第六傳質(zhì)過程工業(yè)上 廠里 的增濃與提純蒸餾：液體混合物通過加熱變成汽、液兩相，利用各（一）蒸餾過程的分類按蒸餾方式分平衡蒸(閃蒸：連續(xù)操作簡單蒸餾：間歇操 精餾：借助回流技術(shù)實現(xiàn)高純度、高回收 的蒸餾方(重點(diǎn)特殊精餾：各組分相差極小或形成恒沸 萃取精餾、恒沸精餾、鹽效應(yīng)精餾 按操作壓力分加壓蒸餾：常態(tài)或常壓下泡點(diǎn)以下的混合常壓蒸餾：常壓下泡點(diǎn)為室溫至1500C左右的混合真空蒸餾：常壓下泡點(diǎn)較高或熱敏性混合泡點(diǎn)：一定壓力、組成的二元混合物開始汽化：一定壓力、組成的二元混合物開始液化沸點(diǎn)：純按混合物中組分?jǐn)?shù)目分兩組分精餾：基多組分精餾：工業(yè)生產(chǎn)中常見按操作流程間歇蒸餾：小規(guī)模、多品種或有特殊要求，非穩(wěn)態(tài)連續(xù)蒸餾：工業(yè)上主要存在形式，穩(wěn)態(tài)操（二）蒸餾操作的特可直接獲得產(chǎn)品，無需外加吸收劑或萃取適用范圍廣泛，不僅可分離液體混合物，還§1兩組分溶液的汽液平8理想物pAp0pAp0AApApy汽相為理想氣體，pApy理想氣體：總壓不太高(一般不高于104KPa)時的汽相蒸餾時描述相平衡的基FFC222表明對于兩組分汽液平衡，可變化的參數(shù)有4任意確定2個，平衡物系狀態(tài)即唯理想物系汽液相平衡方程：(一)利用飽和蒸氣壓計算汽液平衡關(guān)系以A表示易揮發(fā)組分，B表示難揮發(fā)組 p*

p*1x p* p*x pp

p

f(t),p f(t p p

plog A tyAlog A t pBA f(t), fpBA——安托尼 (二)利用相對揮發(fā)度計xvpxvAA

pBxvBxvB理想溶液 相對揮發(fā)度：易揮(重組分)的揮發(fā)度之比，以α表vApA /xA /汽相為理想

pyA/xAyAxB理想物

pyB/p*pp* p*B

yBxyAxyBx

y y y y ②α=1，代入得y=x，此時需用特殊精餾P196例6-一)t-x-y總壓t-x：泡點(diǎn)線飽和液體 線飽和蒸汽E、 三個區(qū)域汽液共存杠桿規(guī)x-y恒壓或理想物系 。比t-x-y圖方便快。x=1§2精餾原理2-1餾原理精餾：借助“回流”技術(shù)實現(xiàn)混合液高純度分離的多級P=t多多次部分汽化和多部分冷凝的t-x-y xor原理上可實現(xiàn)兩組分高純度分

缺點(diǎn)：盡管2-2餾流工業(yè)上在精餾塔與部分冷凝有機(jī)偶合在一起概念回流是精普通蒸建立汽液兩相體足夠?qū)訑?shù)的 VLDFVW塔板的ynynyn+1xnxn-1 原料分批得§3兩組分連續(xù)精餾的計3-1理論板的概念和恒摩爾流、理論若離開某層塔板的汽液兩相在組成上達(dá)到平衡，yn fxnyn fxn

——相平衡①理想化，因達(dá)到汽液平衡需要足夠長的，而且還受到傳質(zhì)設(shè)備的限制，不可能存在的二、恒摩爾流假——為了簡化精餾恒摩爾汽精餾段提餾段V與V’V與V’不一定相液氣恒摩爾液精餾段提餾段：L1’=L2’=L3’=…=L兩組分的摩爾汽化潛熱nKmol液體汽化，就有nKmol氣體液化(輕組分：液→氣，重組分：氣→液)，汽液接觸時因溫度不同交換的熱量計，即tn-1tn。3-2衡料衡FxFDx

Wx采出易揮難揮發(fā)組分回收率(塔釜)：

W1

DxDAF DxDAFB(一)精餾段物料衡算總：V=L+D輕Vyn1DxD L D yyLL nDLxDR ——回流比D

L

xn

LD yyRRxn1RxD餾段物總：LV輕：LxmWxWV 'L 'Wym1'LWym1'LWxm'L'WW 三、加料板的物料及物衡：熱衡：FIFLILVIvvIvLIL根據(jù)恒摩爾流假定：IV=IV，IL=IL(由于塔中)VV IvIFLLIvIL

