化工原理蒸馏

这是一篇关于化工原理蒸馏的思维导图，详细的总结了蒸馏过程概述，两组分溶液的气液平衡，单级蒸馏过程，精馏，多级蒸馏过程。两组分连续精馏的计算，间隙精馏。

化工原理第九章

• 蒸馏过程概述
  • 是通过加热液体混和物造成气、液两相体系，利用混合物中各组分挥发度的差异而实现组分的分离与提纯的操作过程
  • 蒸馏的分类
  • 蒸馏分离的特点
  • 两组分连续蒸馏的典型流程
  • 蒸馏过程的研究方向和重点
• 两组分溶液的气液平衡
  • 液相为理想溶液，平衡分压遵循拉乌尔定律 气相为理想气体，遵循道尔顿分压定律
    • 拉乌尔定律
    • 道尔顿分压定律
  • 对理想溶液，则有相对挥发度a=PA*/PB*
  • 气液平衡方程Y=aX/1+(a-1）X
    • 若a>1,表示组分A较B易挥发，a偏离1的程度越大，越容易分离
    • 若a=1，不能用普通蒸馏方法加以分离，需采用特殊精馏或其他分离方法(萃取、结晶或膜分离
  • t-x（y）图多用于蒸馏过程分析；y-x图多用于两组分精馏过程计算
• 单级蒸馏过程
  • 平衡蒸馏
    • 又称闪蒸蒸馏，是一种连续、定态的过程。
    • 气相产品的流量为D=F（XF-X）/Y-X 原料液的液化率q=W/F 汽化率(1-q）=D/F
    • 平衡蒸馏中气、液两相组成的关系y=(q/q-1)x-xF/q-1 当 q为定值时，该式为直线方程。在y-x图上，是通过(xF,xF)，斜率为 q/q-1的直线
  • 简单蒸馏
    • 又称微分蒸馏，是一种分批操作的过程。特点:间歇操作过程，非稳态过程，单级过程，无塔段
    • 馏出液的平均组成`y=xF+nW/nD(xF-x2) nD=nF-nW
• 精馏—多级蒸馏过程
  • 操作的主体设备是精馏塔，它又分为板式塔和填料塔。 塔顶液相回流和塔底上升蒸气流是精馏过程连续进行的必要条件。 回流是精馏与普通蒸馏的本质区别。
  • 有连续精馏和间歇精馏两种流程，主要区别是间歇精馏只有精馏段而无提馏段
• 两组分连续精馏的计算
  • 理论板应满足的条件:离开这种板的气、液两相组成互成平衡，温度相等，塔板上各处的液相组成均匀一致。
  • 恒摩尔流假定
    • 恒摩尔气流:指在精馏塔内，从精馏段或提馏段每层塔板上升的气相摩尔流量各自相等，但两段上升的气相摩尔流量不一定相等
    • 恒摩尔液流:指在精馏塔内，从精馏段或提馏段每层塔板下降的液相摩尔流量各自相等，但两段下降的液相摩尔流量不一定相等。
    • 成立的主要条件：混合物中各组分的摩尔汽化热相等，同时还应满足1气液接触时因温度不同交换的显热可忽略；2塔身保温良好，可忽略热损失。
  • 总物料衡算F=D+W
  • 易挥发组分物料衡算FxF=DxD+WxW
  • 馏出液的采出率D/F=xF-xW/xD-xW
  • 塔顶易挥发组分的回收率hA=DxD/FxF
  • 塔底难挥发组分的回收率为hB=W(1-xW)/F(1-xF )
  • 精馏段操作线方程Yn+1=(R/R+1)Xn+xD/R+1,该式在y-x相图上为直线，其斜率为R/R+1,截距为xD/R+1. 回流比R=L/D
  • 提馏段操作线方程Y'm+1=(L'/V')x'm-(W/V')xW，在图上为直线，其斜率为L'/L'-W,截距为-WxW/L'-W
  • q称为近料热状况参数，q=Hv-HF/Hv-HL=将1mol进料变为饱和蒸气所需热量/原料液的摩尔汽化热 L'=L+qF V'=V-(1-q)F
    • 进料热状况
      • （1)q>1,冷液进料，tF<tb, L'>L+F及V'>V
      • （2)q=1，泡点（饱和液体)进料，tF=tb, L'=L+F及V'=V
      • （3)0<q<1,气液混合物进料，tb<tF<td. L<L'<L+F及V'<V
      • （4)q=0,露点(饱和蒸汽）进料，tF=td, L'=L及V=V'+F
      • （5)q<0,过热蒸汽进料，tF>td L'<L及V>V'+F
  • q线方程或进料方程y=(q/q-1)x-xF/q-1代表两操作线交点轨迹的方程。过定点(xF,xF）
  • 全回流
    • 上升至塔顶的气相冷凝后全部回到塔内的操作方式
      • 1塔顶馏出液的流量为零，一般既不向塔内进料，也不从塔底排放釜液。
      • 2全塔没有精馏段和提馏段之分，两段的操作线方程合二为一，即 Yn+1=Xn在y-x图上，操作线与对角线重合。
      • 3操作线与平衡线的距离最远，传质推动力最大，达到指定分离程度所需的理论板层数为最少，以Nmin表示。
  • yq=ax/1+(a-1)x
    • 最小回流比 Rmin=xD-yq/yq-xq
    • 泡点进料时，xq=xF 露点进料时，yq=yF
  • 理论板层数计算
    • 逐板计算法
    • 图解法
    • 简捷法
  • 塔高塔径计算
• 间隙精馏
  • 又称分批精馏，为非定态过程。 间歇精馏塔只有精馏段而无提馏段。
  • 基本操作方式
    • 1不断加大回流比来保持馏出液组成恒定
    • 2回流比保持恒定，馏出液组成逐渐降低
  • 、
• 特殊精馏
  • 共沸精馏、萃取精馏和盐效应精馏都是在被分离溶液中加入第三组分以加大原溶液中各组分间挥发度的差别，从而使其易于分离，同时降低设备投资和操作费用。
• 板式塔
  • 板式塔性能评价指标及设计原则
  • 板式塔的基本结构和塔板类型
  • 塔板效率的影响因素
  • 板式塔流体力学性能和负荷性能图
  • 板式塔的工艺尺寸计算