比较全面的精馏塔设计基础.ppt

本章学****要求一、掌握的内容 1. 双组分理想物系的气液平衡、拉乌尔定律、泡点方程、露点方程、气液相平衡图,相对挥发度和挥发度等及应用, 气液相平衡方程及应用,相组成的表示法及应用。 2. 精馏过程的原理及分析,精馏装置的作用。 3. 精馏塔的物料衡算及应用。操作线方程和 q线方程及其在 y-x 图上的作法和应用。 4. 理论塔板数和实际塔板数的确定;进料热状况的分析及其q值的计算和对操作线的影响。 5. 回流比对塔板数的影响,最小理论塔板数,最小回流比的计算,适宜回流比的选择。第1章蒸馏( Distillation) 二、理解的内容 1. 平衡蒸馏和简单蒸馏的特点及其计算;相律。 2. 精馏装置的热量衡算。 3. 直接蒸汽加热精馏塔的计算。 4. 简捷法估算理论塔板数。 5. 塔高和塔径的计算。 6. 精馏塔的操作型计算。三、了解的内容 1. 间歇精馏特点及典型的操作方式。 2. 恒沸精馏,萃取精馏特点及应用。第2节双组分溶液气液相平衡 1、掌握的内容:两组分理想溶液的气液相平衡、泡点方程、露点方程、气液相平衡图、挥发度与相对挥发度的定义及应用、气液相平衡方程及应用。 2、了解内容:非理想溶液的气液相平衡。 3、本节重点:相组成表示方法、泡点方程、露点方程、气液相平衡方程的应用。 4、本节难点:气液平衡相图,用相对挥发度判断物系能否用蒸馏方法分离的难易程度。 相律和相组成气液相平衡关系,是指溶液与其上方的蒸气达到平衡时,系统的总压、温度及各组分在气、液两相中组成的关系。一、相律相律表示平衡的物系中,自由度数目 F、相数φ和独立组分数c之间的关系,即: F=c- φ+2 (1-1) 式中 2表示外界影响平衡状态的两个因素即压强和温度。对两组分平衡物质由相律可知自由度数 F=2 。对两组分的气液平衡系统,可变化的温度 t、压强 p、一组分(通常为易挥发组分)在气相中的组成 y和在液相中的组成 x四个参数中任意规定两个参数后,物系的状态即被唯一的确定。蒸馏可视为恒压下操作,当压强 p确定后,平衡物系的 F=1 ,即在 t、x 或y中选定其中一个参数后,其他参数都是它的函数。所以两组分的气液平衡可用一定压强下 t-x (或y)、 x-y 的函数关系或相图表示。二、相组成的表示法 1. 摩尔分数:混合物中组分 A的物质的量占混合物总物质的量的分数。对两组分(A和 B)的混合液,则有: n nx AA?n nx BB?( 1-2 ) 1?? BAxx式中: n A、n B、n分别表示组分 A、组分 B和混合物的物质的量 kmol 2. 质量分数:混合物中组分 A的质量占混合物总质量的分数。对两组分( A和B)的混合液,则有: m ma AA?m ma BB?( 1-2 a) 1?? BAaa式中: m A、m B、m分别表示组分 A、组分 B和混合物的质量 kg。 3. 质量分数和摩尔分数的换算关系:(以 A组分为例) BBAA AA AMaMa Max?? BBAA AA AMxMx Mxa??(1-3) (1-3 a) 式中: M为组分的摩尔质量 kg/kmol 。应指出:气相中组分的摩尔分数以 y表示。 拉乌尔定律实验表明,理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律。拉乌尔定律:当气液呈平衡时,溶液上方组分的蒸气压与溶液中该组分的摩尔分数成正比,即 p A=P A ox A (1—4) p B=P B ox B =P B o (1- x A) (1 — 4a) 式中: p——溶液上方组分的平衡分压, Pa x ——溶液中组分的摩尔分数 p o——同温度下纯组分的饱和蒸气压, Pa 纯组分的饱和蒸气压是温度的函数,即: P A o = f(t) P B o = φ(t) (1—5) 纯组分的饱和蒸气压可直接从理化手册中查得。理想物系气相服从道尔顿分压定律,即总压等于各组分分压之和。对两组分物系: P= p A+p B (1—6) 式中: p——气相总压, Pa; 1、泡点方程根据拉乌尔定律(1— 4) 、(1— 4a) 和道尔顿分压定律(1—6)可得以下方程: ?????? BA B APP PPx(1—7) 式1—7称为泡点方程。该方程表示平衡物系的温度和液相组成的关系。在一定压强下,液体混合物开始沸腾产生第一个气泡的温度,称为泡点温度(简称泡点)。用途: (1) 已