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1、第三章传质分离过程3.2.2 精馏原理和流程装置一、精馏原理一、精馏原理二、实现精馏的装置二、实现精馏的装置2023/1/19一、精馏原理1、部分气化和部分冷凝、部分气化和部分冷凝部分气化：将混合溶液的温度升升高高到到泡泡点点与与露露点点之之间间，其中部分溶液汽化成蒸汽，留下部分溶液未汽化。部分冷凝：将过热蒸气的温度降降低低到到露露点点与与泡泡点点之之间间，部分蒸汽冷凝成液体，留下部分蒸汽未冷凝。2023/1/192023/1/19 在总压一定的条件下，将组成为 xf 的溶液加热至该溶液的泡点 TA，产生第一个气泡的组成为 yA。继续加热升高温度，物系变为互成平衡的汽、液两相，两相温度相同组成
2、分别为 yA 和 xA。t/Cx(y)01.0露点线泡点线露点泡点xAyAxf气相区液相区两相区 当温度达到该溶液的露点，溶液全部汽化成为组成为 yA=xf 的气相，最后一滴液相的组成为 xA。溶液的汽化过程2023/1/19部分气化和部分冷凝的结果 气相中轻组分的浓度增大，重组分的浓度降低；气相中轻组分的浓度增大，重组分的浓度降低；液相中重组分的浓度增大，轻组分的浓度降低。液相中重组分的浓度增大，轻组分的浓度降低。2023/1/192、精馏原理、精馏原理 将组成为 xF、温度为tF的某混合液加热至泡点以上，则该混合物被部分汽化，产生汽液两相，其组成分别为y1和x1，此时y1xFx1。将汽液两
3、相分离，并将组成为y1的汽相混合物进行部分冷凝，则可得到组成为y2的汽相和组成为x2的液相。继续将组成为y2的汽相进行部分冷凝，又可得到组成为y3的汽相和组成为x3的液相，显然y3 y2 y1。（1）多次部分汽化和部分冷凝2023/1/19 如此进行下去，最终的汽相经全部冷凝后，即可获得高纯度的易挥发组分产品。同时，将组成为x1的液相进行部分汽化，则可得到组成为 y2的汽相和组成为x2的液相，继续将组成为x2的液相部分汽化，又可得到组成为 y3的汽相和组成为x3的液相，显然x3 x2 x1。如此进行下去，最终的液相即为高纯度的难挥发组分产品。2023/1/192023/1/192023/1/1
4、92023/1/19（2）精馏的定义 根据液体混合物中各组分挥发性的差异，通过多次的部分气化和部分冷凝，使液体混合物得到比比较较彻彻底底的的分分离离的传质操作过程。注意：通过普通的精馏操作，得不到纯组分。如要得到纯组分，则必须采用其他的分离操作方法。例如，要得到无水乙醇，则可以苯为夹带剂，采用恒沸精馏的方法实现。2023/1/19（3）维持精馏操作稳定的必要条件回流 多釜串连模型中每一个釜的工艺控制工艺控制要求：各釜内的料液处在沸腾状态；上一级蒸馏釜内料液温度应低于下一级蒸馏釜的料液温度。欲达到上述要求，则应：上一级的蒸馏釜中的轻组分浓度应大于下一级；每一级蒸馏釜中的料液组成在操作过程中维持不
5、变。2023/1/19实际过程是：随着蒸馏的进行，液相中轻组分的浓度越来越小，重组分的浓度越来越大，釜内料液的温度越来越高。可采取的措施是可采取的措施是回流回流回流：将上一级蒸馏釜内部分料液引一部分到下一级蒸馏釜中，从而实现蒸馏过程中每一个釜内的参数维持不变。回流的另一作用回流的另一作用将重组分往下带。由以上分析可知：回回流流是是精精馏馏操操作作必必不不可可少少的的，是精馏与简单蒸馏的主要区别。2023/1/192023/1/19（4）进料的位置 为得到较纯的轻组分与重组分，原料液既不能在最上面的釜加入（只经过了一次部分汽化），也不能在最下面的釜中加入（只经过了一次部分冷凝），而只能在中间某一
6、个釜中加入。确定进料位置的依据：原料液的组成应与进料釜内料液的组成相等或接近。即：原料液的组成进料釜内料液的组成2023/1/19二、实现精馏的装置 尽管可以采用前面所述的装置实现精馏，但工业过程并不采用。原因原因：设备庞杂；能量消耗大；占地面积宽。实际采用的是如图所示的精馏塔。2023/1/192023/1/19连续精馏操作流程连续精馏操作流程 操作时，原料液连续地加入精馏塔内。连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（称为釜残液）；部分液体被汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入全（冷）凝器被全部冷凝，将部分冷凝液用泵（或借重力作用）送回塔顶作为回流液体，其余部分作为塔顶产品（称为馏出液）采出。2023/1/192023/1/19 进料板：通常，将原料液加入的那层塔板称为进料板。精馏段：在进料板以上的塔段，上升汽相中难挥发组分向液相中传递，易挥发组分的含量逐渐增高，最终达到了上升汽相的精制，因而称为精馏段。提馏段：进料板以下的塔段（包括进料板），完成了下降液体中易挥发组分的提出，从而提高塔顶易挥发组分的收率，同时获得高含量的难挥发组分塔底产品，因而将之称为提馏段。几个名词：几个名词：2023/1/192023/1/192023/1/19