初步掌握精馏原理和塔板数的计算了解回流比对精馏操作的影响.pptx

1 1、初步掌握精馏原理和塔板数的计算、初步掌握精馏原理和塔板数的计算2 2、了解回流比对精馏操作的影响、了解回流比对精馏操作的影响3 3、了解精馏塔的基本结构和主要性能、了解精馏塔的基本结构和主要性能第一章 蒸 馏(distillation)distillation)基本要求重点难点精馏原理、塔板数的计算；回流比对精馏的影响精馏原理、塔板数的计算；回流比对精馏的影响连续精馏的基本原理和塔板数的计算连续精馏的基本原理和塔板数的计算1.1 概 述1蒸 馏传传质质（mass mass transfertransfer）过过程程：物物质质在在相相间间的的转移过程称为传质（分离）过程转移过程称为传质（分离）过程化学工业中常见的传质过程：通通过过加加热热造造成成气气液液两两相相物物系系，利利用用物物系系中中各各组组分挥发度不同的特性以实现分离的单元操作分挥发度不同的特性以实现分离的单元操作蒸馏、吸收、萃取、干燥蒸馏、吸收、萃取、干燥2蒸馏过程的分类1按蒸馏方式简单蒸馏简单蒸馏平衡蒸馏平衡蒸馏精馏精馏特殊精馏特殊精馏萃取精馏萃取精馏恒沸精馏恒沸精馏2按操作压强常压蒸馏常压蒸馏加压蒸馏加压蒸馏减压蒸馏减压蒸馏3按待分离混合物中组分的数目：双组分蒸馏双组分蒸馏多组分蒸馏多组分蒸馏4按操作流程：间歇蒸馏：小规模生产，非定态操作间歇蒸馏：小规模生产，非定态操作连续蒸馏：大规模，定态操作连续蒸馏：大规模，定态操作本章讨论：常压下的两组分连续精馏本章讨论：常压下的两组分连续精馏vapor-liquid phase equilibrium1.2 1.2 两组分溶液的气液平衡两组分溶液的气液平衡1.2.1 双组分理想物系的气液平衡理想物系：溶液中不同组分的分子间作用力和相同组分的分子间作用力完全相等。液相为理想溶液、气相为理想气体的混合物物系液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律气相为理想气体，遵循道尔顿定律气相为理想气体，遵循道尔顿定律1）用饱和蒸气压表示气液平衡关系的表示法拉拉乌乌尔尔定定律律：一一定定温温度度下下，理理想想溶溶液液上上方方气气相相中中任任意意组组分分的的分分压压等等于于纯纯组组分分在在该该温温度度下下的的饱饱和和蒸蒸气气压压与与它它在溶液中的摩尔分数的乘积。在溶液中的摩尔分数的乘积。A:A:易挥发组分，沸点低组分易挥发组分，沸点低组分B:B:难挥发组分，沸点高组分难挥发组分，沸点高组分 y:气相中易挥发组分的摩尔分数；气相中易挥发组分的摩尔分数；1-y:难挥发组分的摩尔分数难挥发组分的摩尔分数x:液相中易挥发组分的摩尔分数；液相中易挥发组分的摩尔分数；1-x:难挥发组分的摩尔分数难挥发组分的摩尔分数溶液沸腾时，总压等于各组分的蒸气压之和理想气体混合物服从道尔顿分压定律：理想气体混合物服从道尔顿分压定律：用饱和蒸气压表示的气液平衡关系用饱和蒸气压表示的气液平衡关系2）用相对挥发度表示某组分在气相中的平衡分压与该组分在液相中的摩尔分率之比某组分由液相挥发到气相中的趋势，是该组分挥发性大小的标志挥发度定义挥发度意义双组分理想溶液 相对挥发度定义溶液中易挥发组分挥发度与难挥发组分挥发度之比压强不高，气相遵循道尔顿分压定律理想溶液1，表表明明A比比B容容易易挥挥发发，越越大大，挥挥发发度度差别越大，越容易分离。差别越大，越容易分离。