IF將1Kmol進(jìn)料變?yōu)轱柡驼羝锜酙vIL LL 進(jìn)料熱冷液V<V>(d)δ=0:(e)δ<0VLVLVLVLVLFF F F F {{}{}FF F F F {{}{}}

飽和液

汽液混合

飽和蒸

過熱蒸過冷液體：tFt

Pt-t-t-AF飽和F

t 熱狀況飽和液、汽混合ttFt飽和蒸汽 過熱蒸汽：tFt 在實際生產(chǎn)中，以接近泡點(diǎn)的冷進(jìn)料和泡故提餾段的操作線方程中L’ymym1'LWxm'L'WWym' L x'LFmWLFxW四、精餾段操作線和提餾段操作線精餾段操作kRRkRRyyRRxR1RR①通過點(diǎn)RR

xy Ly L xLFWLFxW提餾線與精餾段操作線的交點(diǎn)軌跡VyLx D

VyLx W (VV')y(LL')x Wx LL

VV1yy x δ線的做y xδ線的做yδ線方程特①經(jīng)過點(diǎn)

②斜率

xA精餾段操作線Ay②做δ線精餾線于點(diǎn)A（xδ、A與(xW,xW),

xbq<bq<fddq=ddd0<q<aq>q=③ x

xx x精餾提餾提餾

y

x操作線離相平衡線越遠(yuǎn)，傳質(zhì)推動力越大50kmolh試求：（1）塔頂、塔底寫出精餾段和提餾段的操作線方程解

F又

1 wF wF

W500.65(10.99)8.125kmolDFW508.12541.875kmol回流比R＝L/LRD＝341.88＝125.6 h1VLD(R1)D441.88＝167.5 h1＝0V'V(1)F167.550117.5 h1L'LF125.6050125.6 h1

FxF500.650.99 y x

0.75xR Ry

1.07x 重要原則精餾塔內(nèi)任一截面上的汽液兩相組成：計算雙組分連續(xù)精理論塔板數(shù)的方法逐逐板計圖圖解捷捷算逐板計算（Mccabe-Thiele）法前提：塔頂是全凝器設(shè)共有N塊理論塔板，在第m已知：xD、xF、xW，R，δ逐板計算yy1D衡1線 衡22操作y......N3NN xNW 相平衡方程：y 精餾線方1R nRxD提餾線方' L x'mLFmWLFxW

精餾段操提餾段操

xwyes停止計No繼續(xù)計①若xi-1>xF，xi≤xF，則第i塊理論板為加料(即最優(yōu)加料位置是確②每使用一次相平衡關(guān)系，即對應(yīng)一層理論塔板③逐板計算的理論塔板數(shù)包括再沸器在內(nèi)④以上作出的xi是否大于xF的判斷是針對泡點(diǎn)進(jìn)料的，對于其它進(jìn)料，應(yīng)是xi≤xδ。(xδ為精餾線與δ線交逐板計算法的優(yōu)缺點(diǎn)

y xδ x圖解法yy 相平衡x操作線y相平衡x操作線1 2x23NNNNW3453456721yyy已知 xD、xFxW從塔底、塔頂

x圖解法步驟（從塔底算起）：作相平衡線和作精餾線、δ當(dāng)x>xδ(泡點(diǎn)時是xF),在精餾線與相平衡用圖解法作出的塔板數(shù)包括再沸器和分凝塔內(nèi)N階梯數(shù)不作特殊說明時塔頂冷凝器都按全凝器處最優(yōu)進(jìn)料位置的確 由圖解法和逐板計算法都可以確定加料在塔內(nèi)液相或汽相組成與進(jìn)料組成相近或相均不能獲得最佳分離1

進(jìn)料口213213a4567d89f非最佳位置料比最佳位進(jìn)料論板數(shù)多4bc100

x理論板數(shù)的圖解1c

進(jìn)料口213213a4567d89f2b非最佳位置料比最佳位進(jìn)料論板數(shù)多F, 0

x理論板數(shù)的圖解

δ↓，操作線越靠近平衡線，傳質(zhì)推動力↓，其T。其它條件不變時，當(dāng)連續(xù)精餾操作的度、進(jìn)料液流量分別增大時，理論塔板數(shù)yyx1.全回流：特點(diǎn)①D=0，無產(chǎn)出

