第四节二元连续精馏的分析和计算 一、精馏的原理与设备 将组成为x的混合液加热到 温度t,部分汽化后得到液相 组成为X,气相组成为y。 将组成为的液相部分汽化到 温度t,则可得到液相组成为 X1,X1<X x2 x1 xx 液相混合物经过多次部分汽 化后，在液相中即可得到较 高浓度的难挥发组分
第四节 二元连续精馏的分析和计算 一、精馏的原理与设备 将组成为xf的混合液加热到 温度t，部分汽化后得到液相 组成为x，气相组成为y。 将组成为x的液相部分汽化到 温度t1，则可得到液相组成为 x1， x1 < x 液相混合物经过多次部分汽 化后，在液相中即可得到较 高浓度的难挥发组分。 x x xf y 1 x2 t t1 t2
将组成为x的混合液加热 到温度t,部分汽化后得到 液相组成为X,气相组成 为y。 将组成为的气相部分冷 凝至温度专，则可得到组 成为3的气相，3>y。 x xf y'3y4 气相混合物经过多次部分 冷凝后，在气相中即可得 到较高浓度的易挥发组分
将组成为 xf的混合液加热 到温度 t，部分汽化后得到 液相组成为 x，气相组成 为y。 将组成为y的气相部分冷 凝至温度t3，则可得到组 成为y3的气相， y3 > y。 气相混合物经过多次部分 冷凝后，在气相中即可得 到较高浓度的易挥发组分。 x xf y y 3 y 4 tt3t4
精馏是多次部分汽化与多次部分冷凝的联合操作 ·分别进行液相部分汽化和气相部分冷凝过程，理论 上可以获得混合物的高度分离。 ■但会产生大量的中间馏分，产品收率极低。 :同时还需要加热和冷却费用，能量利用率不高。 ·精馏过程在精馏塔内将部分汽化和部分冷凝过程有 机耦合起来
精馏是多次部分汽化与多次部分冷凝的联合操作 分别进行液相部分汽化和气相部分冷凝过程，理论 上可以获得混合物的高度分离。 但会产生大量的中间馏分，产品收率极低。 同时还需要加热和冷却费用，能量利用率不高。 精馏过程在精馏塔内将部分汽化和部分冷凝过程有 机耦合起来
板式精馏塔 换热器 回流 产 由塔体、塔板、再沸器、冷凝器组成， 饱和液体自上而下、气体自下而上，在板 进料 上鼓泡、接触传质。 再沸器 产品
冷凝器condenser 精馏段：汽相中的重组分向 塔顶产品，。 液相（回流液)传递，而液 Overhead product 相中的轻组分向汽相传递， 液相回流 从而完成上升蒸气的精制。 Liquid reflux 精馏段 提馏段：下降液体（包括回 料液，X Rectifying section Feed 流液和料液中的液体部分) 中的轻组分向汽相（回流) 提馏段 传递，而汽相中的重组分向 Stripping section 液相传递，从而完成下降液 汽相回流 Vapor reflux 体重组分的提浓。 再沸器 Reboiler 塔底产品，XW Bottoms product
提馏段：下降液体（包括回 流液和料液中的液体部分） 中的轻组分向汽相（回流） 传递，而汽相中的重组分向 液相传递，从而完成下降液 体重组分的提浓。 精馏段：汽相中的重组分向 液相（回流液）传递，而液 相中的轻组分向汽相传递， 从而完成上升蒸气的精制。 料液, x F Feed 塔顶产品, x D Overhead product 塔底产品, xW Bottoms product 液相回流 Liquid reflux 汽相回流 Vapor reflux 精馏段 Rectifying section 提馏段 Stripping section 再沸器 Reboiler 冷凝器condenser
板式塔内相邻几块板的温度、 组成的关系为： tn-尤n>xn+l yn-1>ynyn+l n+1 离开各板的汽、液两相的浓度取 t+1 决于板上汽、液两相接触传质速 率。由于板上的鼓泡传质过程非 常复杂，故难以用数学模型进行 描述
板式塔内相邻几块板的温度、 组成的关系为： 离开各板的汽、液两相的浓度取 决于板上汽、液两相接触传质速 率。由于板上的鼓泡传质过程非 常复杂，故难以用数学模型进行 描述。 1 1 1 1 1 1 n n n n n n n n n y y y x x x t t t n-1 tn-1 n tn n+1 tn+1 yn+2 yn+1 yn yn-1 xn-2 xn-1 xn xn+1
