷關(guān)聯(lián)，簡便，運(yùn)用廣泛，準(zhǔn)確定稍差，初步設(shè)計(jì)計(jì)算采用閱歷關(guān)聯(lián)，簡便，運(yùn)用廣泛，準(zhǔn)確定稍差，初步設(shè)計(jì)計(jì)算v簡捷法簡捷法吉利蘭圖吉利蘭圖曲線交點(diǎn)，確定曲線交點(diǎn)，確定N-Nmin/(N+2)由由R-Rmin/(R

45、+1)確定橫坐標(biāo)，交曲確定橫坐標(biāo)，交曲線線全回流，確定全回流，確定Nmin確定確定N Nv簡捷法運(yùn)用條件：簡捷法運(yùn)用條件：組分?jǐn)?shù)組分?jǐn)?shù)211，五種進(jìn)料情況，五種進(jìn)料情況，Rmin 0.537.0，相對(duì)揮發(fā)度相對(duì)揮發(fā)度1.264.05，N 2.443.1v例例1-9，P37第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.8 塔高和塔徑的計(jì)算塔高和塔徑的計(jì)算塔塔高高v板效率和實(shí)踐板數(shù)板效率和實(shí)踐板數(shù)1*1nnMVnnyyEyy1*1nnMLnnxxExxTPNEN塔板平均效率，閱歷數(shù)據(jù)塔板平均效率，閱歷數(shù)據(jù)單板效率單板效率EMEMMurphreeMurphree效率效率 全塔效率全塔效率E E 實(shí)踐板數(shù)實(shí)踐板數(shù)

46、NP NP PTNE Nv實(shí)際板當(dāng)量高度和填料高度實(shí)際板當(dāng)量高度和填料高度相當(dāng)于一層實(shí)際板所需的填料高度相當(dāng)于一層實(shí)際板所需的填料高度, ,閱歷數(shù)據(jù)閱歷數(shù)據(jù)實(shí)際板當(dāng)量高度實(shí)際板當(dāng)量高度HETP HETP 填料高度填料高度H HH HHETPHETPNTNTv塔有效高度塔有效高度HH HNPNPHTHT第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.8 塔高和塔徑的計(jì)算塔高和塔徑的計(jì)算塔塔徑徑v塔徑塔徑D計(jì)算公式計(jì)算公式24sVD uVs m3/s; 空塔氣速空塔氣速u m/sv精餾段的精餾段的DV(kmol/h)換算為換算為Vs， 由由Vs計(jì)算計(jì)算Dv提餾段的提餾段的DV(kmol/h)換算為換算為Vs，

47、由由Vs計(jì)算計(jì)算DvD和和D一致和園整一致和園整D和和D相差不大，那么一致為一個(gè)值，即取大者，并園整相差不大，那么一致為一個(gè)值，即取大者，并園整第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.5.9延續(xù)精餾安裝的熱量衡延續(xù)精餾安裝的熱量衡算算v冷凝器全凝冷凝器全凝QcVDLDLD忽略熱損：=VI -(LI +DI )QRDcVDLD即：=（ +1） （I -LI )pC21QWC)ttcc冷卻介質(zhì)用量：=（v再沸器再沸器QLQLLVWWmB=VI +W-ILI,VLWLWLmIIQBVWLWL即：=V(I -LI )+QBB1B2QWII)B加熱介質(zhì)用量：=（v例例1-10，P41第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.

48、7.1恒沸精餾恒沸精餾v原理原理在恒沸溶液中參與第三組分夾帶劑，構(gòu)成新的恒沸液在恒沸溶液中參與第三組分夾帶劑，構(gòu)成新的恒沸液v流程流程醇水常壓下恒沸點(diǎn)為醇水常壓下恒沸點(diǎn)為78.3其恒沸點(diǎn)組成是乙醇其恒沸點(diǎn)組成是乙醇0.894、水、水0.006摩爾分?jǐn)?shù)，下同摩爾分?jǐn)?shù)，下同在較低溫度下，苯與乙醇、水不互溶而分層，可將苯分別出來。在較低溫度下，苯與乙醇、水不互溶而分層，可將苯分別出來。參與苯，構(gòu)成更低沸點(diǎn)的三元恒沸物。其組成是：苯參與苯，構(gòu)成更低沸點(diǎn)的三元恒沸物。其組成是：苯0.544、乙醇、乙醇0.23、水、水0.226，沸點(diǎn)為，沸點(diǎn)為64.6。塔：三元恒沸物從塔頂排出，塔底獲得無水乙醇塔：三元恒

