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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,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:,計算類型: 操作型計算、設(shè)計型計算。 計算依據(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; 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;,則將以上關(guān)系代入qnVn+1計算式中,,又,因為:,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, 操作費增加。 若物流qnD、qnW帶出熱流量與qnF帶入熱量相差不大時,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 精餾過程的計算方法,當(dāng)組分較多、理論板也較多時,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:
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