若若=1，y=x，说说明明气气液液相相组组成成相相同同，不不能能采用普通的精馏方法分离采用普通的精馏方法分离对挥发度的理解对挥发度的理解气液平衡方程1.2.2 两组分理想溶液的气液平衡相图两组分理想溶液的气液平衡相图苯苯(A)(A)和和甲甲苯苯(B)(B)的的饱饱和和蒸蒸气气压压和和温温度度关关系系如如表表，试试利利用用拉拉乌乌尔尔定定律律和和相相对对挥挥发发度度分分别别计计算算苯苯-甲甲苯苯混混合合液液在在总总压压101.33kPa101.33kPa下下的的气气液液平平衡衡数数据据,温温度组成图度组成图t/80.184889296100104108110.8pAo/kPa101.3113.6130143.7160.6179.2199.3221.2233.0pBo/kPa39.344.460.667.666.774.683.393.9101.31 1）温度组成（）温度组成（t-x-yt-x-y）图）图解(1)利用拉乌尔定律计算气液平衡数据t/80.184889296100104108110.8x1.000 0.822 0.6390.6080.3760.2660.1660.0680.000y1.000 0.922 0.8190.7200.6960.4630.3060.1270.000(2)利用相对挥发度计算气液平衡数据求平均挥发度求平均挥发度t-y线线，气气相相组组成成与与平平衡衡温温度度之之间间的的关关系系。饱饱和和蒸气线，露点线蒸气线，露点线t-x线线，液液相相组组成成与与平平衡衡温温度度之之间间的的关关系系。饱饱和和液相线，泡点线液相线，泡点线2）x-y 图（1）y x（2）平平 衡衡 线线离离对对角角线线越越远远，气气液液两两相相浓浓度度差差越越大大，溶溶液液越越易易分分离离1.3.1 平衡蒸馏（闪蒸）1.3 1.3 平衡蒸馏和简单蒸馏平衡蒸馏和简单蒸馏操作过程：混合液经加热器升温，使温度高于分离器压强下液体的沸点，通过减压阀降压进入分离器，此时过热的液体混合物被部分汽化得到分离1物料衡算总物料：总物料：易挥发组分：易挥发组分：F，D，W-原料液、气相、液相产品摩尔流量原料液、气相、液相产品摩尔流量,kmol/sxF，y，x-原料液、气相、液相产品的组成，摩尔分数原料液、气相、液相产品的组成，摩尔分数q：液化分率2热量衡算对加热器热量衡算对加热器热量衡算原原料料液液减减压压进进入入分分离离器器，物物料料放放出出的的显显热热等等于于部部分分汽汽化所需潜热化所需潜热原料液离开加热器的温度原料液离开加热器的温度1.3.2 简单蒸馏（微分蒸馏）得不到大量高纯度的产品得不到大量高纯度的产品釜釜液液与与蒸蒸气气的的组组成成都都是是随随时时间间而而变变化化的的，是是一种非稳态过程一种非稳态过程只只能能进进行行初初步步分分离离，而而且且生生产产能能力力低低，适适合合于当组分挥发度相差较大的情况。于当组分挥发度相差较大的情况。特 点：蒸蒸馏馏-当当生生产产上上对对产产品品的的纯纯度度要要求求不不高高，只只需需要要初步分离时采用的分离方法；初步分离时采用的分离方法；平衡、简单蒸馏是单级分离过程一次部分汽化混合物部分分离精馏是多级分离过程多次部分汽化和部分冷凝混合物几乎完全分离精精馏馏-当当产产品品的的纯纯度度要要求求高高，特特别别是是在在混混合合物物挥挥发发度比较接近时采用的分离方法。度比较接近时采用的分离方法。