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1、化工原理二元连续精馏第1页，本讲稿共26页1九、精馏塔的热量衡算九、精馏塔的热量衡算1 1、冷凝器的热负荷、冷凝器的热负荷对对冷冷凝凝器器作作热热量量衡衡算算，以以单单位位时时间间为为基基准准，并并忽忽略略热热损失，则：损失，则：QC则冷却介质消耗量为：则冷却介质消耗量为：第2页，本讲稿共26页九、精馏塔的热量衡算九、精馏塔的热量衡算2再沸器的热负荷再沸器的热负荷对对再再沸沸器器作作热热量量衡衡算算，以以单单位位时时间间为为基基准准，并并忽忽略略热热损损失失，则：则：QB若近似取若近似取加热介质消耗量：加热介质消耗量：第3页，本讲稿共26页 通常通常QF、QD、QW数值较小，数值较小，可忽略不
2、计，于是可忽略不计，于是九、精馏塔的热量衡算九、精馏塔的热量衡算 3 全塔热量衡算全塔热量衡算QCQB第4页，本讲稿共26页九、精馏塔的热量衡算九、精馏塔的热量衡算 思考：冷液进料和热进料的优缺点是什么？（例思考：冷液进料和热进料的优缺点是什么？（例112）通常采用冷液进料还是热进料？通常采用冷液进料还是热进料？进料热状况q理论板数Wh（kg/h）Wc（kg/h）冷料q1.36116118251600热料q0.33133419251600 冷料：利于传质，所需理论板数少，但再沸器需热量较大冷料：利于传质，所需理论板数少，但再沸器需热量较大 热料：所需理论板数多，但再沸器需热量较小热料：所需理论
3、板数多，但再沸器需热量较小 常用：热进料，进料可用回收利用的废热加热常用：热进料，进料可用回收利用的废热加热第5页，本讲稿共26页十、精馏塔的操作和调节十、精馏塔的操作和调节影响精馏稳态操作的主要因素：影响精馏稳态操作的主要因素：压强压强 进出塔系统的物料平衡进出塔系统的物料平衡 进料组成和热状况进料组成和热状况 回流比回流比 再沸器和冷凝器的传热条件再沸器和冷凝器的传热条件 塔系统和环境间的散热塔系统和环境间的散热 第6页，本讲稿共26页十、精馏塔的操作和调节十、精馏塔的操作和调节影响精馏稳态操作的主要因素：影响精馏稳态操作的主要因素：1、物料平衡的影响和制约、物料平衡的影响和制约 例：双组
4、分连续精馏，若例：双组分连续精馏，若F、xF、xD、xW保持不变，进保持不变，进料热状况参数发生变化，将导致（料热状况参数发生变化，将导致（）A.D变，变，W不变不变 B.D和和W均不变均不变 C.D不变，不变，W变变 D.D和和W都变都变 第7页，本讲稿共26页十、精馏塔的操作和调节十、精馏塔的操作和调节影响精馏稳态操作的主要因素：影响精馏稳态操作的主要因素：2、回流比的影响、回流比的影响对于固定的精馏塔：对于固定的精馏塔：xD变大变大R同理，可导出同理，可导出XW变小变小注意：注意：在采出率在采出率D/F一定的条件下，若以增大一定的条件下，若以增大R来提高来提高XD，XD有有一极限值，即一
5、极限值，即XDFXF/D第8页，本讲稿共26页十、精馏塔的操作和调节十、精馏塔的操作和调节影响精馏稳态操作的主要因素：影响精馏稳态操作的主要因素：3、进料组成和进料热状况的影响、进料组成和进料热状况的影响 对特定的精馏塔：对特定的精馏塔：若若XF减小，则减小，则XD和和XW均减小；均减小；欲保持欲保持XD不变，则应增大回流比不变，则应增大回流比 第9页，本讲稿共26页塔塔板板序序号号温度温度十一、精馏塔内的温度分布和灵敏板十一、精馏塔内的温度分布和灵敏板灵敏板：灵敏板：当当正正在在操操作作中中的的精精馏馏塔塔受受到到某某一一外外界界干干扰扰，如如回回流流比比、进进料料组组成成波波动动等等，全全
6、塔塔各各板板的的组组成成和和温温度度将将发发生生变变化化。变变化化最最灵灵敏敏的的一一块块板板或或相相邻的几块板称为灵敏板。邻的几块板称为灵敏板。第10页，本讲稿共26页十二、填料精馏塔的填料层高度十二、填料精馏塔的填料层高度第11页，本讲稿共26页十二、填料精馏塔的填料层高度十二、填料精馏塔的填料层高度影响影响HETP的因素：的因素：流动状况，物性参数、填料特性和操作参数、流动状况，物性参数、填料特性和操作参数、思考：思考：等板高度大好还是小好？等板高度大好还是小好？等板高度愈小，说明填料层的传质分离效果愈好等板高度愈小，说明填料层的传质分离效果愈好-分离效果相当于一层理论分离效果相当于一层