49、沸物從塔頂排出，塔底獲得無水乙醇三元恒沸物冷凝分層，苯相前往塔頂，水相進(jìn)入三元恒沸物冷凝分層，苯相前往塔頂，水相進(jìn)入塔回收剩余苯，而苯構(gòu)成三元恒沸物前往塔塔回收剩余苯，而苯構(gòu)成三元恒沸物前往塔塔釜液送入塔回收廢水中的乙醇。乙醇塔釜液送入塔回收廢水中的乙醇。乙醇以二元恒沸物方式前往塔進(jìn)料，重新分別。以二元恒沸物方式前往塔進(jìn)料，重新分別。v夾帶劑選擇原那么夾帶劑選擇原那么P49第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.7.2萃取精餾萃取精餾v原理原理參與第三組分，添加原組分的參與第三組分，添加原組分的 常壓下環(huán)乙烷與苯常壓下環(huán)乙烷與苯接近，參與糠醛，接近，參與糠醛，大大添加大大添加P50，表，表1-3v流程流

50、程在糠醛作用下，環(huán)乙烷成為易揮發(fā)組分，從塔頂獲得環(huán)乙烷產(chǎn)品。在糠醛作用下，環(huán)乙烷成為易揮發(fā)組分，從塔頂獲得環(huán)乙烷產(chǎn)品?？啡┖捅綇乃着懦?，進(jìn)入第二塔，從塔頂分別出糠醛和苯從塔底排出，進(jìn)入第二塔，從塔頂分別出苯產(chǎn)品，塔底回收萃取劑糠醛，前往前塔循環(huán)運(yùn)用。苯產(chǎn)品，塔底回收萃取劑糠醛，前往前塔循環(huán)運(yùn)用。為防止糠醛進(jìn)入環(huán)乙烷中，在糠醛入塔上方，也必為防止糠醛進(jìn)入環(huán)乙烷中，在糠醛入塔上方，也必需保證適宜塔板數(shù)，以脫出蒸氣中的糠醛。需保證適宜塔板數(shù)，以脫出蒸氣中的糠醛。v萃取劑選擇原那么萃取劑選擇原那么P50第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.8.1多組分精餾多組分精餾v精餾塔的數(shù)目精餾塔的數(shù)目n組分，塔數(shù)目他

51、組分，塔數(shù)目他n-1v流程方案略流程方案略P51第一部分第一部分 蒸餾蒸餾1.8.3一些概念一些概念v關(guān)鍵組分：輕、重關(guān)鍵組分關(guān)鍵組分：輕、重關(guān)鍵組分P57v明晰分割法明晰分割法P57v非明晰分割法非明晰分割法P58作業(yè)nP65：15，18第一部分第一部分 蒸餾蒸餾例例1-9v求解求解 0A0Bppm DW全塔m DF精餾段v知條件：知條件：xD,xF,xW,R,Rmin,xD,xF,xW,R,Rmin,塔頂、低、進(jìn)料條塔頂、低、進(jìn)料條件下的純組分飽和蒸氣壓，苯件下的純組分飽和蒸氣壓，苯- -甲苯體甲苯體系系v求求N N、進(jìn)料位置、進(jìn)料位置 和平均和平均m m R-Rmin/(R+1)、N-N

52、min/(N+2)中，確定中，確定Nmin和精餾段和精餾段NminNmin和和Nminmin1lg()()11lgWDDWmxxxxNmin1lg()()11lgDFDFmxxxxNN和和NN13不含再沸器不含再沸器N6.3，第，第7塊板為進(jìn)料板塊板為進(jìn)料板第一部分第一部分 蒸餾蒸餾單板效率單板效率EM 對(duì)第對(duì)第n n塊板，氣相組成變化塊板，氣相組成變化1*1nnMVnnyyEyy 對(duì)第對(duì)第n n塊板，液相組成變化塊板，液相組成變化1*1nnMLnnxxExx 單板效率單板效率EMEM特點(diǎn)：特點(diǎn)：同一板上，同一板上，EMLEML和和EMVEMV的值不同，不同板的的值不同，不同板的EMEM不同不