蒸馏与精馏的区别1.4 1.4 精馏原理和流程精馏原理和流程1.4.1 精馏过程原理和条件液体混合物经多次部分气化后，在液相中获得高纯度的难挥发组分气体混合物经多次部分冷凝后，在气相中获得高纯度的易挥发组分条件条件结果结果将将原原料料液液进进入入的的层层板板称称为为加加料料板板，加加料料板板以以上上的的塔塔段段，作作用用是是把把上上升升蒸蒸气气中中易易挥挥发发组组分分进进一一步步提提浓浓，称称为为精精馏馏段段；加加料料板板以以下下的的塔塔段段（包包括括加加料料板板），其其作作用用是是从从下下降降液液体体中中提提取取易易挥挥发组分，称为提馏段发组分，称为提馏段1.4.2 精馏操作流程1.6.1 理论板的概念和恒摩尔流假定理理论论板板：在在其其上上气气、液液两两相相都都充充分分混混合合，且且传传质质及及传传热热过过程程阻阻力力均均为为零零的的理理想想化化塔塔板板，无无论论进进入入理理论论板板的的气气、液液两两相相组组成成如如何何，离离开开该该板板时时气气、液液两两相相达达到到平平衡衡状状态态，即即两两相相温温度度相相等等，组成互成平衡，组成互成平衡，组成关系可由平衡关系来确定组成关系可由平衡关系来确定1.6 1.6 两组分连续精馏的计算两组分连续精馏的计算1.恒摩尔气流精馏段精馏段提馏段提馏段2.恒摩尔液流精馏段精馏段提馏段提馏段恒恒摩摩尔尔流流：每每层层塔塔板板的的上上升升蒸蒸气气的的摩摩尔尔流流量量恒恒定定,下降液体的摩尔流量也恒定。下降液体的摩尔流量也恒定。在在精精馏馏塔塔的的塔塔板板上上气气液液两两相相接接触触时时，若若有有n kmol/h的的蒸蒸气气冷冷凝凝，相相应应有有n kmol/h液液体体气气化。化。1.全塔物料衡算总物料：总物料：易挥发组分：易挥发组分：F，D，W-原原料料液液、馏馏出出液液、釜残液摩尔流量釜残液摩尔流量,kmol/s,kmol/sxF，xD，xW-易易挥挥发发组组分分的的摩尔分数摩尔分数1.6.2 1.6.2 物料衡算与操作线方程物料衡算与操作线方程塔顶易挥发组分的回收率：塔顶易挥发组分的回收率：分离要求的表示方法分离要求的表示方法（1 1）规定易挥发组分在馏出液和釜残液的组成；）规定易挥发组分在馏出液和釜残液的组成；（2 2）规定馏出液组成）规定馏出液组成x xD D和塔顶易挥发组分回收率；和塔顶易挥发组分回收率；（3 3）规定馏出液组成）规定馏出液组成xD D和塔顶采出率和塔顶采出率D/FD/F（4 4）塔底难挥发组分的回收率）塔底难挥发组分的回收率在在连连续续精精馏馏塔塔中中分分离离苯苯甲甲苯苯混混合合液液。已已知知原原料料液液流流量量为为10000kg/h,苯苯的的组组成成为为40（质质量量）。要要求求馏馏出出液液组组成成为为97，釜釜残残液液组组成成为为2。试试求求馏馏出出液液和和釜釜残残液液的的流流量量（kmol/h）及及馏馏出出液中易挥发组分的回收率？液中易挥发组分的回收率？苯苯的的摩摩尔尔质质量量为为78kg/kmol;78kg/kmol;甲甲苯苯的的摩摩尔尔质质量量为为92kg/kmol92kg/kmol2.精馏段操作线方程总物料总物料易挥发组分易挥发组分回流比物物理理意意义义：n n板板下下降降的的液液相相组组成成与与相相邻邻的的n+1n+1板上升蒸气组成之间的关系板上升蒸气组成之间的关系由由恒恒摩摩尔尔流流的的假假定定，L为为定定值值，且且连连续续定定态态操作中操作中D和和xD也是定值，也是定值，R是常量是常量,直线方程直线方程3.提馏段操作线方程总物料：总物料：易挥发组分：易挥发组分：根根据据恒恒摩摩尔尔流流的的假假定定，L为为定定值值，且且连连续续定定态操作中态操作中W 和和xW也是定值，是直线方程也是定值，是直线方程物物理理意意义义：m m板板下下降降的的液液相相组组成成与与相相邻邻的的m+1m+1板上升蒸气组成之间的关系板上升蒸气组成之间的关系在在某某两两组组分分连连续续精精馏馏塔塔中中，精精馏馏段段内内自自第第n层层理理论论板板下下降降的的液液相相组组成成为为0.66（易易挥挥发发组组分分摩摩尔尔分分数数），进进入入该该板板的的气气相相组组成成为为0.76，塔塔内内气气液液摩摩尔尔流流量量比比V/L=2，物物系系的的相相对对挥挥发发度度为为2.6，试求，试求R、yn、xn-1物料衡算：物料衡算：热量衡算：热量衡算：一、进料热状况参数1.6.3 