内容发布更新时间 : 2024/5/19 14:13:26星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
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蒸 馏––––基本概念和基本原理
1.蒸馏与精馏原理 1）蒸馏：利用各组分 将液体混合物部分汽化而使混合物得到分离的单元操作称为蒸馏。该分离操作是通过液相和气相之间的 传递过程来实现的。（方向）
精馏：用精馏操作依据是_____________，操作的必要条件是_______________。 精馏与普通蒸馏的本质区别_______。 2）蒸馏与吸收区别
对于均相物系，必须造成一个两相物系才能将均相混合物分离。蒸馏操作采用改变状态参数的办法（如加热和冷却）使混合物系内部产生出第二个物相（气相）；吸收操作中则采用从外界引入另一相物质（吸收剂）的办法形成两相系统。
2.双组份溶液的汽液相平衡
?x1）
y?X1?0.0121 1?(??1)xα愈大，挥发度差异愈大，分离愈易；α=1时不能用普通精馏方法分离。 2）气液平衡相图
A．温度—组成（t-x-y）图 该图由饱和蒸汽线（ 线）、饱和液体线（ 线）组成，饱和液体线以下区域为 ，饱和蒸汽线上方区域为 ，两曲线之间区域为 。
气液两相呈平衡状态时，气液两相温度 ，但气相组成 液相组成；若气液两相组成相
同，则气相露点温度 液相泡点温度。
B．x-y图
x-y图表示液相组成x与之平衡的气相组成y之间的关系曲线图，平衡线位于对角线的上方。平衡线偏离对角线愈远，表示该溶液愈 分离。总压对平衡曲线影响不大。 3.
总物料衡算： F=D+W
易挥发组分： FxF=DxD+WxW
塔顶易挥发组分回收率： ηD=（DxD/FxF）x100%
塔底难挥发组分回收率： ηW=[W（1-xW）/F（1-xF）]x100% 4. 平衡关系和操作关系
xn yn
yn?1 xn当塔板中离开的气相与液相之间达到相平衡时，该塔板称为理论板。 精馏塔中第n-1,n,n+1块理论板，yn+1
Rx1)精馏段操作线方程
yn?1?xn?D R?1R?1 WxWL?qFym?1'?xm'?2)提馏段操作线方程 L?qF?WL?qF?W xFqy?x?3）q(进料)线方程 q?1q?1不同进料热状况下的q值 进料热状况 q值 冷液体 >1 饱和液体 1 气液混合物 0~1 饱和蒸汽 0 过热蒸汽 <0 对于饱和液体、气液混合物和饱和蒸汽进料而言，q值=进料中的液相分率。 c?t?rpq?R=L/D——回流比 L`=L+qF V` = V+（q—1）F
r
x?yqxD?yqRmin q线 Rmin?D?交点 yq?xq Rmin?1xD?xq 平衡线
练习：xF=，xD=96%， α=，汽液混合进料，气相分率1/3。R=，全凝器泡点回流。 （1）精馏段、提馏段操作线方程 （2）第二块塔板上升蒸汽组成
饱和液体进料时：xq=xF 饱和蒸汽进料时：yq=yF
回流比R增大或减小时所需理论板数如何变（定性）
精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数减少，同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量增加，塔顶冷凝器中冷却介质消耗量增加，操作费用相应增加，所需塔径增大。
精馏操作时，若F、D、xF、q、R、加料板位置都不变，将塔顶泡点回流改为冷回流，则塔顶产品组成xD 。
精馏设计中，回流比愈大，操作能耗 ，随着回流比逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现 。
练习：
设计精馏塔时，若Ｆ、xF、xD、xW均为定值，将进料热状况从q=1变为q>1，但回流比取值相同，则所需理论塔板数将_______，塔顶冷凝器热负荷______ ，塔釜再沸器热负荷______。
A变大，B变小， C不变， D不一定
q变化对NT影响及分离精度、热负荷影响:冷料，需NT少，分离精度↑、热负荷↑ 1）精馏塔中由塔顶向下的第n-1、n、n+I层塔板，其汽相组成关系为_________。
2）操作中的精馏塔，保持F、xF、q 、R不变，增加W，则L/V_______， V’ _______。 A. 增加； B. 不变；C. 不确定；D.减小。
3）某二元物系，相对挥发度α=3，对n-1、n两层理论板，在全回流条件下，xn=，则 yn+1=____。 4）操作中的精馏塔，保持F、xD、 q 、 xW 、 V’ 不变减小 xF ，则有_________。 A. D增加，R减小；B. D不变，R增加；C. D减小，R增加；D. D减小，R不变。