53、同第二部分第二部分 吸收吸收概述概述v吸收處置對(duì)象吸收處置對(duì)象v吸收根本原理吸收根本原理v吸收分類吸收分類v吸收目的：吸收目的：氣體混合物氣體混合物各組分溶解度差別各組分溶解度差別物理吸收：物理吸收：化學(xué)吸收：化學(xué)吸收：氣體混合物各組分能否在溶劑中發(fā)生化學(xué)反響氣體混合物各組分能否在溶劑中發(fā)生化學(xué)反響制取產(chǎn)品及回收有用物質(zhì)，如用水吸制取產(chǎn)品及回收有用物質(zhì)，如用水吸HCL氣體制取鹽酸。氣體制取鹽酸。凈化氣體：原料氣凈化，防止污染。凈化氣體：原料氣凈化，防止污染。制備溶液制備溶液物理，化學(xué)吸收物理，化學(xué)吸收單組分，多組分吸收單組分，多組分吸收等溫，非等溫吸收等溫，非等溫吸收第二部分第二部分 吸收吸收

54、概述概述v關(guān)于吸收的幾個(gè)概念關(guān)于吸收的幾個(gè)概念v吸收與精餾的差別吸收與精餾的差別v吸收舉例：吸收舉例：混合氣體混合氣體A+B)吸收劑吸收劑S吸收尾氣吸收尾氣B少量少量A吸收液吸收液AS吸吸收收塔塔溶質(zhì)溶質(zhì)A載體或惰性氣體載體或惰性氣體Bv吸收過程的方向和限制吸收過程的方向和限制溶質(zhì)在相平衡中的平衡關(guān)系溶質(zhì)在相平衡中的平衡關(guān)系溶質(zhì)實(shí)踐分壓溶質(zhì)實(shí)踐分壓平衡分壓，從氣相到液相，吸收平衡分壓，從氣相到液相，吸收溶質(zhì)實(shí)踐分壓溶質(zhì)實(shí)踐分壓概述概述主要內(nèi)容主要內(nèi)容 吸收過程中氣液相平衡關(guān)系表示方法 吸收過程的傳質(zhì)機(jī)理 吸收過程傳質(zhì)模型及傳質(zhì)速率表達(dá) 吸收操作的物料衡算 填料層高度的計(jì)算方法 解析過程計(jì)算 傳

55、質(zhì)設(shè)備，填料吸收塔設(shè)計(jì)第二部分第二部分 吸收吸收2.1氣氣-液相平衡液相平衡溶解度溶解度v溶解度溶解度溶質(zhì)在液相中的飽和濃度溶質(zhì)在液相中的飽和濃度平衡關(guān)系平衡關(guān)系v溶解度的影響要素：溶解度的影響要素：同樣濃度的溶液：易溶氣體上方的分壓小，難溶氣體上方的分壓大同樣濃度的溶液：易溶氣體上方的分壓小，難溶氣體上方的分壓大同樣溫度、分壓下：易溶氣體如氨在液相如水溶解度大同樣溫度、分壓下：易溶氣體如氨在液相如水溶解度大同一溶劑如水，不同溶質(zhì)如氨、同一溶劑如水，不同溶質(zhì)如氨、H2S、氧溶解度不同、氧溶解度不同溫度影響：同一溶質(zhì)，溫度升高，溶解度減少溫度影響：同一溶質(zhì)，溫度升高，溶解度減少v溶解度曲線規(guī)律反

56、映：溶解度曲線規(guī)律反映：加壓和降溫提高氣體溶解度，有利于吸收加壓和降溫提高氣體溶解度，有利于吸收減壓和升溫提高氣體溶解度，有利于解吸減壓和升溫提高氣體溶解度，有利于解吸第二部分第二部分 吸收吸收2.1氣氣-液相平衡液相平衡亨利定律亨利定律v亨利定律的條件：總壓不太高如小于亨利定律的條件：總壓不太高如小于0.5MPa、稀溶液、稀溶液v亨利定律不同表達(dá)方式亨利定律不同表達(dá)方式 p*=Ex，理想溶液，那么，理想溶液，那么p*=p0 x，即，即Ep0 表表2-1：難溶氣體的：難溶氣體的E值大；溫度升高，值大；溫度升高，E值增大值增大X 摩爾分率摩爾分率E 亨利系數(shù)亨利系數(shù)C 體積摩爾濃度體積摩爾濃度H