二、全塔物料衡算 总物料衡算：F=D+W 易挥发组分衡算：FX:=DXo+WXw D.X FXE 塔顶易挥发组分的回收率： DxD×100% FXE 塔底难挥发组分的回收率： 门m= W(0-xw×100% F(1-xF)
二、全塔物料衡算 (1 ) 100% (1 ) W W F W x F x 总物料衡算：F=D+W 塔顶易挥发组分的回收率： D D 100% F Dx Fx 塔底难挥发组分的回收率： 易挥发组分衡算：FxF=DxD+WxW F,x F W,xW D,xD V L V＇ L＇ L,x D V V＇ L＇
例9-3 在一连续精馏塔中分离某二元混合液。原料液 流量为100kmol/h,浓度为0.4（摩尔分率， 下同)。要求塔顶产品浓度为0.9，塔釜浓度 为0.1。试求： (1)塔顶和塔釜的出料量； 解答： F=D+W 100=D+W Fxr=Dxp +Wxw 100×0.4=0.9D+0.1W D=37.5(kmol/h) W =62.5(kmol /h)
例9-3 在一连续精馏塔中分离某二元混合液。原料液 流量为100kmol/h，浓度为0.4（摩尔分率， 下同）。要求塔顶产品浓度为0.9，塔釜浓度 为0.1。试求： （1）塔顶和塔釜的出料量； 解答： 100 100 0.4 0.9 0.1 37.5( / ) 62.5( / ) F D W F D W D W Fx Dx Wx D W D kmol h W kmol h
例9-3 在一连续精馏塔中分离某二元混合液。原料液 流量为100kmol/h,浓度为0.4（摩尔分率 下同)。要求塔顶产品浓度为0.9，塔釜浓度 为0.1。试求：（2)若要求塔顶采出量为 50kmol/h,工艺要求应作何改变？ 解答： D=50(amol/h),若要求xp=0.9,则轻组分总量为50×0.9=45amol/h 而实际进料中轻组分量为100×0.4=40mol/h,是达不到要求的。 在目前工艺条件下，塔顶最大采出量Dmx F乃xE=100×0.4 =44.4(amol/h) XD 0.9 若要保证D=50(kol/h),则xo,mx= FXF 100×0.4 =0.8 D 50 所以为了提高采出量，工艺上应降低产品纯度
例9-3 在一连续精馏塔中分离某二元混合液。原料液 流量为100kmol/h，浓度为0.4（摩尔分率， 下同）。要求塔顶产品浓度为0.9，塔釜浓度 为0.1。试求：（2）若要求塔顶采出量为 50kmol/h，工艺要求应作何改变？ 解答： max ,max 50( / ) 0.9 50 0.9=45 / 0.4 40 / , 100 0.4 44.4( / ) 0.9 100 0.4 50( / ) 0.8 50 D F D F D D kmol h x kmol h kmol h Fx D kmol h x Fx D kmol h x D ，若要求 ，则轻组分总量为 而实际进料中轻组分量为100 是达不到要求的。 在目前工艺条件下，塔顶最大采出量 若要保证 ，则 所以为了提高采出量，工艺上应降低产品纯度
D XF一XW D F XD-Xw F 当进料流率F和组成X=以及釜液组成Xw一定时， 要求塔顶馏出液中轻组分含量X。值越大，馏出液 的流率D值就越小。 塔釜产品的流率和组成之间也存在类似关系。 ·对进料浓度一定的精馏过程，提高产品品质是以降 低产品产率为代价的。 ·在规定分离要求时，应使DxD≤FxF
D W F W x x x x F D F D F W 1 • 在规定分离要求时，应使 D x D F xF • 当进料流率 F 和组成 xF以及釜液组成 xW一定时， 要求塔顶馏出液中轻组分含量 xD 值越大，馏出液 的流率 D 值就越小。 • 塔釜产品的流率和组成之间也存在类似关系。 • 对进料浓度一定的精馏过程，提高产品品质是以降 低产品产率为代价的