精 餾 原 理 - 大連理工大學(xué).ppt

1、6.4 精餾 6.4.1 精餾原理 （1）精餾過程,進(jìn)料板以上稱為精餾段 精制汽相中的易揮發(fā)組分。 進(jìn)料板以下（包括進(jìn)料板）稱為提餾段 提濃液相中難揮發(fā)組分。,塔頂產(chǎn)品稱為餾出液 富含易揮發(fā)組分。 塔底產(chǎn)品稱為釜液 富含難揮發(fā)組分。,（2）精餾原理, 回流 塔頂液相回流和塔底汽相回流，為偏離平衡的氣液相在塔內(nèi)各板上提供了接觸條件，實(shí)現(xiàn)了氣液相間的質(zhì)量傳遞。,V2與L0是偏離平衡的氣液相，在塔板上接觸，進(jìn)行質(zhì)量傳遞，濃度變化趨向于平衡組成。, 傳質(zhì)推動(dòng)力, 熱量傳遞過程 液體汽化所需熱量由蒸汽冷凝提供。,易揮發(fā)組分：液相汽相； 難揮發(fā)組分：汽相液相。, 傳質(zhì)方向,易揮發(fā)組分沿塔高方向增加，而溫度

2、沿塔高方向降低。, 過程控制 精餾過程速率由傳質(zhì)過程控制。,（3） 傳質(zhì)設(shè)備 板式塔逐級接觸式設(shè)備； 填料塔微分接觸式設(shè)備。,板式塔,填料塔,（4）理論塔板（平衡級）的概念 理論塔板：指這樣一塊塔板，當(dāng)汽、液兩相在其上進(jìn)行 接觸傳質(zhì)時(shí)，離開該塔板的兩相在傳質(zhì)、傳熱方面都達(dá) 到了平衡。即汽、液兩相的溫度相同、組成互呈平衡， 常又稱為平衡級。,總板效率,注意：N 不包括塔釜（再沸器）,理論塔板,總物料衡算：,計(jì)算類型： 操作型計(jì)算、設(shè)計(jì)型計(jì)算。 計(jì)算依據(jù)： 物料衡算； 熱量衡算； 相平衡關(guān)系； 歸一方程。,(1) 精餾過程物料衡算 全塔物料衡算,易揮發(fā)組分物料衡算：,6.4.2 精餾過程的描述,回

3、收率定義,餾出液中易揮發(fā)組分的回收率：,釜液中難揮發(fā)組分的回收率：,a）無進(jìn)料和采出塔板物料衡算, 塔板物料衡算,b）進(jìn)料板物料衡算,(2) 精餾過程熱量衡算 無進(jìn)料和采出塔板的熱量衡算, 恒摩爾流假定 對多數(shù)有機(jī)同系物和許多相近的理想溶液體系，若 a）熱損失很小，可以忽略不計(jì)； b）混合熱為零； c）各板上混合物的摩爾汽化熱近似相等；,d ) 各板液體焓變與摩爾汽化熱相比可忽略不計(jì)；,則將以上關(guān)系代入qnVn+1計(jì)算式中，,又,因?yàn)椋?上式對于沒有進(jìn)料或出料的任一塔板均適用。,注意：汽、液流率應(yīng)采用摩爾流率，kmol/h 或 kmol/s, 進(jìn)料板的熱量衡算,根據(jù)恒摩爾流假定的物料衡算和熱量

4、衡算：,q 值對兩段氣、液相流量的影響,由,得到：,q 進(jìn)料的熱狀態(tài)參數(shù),五種進(jìn)料熱狀態(tài),a）過冷液體,b）飽和液體,c）氣、液混合物,d）飽和蒸氣,e）過熱蒸氣,說明： 進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù) q 值的大小 氣、液兩相流量分布 水力學(xué)性能、分離能力 設(shè)計(jì)與操作。 q 值在數(shù)值上等于進(jìn)料中液相所占的分率（廣義）。,進(jìn)料熱狀態(tài)對塔內(nèi)氣、液流量的影響, 全塔熱量衡算 不計(jì)熱損失，則有：,a） 再沸器熱流量,b） 冷凝器的熱流量,同理,c）再沸器 與冷凝器熱流量的關(guān)系, 回流比,代入全塔熱量衡算中：,整理得：,說明： R 增加 ,R增加, 操作費(fèi)增加。 若物流qnD、qnW帶出熱流量與qnF帶入熱量相差不大時(shí)，則有：, 一般情況下，再沸器加入塔內(nèi)的熱量近似等于冷凝器從塔頂 移出的熱量。,6.4.3 精餾過程的計(jì)算方法,當(dāng)組分較多、理論板也較多時(shí)，通常采用數(shù)值方法或試差方法。,(1) 塔內(nèi)的氣、液流量分布,如果塔內(nèi)氣、液兩相流量按恒摩爾流假設(shè)確定，塔頂設(shè)全凝器時(shí)：