第六章蒸馏(例题)

考研916化工原理复习指导第六章蒸馏例题小总结～蒸馏知识点总结，平衡蒸馏，理想溶液，精馏塔正常操作条件，包括蒸馏的例题，框架清晰，内容丰富。

第六章蒸馏

• 6.1
  • 同一物系，总压越高，混合物泡点及各组分的饱和蒸汽压越高，相对挥发度越小 →高压不利于分离，則挥发度较小的难分离物质，采用真空精馏
• 6.2
  • 【平衡蒸馏】F＝L+V，基础知识：液化率q＝L/F，汽化率：1-q＝V/F; 【问题】杠杆规则是？ 蒸馏分离的基础：混合液部分汽化（加热，且温度越高，汽化率越高），可获得一定的气、液相量，且呈平衡状态
• 6.3
  • 理想溶液：随着溶液的泡点升高，相对挥发度降低（同6.1） TB＝f(P，x，y)，由于精馏塔可以视为恒压操作，TB＝f(x，y)
• 6.4
  • 【1】精馏塔正常操作条件：①满足物料衡算关系，②足够的理论板数和适宜的操作条件 从物料衡算上判断操作是否可行方法：①用回收率＝DxD/FxF判断（回收率＜1），同时也可以求得Dmax或者xDmax 【2】为保持精馏过程连续稳定操作：①物料衡算，F D W xF xd xW；②相平衡，a；③适宜进料位置NT，ET；经济性R q
• 6.5
  • 方法： ①精馏操作线与对角线y＝x交点(xD,xD)，同理，提馏操作线与对角线（xW,xW） ②精馏段下降的液体流量（Kmol/h)L＝RD ③进料热状况q（q线方程），精馏操作线与提馏操作线交点(xq，yq)。 补：泡点进料，q＝1（xq＝xF） 露点进料，q＝0（yq＝xF）
• 6.6
  • 一块理论板和塔釡（相当于一块再沸器）构成的连续精馏塔→仅有精馏段的精馏塔
• 6.7
  • Rmin ①作图法：精馏段斜率【Rmin/(Rmin+1)＝（xD-yq）/(xD-xq)】 ②解析法：yq与xq相平衡，且泡点进料，q＝1（xq＝xF）；露点进料，q＝0（yq＝xF） 方法：(q线方程)与相平衡方程交点为xq？原料液qr＝r+cp(ts-tF); 其中，ts，cp，r分别为原料液的泡点温度，平均比热容(KJ/KJ ℃），汽化热（KJ/Kg） Nmin【芬斯克方程】Nmin(不包括再沸器)+1＝lg[(xD/(1-xD))/(1-xW)/xW]/lgam 一定分离程度下，q越大，Rmin越小；全回流，NT→Nmin，无进料无采出，Nmin与q无关
• 6.8
  • 单板效率EM： EML＝（xn-1-xn）/(xn-1-xn*) EMV＝（yn-yn+1）/(yn*-yn+1) 当L/V＝1，EML＝EMV
• 6.9
  • ①泡点回流，L＝Lo×q＝Lo ②非泡点回流，L＝Lo×q＝Lo{r+cp(ts-tF)}/r；（Lo＝RD—全凝器进入塔内的回流量/外回流液体量；L—塔内的回流量/内回流液体量）→yn+1＝(L/V)xn+(D/V)xD（不能用R求解） 相同外回流比R，回流液体温度越低，塔内实际循环的物料量（L或V）越大，两操作线偏离平衡线越远，传质推动力越大，所以所需理论板数越少，但是需要消耗更多的能量(画图可知，平衡线为y＝x)
• 6.10
  • 【基础知识】注意单位 精馏段上升蒸汽流量：V＝L+D＝RD+D＝(R+1)D 提馏段上升蒸汽流量：V′＝L′-W＝L+qF-W＝V+(q-1)F 全凝器热负荷Qc(KJ/h)（热量衡算）：V×IvD＝Qc+(L×ILD+V×ILD)，由于馏出液B含量很低，(L×ILD+V×ILD)往往可以忽略，其中，l(KJ/Kmol)＝rM(Kg/Kmol) 冷却介质消耗量Wc(kg/h):Wc＝Qc/cp(t2-t1) 再沸器热负荷QB(KJ/h)（热量衡算）：L×ILw+QB＝V′×Ivw+W×ILw，由于釡残液A含量很低，L×ILw和W×ILw往往可以忽略，其中，l(KJ/Kmol)＝rM(Kg/Kmol) 加热介质消耗量Wh(kg/h):Wh＝QB/(IB1-IB2) 【结论】 泡点(q＝1）→气液混合物（q＝0～1），精馏段操作线斜率不变，提馏段操作线斜率变大，操作线靠近平衡线，传质推动力减大，理论板数增加。 但从传质上看，冷进料（q＝0～1）有利于提供更多的气相回流，即热量增加（q减小），塔底再沸器供热必然减小，加热蒸汽消耗量降低，从能量品位和废热利用来说，预热原料较为有利
• 6.11
  • 【方法】未见过的题目，建议回顾 【结论】塔顶采用分凝器，便于控制回流温度，但调节回流比比较难
• 6.12
  • 【知识】例6-15图提馏塔（回收塔），原料由塔顶加入，一般无回流，仅有提馏段→V＝D 注：塔内最下一层理论板是塔釡（再沸器）之上的一块板，xW是指塔釡（再沸器）上下降的液相组成
• 6.13
  • 操作型计算 【公式】Nmin，Rmin
• 6.14
  • 【知识】 间接蒸汽加热： 直接蒸汽加热：y′＝(L′/V′)X-(W/V′)xW＝(W/Vo)X-(W/Vo)xW，提馏段操作线不同（斜率相同，端点不同，在x轴上（xw′,0） 知识来源：（物料衡算）Vo+L′＝V′+W→若恒摩尔适用，則塔底蒸汽用量Vo＝V′→L′＝W＝RD+qF（针对例6.15，提馏塔塔顶无回流，則R＝0） 【结论】 直接蒸汽加热，W增大了，xW减小了，NT增大了（因为直接蒸汽的稀释作用，需要更多的理论板数回收易挥发组分）
• 6.15
  • 提馏塔+直接蒸汽加热，无塔釡再沸器 【结论】当分离水溶液、且水为难挥发组分时，常用直接蒸汽加热，这样可节省再沸器
• 6.16
  • 【知识】 最小汽化量Vmin(塔顶的最小汽化量Vmin＝(Rmin+1)D，塔釡最小汽化量的V′min＝Lmin+qF-W) 同理，最小液化量Lmin(塔顶的最小汽化量Lmin＝RminD，塔釡最小液化量的L′min＝Lmin+qF) 【补充】塔釡最小汽化量也可以由提馏段操作线斜率L′/V′求得→L′min/V′min＝(V′min-W)/V′min＝(yq-xw)/(xq-xw)
• 6.17
  • 【基础知识】 平衡蒸馏 简单蒸馏ln(F/W)＝（积分，x2→xF）dx/(y-x)； 对于理想溶液，ln(F/W)＝[1/(a-1)][ln(xF/x2)+aln((1-x2)/(1-xw))] 【结论】 平衡蒸馏实现了过程的连续化，但造成了物料混合，分离效果低于间歇的简单蒸馏 相同的分离程度，平衡蒸馏汽化率低于简单蒸馏
• 6.18
  • 操作型计算
• 6.19
  • 操作线方程 默弗里效率
• 6.20
  • 证明:EMV＝｛EML/(EML+(mV/L)(1-EML)｝，mV/L＝1时，EML＝EMV(操作线和平衡线互相平行的直线)