1.6.3 进料热状态的影响进料热状态的影响令：令：q:进料热状况参数精馏段和提馏段的气、液相流量与进料量及进精馏段和提馏段的气、液相流量与进料量及进料热状况参数之间的基本关系料热状况参数之间的基本关系提馏段操作线方程提馏段操作线方程例题例题1-6二、进料热状况：(1)温度低于泡点的冷液体；温度低于泡点的冷液体；(2)泡点温度的饱和液体；泡点温度的饱和液体；(3)温度介于泡点和露点之间的气液混合物；温度介于泡点和露点之间的气液混合物；(4)露点温度的饱和蒸气；露点温度的饱和蒸气；(6)温度高于露点的过热蒸气。温度高于露点的过热蒸气。进料热状况影响进料热状况影响L、L及及V、V 之间的关系之间的关系L包括三部分包括三部分:L;F;因因原原料料温温度度低低于于加加料料板板上上气气液液温温度度，故故原原料料进进入入加加料料板板后后将将一一部部分分从从提提馏段上升蒸气冷凝下来馏段上升蒸气冷凝下来（1）冷液进料：）冷液进料：（2）饱和液体进料）饱和液体进料原原料料进进入入加加料料板板后后全全部部以以原原来来液液体体的的状状况况进进入入提馏段提馏段原原料料含含有有一一部部分分液液体体（往往下下流流），一一部部分分气气体体（上上升）升）（3）气液混合物进料）气液混合物进料（4）饱和蒸气进料）饱和蒸气进料原原料料进进入入加加料料板板后后全全部部以原来气体的状况上升以原来气体的状况上升因因原原料料温温度度高高于于加加料料板板上上气气液液温温度度，故故原原料料进进入入加加料料板板后后势势必必将将原原塔塔内内下下降降的液体加热气化上升。的液体加热气化上升。（6）过热蒸气进料）过热蒸气进料例例18分分离离例例16中中的的苯苯甲甲苯苯混混合合液液，若若进进料料为为饱饱和和液液体体，R=3.6,试试求求提提馏馏段段操操作作方方程程，截截距距和和斜斜率率例例19分离例分离例18中的苯甲苯混合液，若将进料热状态变为中的苯甲苯混合液，若将进料热状态变为20的冷液体，试求提馏段的上升蒸气流量和下降液体流量。的冷液体，试求提馏段的上升蒸气流量和下降液体流量。已已知知操操作作条条件件下下苯苯的的汽汽化化热热为为389kJ/kg，甲甲苯苯的的汽汽化化热热为为360kJ/kg，原原料料液液的的平平均均比比热热容容为为168kj/(kmol.)。苯苯甲甲苯苯混混合合液液的的气气液液平平衡衡数数据据见见图。图。原料液的平均气化热原料液的平均气化热1.6.4 1.6.4 理论塔板数的求法理论塔板数的求法1.逐板计算法逐板计算法 精馏段精馏段第一块（全凝）第一块（全凝）第第一一板板上上升升的的蒸蒸气气被被全全部部冷冷凝凝并并在在泡泡点点下下回回流流，故故塔塔顶顶馏馏出出液液组组成成及及回回流流液液组组成成与与第第一一层层板板的的上上升升蒸蒸气相同气相同第二块第二块.离开每层理论板的气液相平衡离开每层理论板的气液相平衡第第n块块加料板属于提馏段，故精馏段所需塔板数为加料板属于提馏段，故精馏段所需塔板数为(n-1).再沸器相当一块理论板再沸器相当一块理论板,提馏段所需板数提馏段所需板数(m-1)提馏段：提馏段：精馏塔所需的总理论板数精馏塔所需的总理论板数2.