餾線、提餾線之分，操作線與y=x重合③離平衡線最遠(yuǎn)，傳質(zhì)最好，傳質(zhì)推動力最大，所i。應(yīng)用，用剛開車時，系統(tǒng)還未達(dá)到穩(wěn)態(tài)，塔底餾出液組成不恒定，收集無益，利用全回流傳質(zhì)推動力最大的特q123q12345作圖在y=x與相平衡線間逐板計Fenske 1xWlg1 D ①αm為①αm為全塔平均揮發(fā)度，可取塔頂、塔底②Nmin不含

lg

2.增大產(chǎn)品量隨著R的減小，精當(dāng)精餾線與δ線交點(diǎn)落在平衡線上時，相應(yīng)的R稱為Rmin。

RminRmin的求kkRmin

xD

xDRRxDyy

xxyx

最小回流 解：Rmin=(xD-yδ)/(yδ- 相平衡關(guān)系yδ ⑴δ=0,yδ由(2)：xδ=(0.5-Rmin=(0.95-0.5)/(0.5-⑵δ=1,xδ由(2)yδ=0.8×0.5+0.2=0.6Rmin=(0.95-0.6)/(0.6-適宜回流比的確定綜合操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用兩方面考慮 設(shè)備 操作關(guān)聯(lián)Rmin、R、Nmin、NNNN

步驟1求出Rmin，并確定宜回流比 Fenske求出實際塔板 xn-yn yyn y*n

xn- MarphreeEm單板效率EEyny*實際塔板推動 （氣相n理論塔板推動EExn1x實際塔板推動 （液相x*n理論塔板推動總板效率EEN 100N影響塔板效率的預(yù)測塔板效率的方法，一般用經(jīng)驗公式計算，見§6特殊精餾和適用情況類型恒沸精餾、萃取精餾、減壓精餾等6-16-1形成的恒沸物沸點(diǎn)與另一分離組分的沸點(diǎn)之差②易于回收，最好是新恒沸物在冷凝時可以分層（非均相）A+B形成恒沸物，S夾帶劑，S與B形成新的

6-26-2萃取精餾原理(萃取劑)萃取劑要求②應(yīng)明顯改善兩組分的相對揮發(fā)度③萃取劑必須與待分離混合物互溶苯（80.1℃）、環(huán)己烷（80.73℃）、加入萃取劑糠糠醛摩爾0α 糠環(huán)己烷+

環(huán)己苯苯+糠6-36-3簡單流程示意6-46-4適用于具有最低沸點(diǎn)相圖 簡單流程示意 B

6-56-5AABACCB§7Equipmentforgas-liquidmass塔式設(shè)備可以分為—代表是—代表是填料7-1板式塔（Tray塔溢流

保持Overflow一定降液

動液液體依靠，由上層板的板式正常操作空塔速度生產(chǎn)能力大塔板效率穩(wěn)造價低，檢修方故工有降液管式（錯流塔板）cross-flow無降液管式（穿流塔板）dual-flow結(jié)構(gòu)簡單，操作彈性小，生產(chǎn)能力大，工小，過去工業(yè)上應(yīng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：塔板上開有優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力大、操缺點(diǎn):不易處理易結(jié)生產(chǎn)能力大塔板效率高壓降低結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便，造價低廉常見塔板的性塔板類相對相對操壓力結(jié)成泡罩塔中高復(fù)低低0.4-浮閥塔大中一0.7-舌型塔小低簡0.5-對難分離物質(zhì)的高純度分——追求高的塔板效率對處理量大又易分離的物——追求高的生產(chǎn)能力對于真空蒸——要求低的塔板壓降 填料塔（Packed填料塔的特點(diǎn)（一生產(chǎn)能力大（單位塔截面上10%。10填料塔空隙率高。板式塔：0.4-1.1千帕0.01-0.27千帕。優(yōu)點(diǎn)：有利于熱敏性物系分離填料塔的特(二填料是填料塔 構(gòu)件，它提供了氣兩相接觸傳質(zhì)的散裝規(guī)整

列，整齊堆砌的填RaschigPall 幾種常用填料的綜評排絲網(wǎng)波紋填很1孔板波紋填2金屬3456瓷較7略8略9The 間歇精餾（選講操作特點(diǎn)無提餾場合原料分批得，靈間歇精餾的間歇精餾有兩種操作方式恒定餾出液組成的間歇精餾操作計算恒回流比操作時所需要的理論最小回流比Rmin的確 RxdydyxffRxdR