7、理论 板的一段填料层高度。板的一段填料层高度。实验测定。实验测定。第12页，本讲稿共26页浙江大学本科生课程化工原理第九章蒸馏13/26 在在被被分分离离的的混混合合液液中中加加入入第第三三组组分分，以以改改变变原原混混合合物物组组分分间间的的相相对对挥挥发发度度，从从而而用用精馏将它们分离。精馏将它们分离。三特殊精馏三特殊精馏 9.5 其它精馏方式其它精馏方式第13页，本讲稿共26页 1 恒沸精馏恒沸精馏9.6 其它精馏方式其它精馏方式第14页，本讲稿共26页 1 恒沸精馏恒沸精馏9.6 其它精馏方式其它精馏方式第15页，本讲稿共26页9.5 其它精馏方式其它精馏方式第16页，本讲稿共26页
8、 1）新新的的最最低低恒恒沸沸物物沸沸点点要要与与另另一一从从塔塔底底排排出出的的组组分分要要 有足够大的差别，一般要求大于有足够大的差别，一般要求大于10。2）希希望望能能与与料料液液中中含含量量较较少少的的那那个个组组分分形形成成恒恒沸沸物物，而而且且夹夹带带组组分分的的量量要要尽尽可可能能高高，这这样样夹夹带带剂剂用用量量较较 少，能耗较低。少，能耗较低。3）最最好好能能形形成成非非均均相相恒恒沸沸物物，以以便便于于回回收收其其中中的的夹夹带带 剂。如乙醇水恒沸精馏中静置分层的办法。剂。如乙醇水恒沸精馏中静置分层的办法。4）还应满足其它的工业要求，如具备热稳定性、无毒、）还应满足其它的工
9、业要求，如具备热稳定性、无毒、不腐蚀、来源容易、价格低廉等。不腐蚀、来源容易、价格低廉等。9.5 其它精馏方式其它精馏方式恒沸剂的选择原则：恒沸剂的选择原则：第17页，本讲稿共26页 2萃取精馏萃取精馏9.5 其它精馏方式其它精馏方式 2萃取精馏萃取精馏 萃萃取取剂剂能能显显著著改改变变苯苯的的饱饱和和蒸蒸汽汽压压，而而对对环环己己烷烷影影响响不不明明显显，使使苯苯从从易易挥挥发发组组分分变为难挥发组分变为难挥发组分。第18页，本讲稿共26页萃取剂的选择原则：萃取剂的选择原则：（1）选择性高）选择性高 加入少量萃取剂就能使原组分间的相对挥发度显著增大。加入少量萃取剂就能使原组分间的相对挥发度显
10、著增大。（2）溶解度大溶解度大 能能和和任任何何浓浓度度的的原原溶溶液液互互溶溶，以以避避免免分分层层，否否则则难难以以充充分分发发挥萃取精馏的作用。挥萃取精馏的作用。（3）挥发性小）挥发性小 其其沸沸点点比比混混合合液液的的其其它它组组分分高高得得多多，以以保保证证塔塔顶顶产产品品的的质质量量，也易与另一组分分离，但沸点也不能太高，否则会造成回收困难。也易与另一组分分离，但沸点也不能太高，否则会造成回收困难。（4）具具有有稳稳定定性性、无无毒毒、不不腐腐蚀蚀、来来源源容容易易、价价格格低低廉廉等等其其它它工业要求。工业要求。9.5 其它精馏方式其它精馏方式第19页，本讲稿共26页一间歇精馏一
11、间歇精馏思考：思考：间间歇歇精精馏馏与与简简单单蒸蒸馏馏有有何何相相同同和不同之处？和不同之处？间间歇歇精精馏馏通通常常有有恒恒回回流流比比、恒恒馏馏出出液液组组成成这两种操作方式这两种操作方式9.5 其它精馏方式其它精馏方式第20页，本讲稿共26页1恒回流比操作恒回流比操作9.5 其它精馏方式其它精馏方式第21页，本讲稿共26页2恒馏出液组成操作恒馏出液组成操作9.5 其它精馏方式其它精馏方式第22页，本讲稿共26页重关键组分重关键组分轻关键组分轻关键组分1A、B、C、D29.6 多元精馏多元精馏一特点一特点A、B、C、DABCD清晰分割清晰分割第23页，本讲稿共26页三元精馏的两种流程方案
12、三元精馏的两种流程方案C(a)1A、B、CB CA2BCB(b)1A、B、CA B2A9.6 多元精馏多元精馏第24页，本讲稿共26页注意以下几个方面：注意以下几个方面：（1）各各组组分分在在流流程程中中的的汽汽化化、冷冷凝凝次次数数应应尽尽可可能能少少，以以降低设备的负荷和能耗。降低设备的负荷和能耗。（2）若若存存在在一一对对较较难难分分离离的的相相邻邻组组分分，宜宜置置于于最最后后分分离离。因因为为精精馏馏该该混混合合物物需需要要很很多多塔塔板板，放放在在最最后后需需要要的的塔塔径径最最小。小。（3）对对纯纯度度要要求求较较高高的的组组分分，最最好好从从塔塔顶顶蒸蒸出出，因因为为塔塔底常含有少量难挥发性的杂质。底常含有少量难挥发性的杂质。（4）对对热热敏敏性性组组分分，为为减减少少被被加加热热的的次次数数，应应优优先先分分离离；对对有有强强腐腐蚀蚀性性的的组组分分，为为避避免免多多个个设设备备的的腐腐蚀蚀，也也应应优优先先分离。分离。9.6 多元精馏多元精馏第25页，本讲稿共26页 当当物物料料的的处处理理量量较较大大，而而产产品品的的纯纯度度要要求求不不高高时时，可可采采用用带带有有侧侧线线出出料料的的复复杂杂塔塔流流程程代替多塔流程。代替多塔流程。一般侧线产品的纯度不高一般侧线产品的纯度不高9.6 多元精馏多元精馏第26页，本讲稿共26页