57、 溶解度系數(shù)溶解度系數(shù) p*=c/H H與與E的關(guān)系式的關(guān)系式HESM 難溶氣體，難溶氣體，H值??；溫度升高，值小；溫度升高，H值減小值減小x ,y 摩爾分率摩爾分率m 相平衡常數(shù)相平衡常數(shù) y*=mx m與與E的關(guān)系式的關(guān)系式m=E/P難溶氣體，難溶氣體，m值大；溫度升高、總壓值大；溫度升高、總壓P下降，那么下降，那么m值增大值增大X ,Y 摩爾比摩爾比*YmX1+(1-m)X*1)1,YXm低濃度，(則mXp-x關(guān)系關(guān)系p-c關(guān)系關(guān)系x-y關(guān)系關(guān)系X-Y關(guān)系關(guān)系例例2-1，2-2，P7576第二部分第二部分 吸收吸收2.1氣氣-液相平衡液相平衡吸收劑選擇吸收劑選擇v溶解度溶解度溶質(zhì)溶質(zhì)A較

58、大溶解度；操作條件改動(dòng)，溶解度變化大較大溶解度；操作條件改動(dòng)，溶解度變化大v選擇性選擇性對(duì)溶質(zhì)對(duì)溶質(zhì)A溶解度大、惰性組分溶解度大、惰性組分B的溶解度小的溶解度小v揮發(fā)度揮發(fā)度溶劑溶劑S的揮發(fā)度小，或根本不揮發(fā)的揮發(fā)度小，或根本不揮發(fā)v粘性粘性溶劑溶劑S的粘性小，有利于流體流動(dòng)的粘性小，有利于流體流動(dòng)v其它其它無毒、無腐蝕性、不易燃、不發(fā)泡、價(jià)廉、化學(xué)穩(wěn)定無毒、無腐蝕性、不易燃、不發(fā)泡、價(jià)廉、化學(xué)穩(wěn)定作業(yè)nP142：1第二部分第二部分 吸收吸收概述概述吸收舉例吸收舉例 第二部分第二部分 吸收吸收概述概述吸收與精餾的差別吸收與精餾的差別v共同點(diǎn)：共同點(diǎn)：分別均相混合物，氣分別均相混合物，氣-液傳質(zhì)

59、液傳質(zhì)v差別：差別：產(chǎn)生第二個(gè)物相產(chǎn)生第二個(gè)物相精餾：加熱或冷卻，混合物體系內(nèi)部產(chǎn)生精餾：加熱或冷卻，混合物體系內(nèi)部產(chǎn)生吸收：外界引入另一相如吸收劑吸收：外界引入另一相如吸收劑精餾：直接可獲得較純的輕、重組分精餾：直接可獲得較純的輕、重組分吸收：不能直接獲得較純的溶質(zhì)，需再次分別操作吸收：不能直接獲得較純的溶質(zhì)，需再次分別操作精餾：接近飽和溫度下操作，輕、重組分傳送方向相反，即雙向傳質(zhì)精餾：接近飽和溫度下操作，輕、重組分傳送方向相反，即雙向傳質(zhì)吸收：遠(yuǎn)離飽和溫度下操作，溶劑無顯著汽化，溶質(zhì)進(jìn)入液相，即單向傳質(zhì)吸收：遠(yuǎn)離飽和溫度下操作，溶劑無顯著汽化，溶質(zhì)進(jìn)入液相，即單向傳質(zhì)第二部分第二部分 吸

60、收吸收2.1.2亨利定律亨利定律H與與E的關(guān)的關(guān)系系假設(shè)假設(shè)溶液濃度溶液濃度ckmol(A)/m3、密度、密度kg/m3,溶質(zhì)溶質(zhì)A和溶劑和溶劑S分子量分別為分子量分別為MA和和MS那么那么1m3溶液中，溶液中，A為為ckmol,kg溶液，溶劑溶液，溶劑S為：為：AScMMA)A)S)kmolxkmolkmol溶質(zhì) （溶質(zhì) （溶劑 （ASccMcM()SSAcMc MM*pEx代入()*SSAcMEc MMp得E1*/H()SSAMpcc MMH與比較得()SAc MM簡化：稀溶液，c 很小，E1HSM即： ，HESM或 第二部分第二部分 吸收吸收2.1.2亨利定律亨利定律m與與E的關(guān)的關(guān)系系