梯级图解法梯级图解法2.1 在x-y坐标图上作出平衡曲线和对角线2.2 在x-y坐标图上作出操作线(1)精馏段操作线的作法精馏段精馏段操作线操作线精馏段精馏段操作线操作线(2)提馏段操作线的作法(3)q 线方程精馏段操作线与提馏段操作线交点的轨迹方程精馏段操作线与提馏段操作线交点的轨迹方程画q线方程q 线方程，进料方程过过e点作斜率为点作斜率为q/(q-1)的直线的直线ef，即为，即为q线线ef(4)进料热状况对q线及操作线的影响进料热状况进料热状况q值值q线的斜率线的斜率q/(q-1)冷液体1+饱和液体1气、液混合物 0q1-饱和蒸气00过热蒸气0+q线在线在x-y图上的位置图上的位置2.3 图解方法图解法求理论板数图解法求理论板数2.4 适宜的进料位置进进料料位位置置不不当当，将将使使理理论论板板数数增增多多。实实际际操操作作中中，进进料料位位置置过过高高，馏馏出出液液中中难难挥挥发发组组分分含含量量增增高高；反反之之进进料料位位置置过过低低，使使釜釜残残液液中中易易挥挥发发组分含量增高组分含量增高离开该板的液相组成离开该板的液相组成xxd，如上图中的，如上图中的4块塔板块塔板为最优加料位置为最优加料位置最优加料板位置的确定：最优加料板位置的确定：例例110在在常常压压连连续续精精馏馏塔塔中中，分分离离苯苯甲甲苯苯混混合合液液。已已知知原原料料液液流流量量为为116.6kmol/h,苯苯的的组组成成为为0.44（摩摩尔尔分分数数）。要要求求馏馏出出液液组组成成为为0.976，釜釜残残液液组组成成为为0.0236，回回流流比比为为3.6，相相对对挥挥发发度度为为2.47,塔塔顶顶采采用用全全凝凝器器，泡泡点点下下回回流流。塔塔釜釜采采用用间间接接蒸蒸汽汽加加热热，试试用用逐逐板板计计算算法法求求理论板数。理论板数。例例111在常压连续精馏塔中分离苯甲苯混合液，试在常压连续精馏塔中分离苯甲苯混合液，试用图解法求理论板数用图解法求理论板数（1 1）在直角坐标上利用平衡方程绘制平衡曲线及对角线；）在直角坐标上利用平衡方程绘制平衡曲线及对角线；（2 2）在对角线上定点）在对角线上定点a a（0.976,0.9760.976,0.976），在），在y y轴上截距为：轴上截距为：在在y y轴上定出点轴上定出点b b，连接，连接abab即为精馏段方程即为精馏段方程（3 3）在对角线上定点）在对角线上定点e e（0.44,0.440.44,0.44）,过点过点e e作斜率为作斜率为3.763.76的直的直线线ef，即为，即为q q线。与精馏段操作线相交于点线。与精馏段操作线相交于点d（4 4）在对角线上定点）在对角线上定点c c（0.0236,0.02360.0236,0.0236），连接），连接cdcd，该直线即为提馏段操作线该直线即为提馏段操作线自自点点a开开始始在在平平衡衡线线和和精精馏馏段段操操作作线线间间由由水水平平线线和和垂垂直直线线所所构构成成的的梯梯级级，当当梯梯级级跨跨过过点点d d后后更更换换操操作作线线，即即在在平平衡衡线线和和提提馏馏段段操操作作线线间间画画梯梯级级，直直到到梯梯级级达达到到或跨过点或跨过点c c为止为止1.6.6 1.6.6 回流比的影响及其选择回流比的影响及其选择回回流流比比有有两两个个极极限限值值，上上限限是是全全回回流流（塔塔顶顶上上升升蒸蒸气气经经冷冷凝凝后后全全部部回回流流至至塔塔内内），下下限限为为最最小回流比小回流比回流比：回流比：1.