5）精馏塔设计中，回流比越_____所需理论板数越少，操作能耗__________ 。但随着回流比的逐渐增大，操作费用设备费的总和将呈现_____ ___变化过程。
6）操作中，若提馏段上升蒸汽量V’增加，而回流量和进料状态（Ｆ，xF，q）仍保持不变，则R_____，xD_____，xw_____，L′/V′_____。
7）连续精馏塔操作时，若减少塔釜加热蒸汽量，而保持馏出量Ｄ和进料状况（F, xF,q）不变时，则L/V___ ，L′/V′__，xD______ ，xW______ 。
A变大， B变小， C不变， D不一定 5.板效率和实际塔板数
**
单板效率（默弗里效率）EmG=（yn—yn+1）/（yn—yn+1） EmL=（xn-1—xn）/（xn-1—xn） 全塔效率E=（NT/NP）x100% 练习：
1. 在常压连续精馏塔内分离某理想二元混合物。已知进料量为 100 kmol/h， 其组成为（摩尔分率，下同）；釜残液流量为45 kmol/h，其组成为；进料为泡点进料；塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的倍；物系的平均相对挥发度为。 （1）计算塔釜重组分的收率； （2）求出提馏段操作线方程。
2. 在一连续精馏塔中分离某二元理想混合物。已知原料液的流量为100 kmol/h，组成为（易挥发组分的摩尔分率，下同），泡点进料；塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的 倍；操作条件下平均挥发度为 ；测得现场操作数据：xn-1=， xn= 。若要求轻组分的回收率为97% ，塔釜残液组成为 。试求： （1）塔顶产品的流量和组成； （2）操作回流比；
（3）第n块塔板的气相默弗里板效率。
3. 某二元混合物以饱和蒸汽状态加入精馏塔的中部，已知 xF=，x D =，xw= ，平均相对挥发度 α=3，操作回流比为最小回流比的 2倍。塔底直接蒸汽加热，每层塔板的单板效率EMV =，。试求： （1）塔顶采出率D/F
（2）进入第一块实际板(由塔顶向下)的汽相组成。
6. 负荷性能图
如板式塔设计不合理或操作不当，可能产生 、 、 等不正常现象，使塔无法正常工作。
负荷性能图五条线：分别是 、 、 、 和 。 塔板的操作弹性是指_ __。
在板式塔：筛板塔、浮阀塔和泡罩塔中操作弹性最大的是 。
例：如图所示为某塔板的负荷性能图，A点为操作点。试根据该图 （1）确定塔板的气、液负荷；
（2）判断塔板的操作上、下限各为什么控制； （3）计算塔板的操作弹性。
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解：操作点A的坐标值即为塔板的气液负荷，由附图查得 Vh=2300m/h， Lh=8.5m/h
（2）连接OA，即作出操作线。由操作线与负荷性能图上曲线的交点B、C可知，该筛板的操作上限为液泛控制，操作下限为漏液控制。
（3）由图中交点B、C查得 操作弹性：
P292-293 作业6-8 6- 11 6- 15
干 燥––––基本概念和基本原理
1.干湿球温度计工作原理
不饱和湿空气 水分汽化：向气相主体传递 温度差
t （汽化热为水分本身温度降
热量传递 低放出的显热） 水
气体 (l→g) tw 湿度差 热量由气相主气相温度下降 体传递给水分 不饱和湿空气tW 质量传递 达平衡 (g → l) 温度维持恒定
2. H-I图及应用：
1）湿空气H–I图构成：由（ ）线群、（ ）线群、（ ）线群、（ ）线群和（ ）线组成。
练习：不饱和湿空气当温度升高时，湿球温度 ，绝对湿度 ，相对湿度 ，露点 ，焓 。
td: 等H至=100% tas: 等I至=100%
不饱和空气：t>tas(或tw)>td. 饱和空气：t=tas=td.
2）如何判断湿空气的两个性质参数是否相互独立
注：pV、 td 、H----不是独立参数； tW、 tas 、I----不是独立参数 其它两个参数均可确定空气的状态点
练习：若已知湿空气的性质参数（ ），则可在H–I图确定湿空气的状态。 ① H、t ② H、td ③ I、tw ④ I、 ⑤ H、tw ⑥ H、pV ⑦ H、
例:已知湿空气的下列任一对参数：t-tw，t-td，t-，可由湿焓图查得其它参数。
A(t , tw) A(t , td) A(t , )
练习：在总压为下，已知湿空气的某些参数。利用湿空气的H–I图查出附表中空格项的数值，并绘出分题4的求解过程示意图。
湿度焓序干球湿球温相对/(kg/kg绝/(kg/kg绝号 温度/(℃) 度/(℃) 湿度/(%) 干气) 干气) 1 2 3 4 60 40 20 30 35 25 18 27 37 35 75 90 140 80 50 95 水汽露分压点/(℃) /(kPa) 4 35 25 18 P325 作业7-4 7-5