全回流和最少理论板层数全回流和最少理论板层数全全回回流流时时，操操作作线线距距平平衡衡线线最最远远，表表示示塔塔内内气气液液两两相相间间的的传传质质推推动动力力最最大大，因因此此达达到到给给定定分分离任务所需理论板数最少，离任务所需理论板数最少，最少理论板数最少理论板数Nmin精馏段操作线与对角线重合精馏段操作线与对角线重合操作线方程：操作线方程：提馏段操作线与对角线重合提馏段操作线与对角线重合理论板数：理论板数：芬斯克方程芬斯克方程全塔平均相对挥发度，可取塔全塔平均相对挥发度，可取塔顶和塔底的平均值顶和塔底的平均值全回流时最小理论板层数（不包括再沸器）全回流时最小理论板层数（不包括再沸器）最小理论塔板数的图解法最小理论塔板数的图解法当当回回流流比比减减少少到到某某一一极极限限值值时时，两两条条操操作作线线的的交交点点d 落落在在相相平平衡衡线线上上，此此时时梯梯级级无无法法跨跨过过d，所所需需的的理理论论塔塔板板数数为为无无穷穷大大，这这时时的的回回流流比比称称为最小回流比为最小回流比Rmin.最小回流比最小回流比当回流比小于当回流比小于Rmin,操作线和操作线和q 线的交点落在平线的交点落在平衡线外，精馏操作无法完成衡线外，精馏操作无法完成最小回流比的求法最小回流比的求法（1）作图法）作图法（2）解析法）解析法饱和液体进料饱和液体进料饱和蒸气进料饱和蒸气进料3.3.最适宜回流比的选择最适宜回流比的选择实际回流比视具体情况选定实际回流比视具体情况选定一般原则：一般原则：1.6.6 1.6.6 简捷法求理论板层数简捷法求理论板层数1吉利兰（吉利兰（Gilliland）图）图R、Rmin、N、Nmin的关联图的关联图吉利兰图应用条件吉利兰图应用条件:组分数：组分数：211；进料热状况：；进料热状况：6Rmin=0.637.0；相对挥发度：；相对挥发度：1.264.06理论板层数：理论板层数：2.443.1李德（李德（Liddle）回归方程）回归方程适用条件：适用条件：2简捷法求理论板层数的步骤简捷法求理论板层数的步骤计算计算Rmin，选择选择R确定进料板位置确定进料板位置计算计算Nmin计算横坐标（计算横坐标（R-Rmin）/（R+1）纵坐标纵坐标（N-Nmin）/（N+2）算出理论板层数算出理论板层数例题例题1-81.6.8 1.6.8 塔高和塔径的计算塔高和塔径的计算1塔高的计算塔高的计算1）板式塔有效高度的计算）板式塔有效高度的计算实际板层数实际板层数板间距板间距有效高度，不包括塔釜和塔顶空间高度有效高度，不包括塔釜和塔顶空间高度2）塔板效率）塔板效率反映实际塔板的气、液两相传质的完善程度反映实际塔板的气、液两相传质的完善程度（1）总板效率（全塔效率）：达到指定分离）总板效率（全塔效率）：达到指定分离效果所需理论板层数与实际板层数的比值效果所需理论板层数与实际板层数的比值理论板层数理论板层数实际板层数实际板层数影响塔板效率的因素影响塔板效率的因素（1 1）物系性质）物系性质（2 2）塔板结构）塔板结构（3 3）操作条件）操作条件塔板效率估算方法塔板效率估算方法（2）经验计算法：奥康奈尔（）经验计算法：奥康奈尔（Oconnell）（1）全面考虑传质和流体力学因素的影响，）全面考虑传质和流体力学因素的影响，从点效率计算出发，逐步推算出板效率从点效率计算出发，逐步推算出板效率塔顶与塔底平均温度塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度下的相对挥发度塔顶与塔底平均温度塔顶与塔底平均温度下的液相黏度下的液相黏度（2）单单板板效效率率（默默弗弗里里Murphree板板效效率率）：指指气气相相或或液液相相经经过过一一层层塔塔板板前前后后的的实实际际组组成成变化与经过该层塔板前后理论变化的比值变化与经过该层塔板前后理论变化的比值按气相组成变化表示的单板效率按气相组成变化表示的单板效率按液相组成变化表示的单板效率按液相组成变化表示的单板效率（3）点效率（）点效率（Eo）：指塔板上各点局部效率）：指塔板上各点局部效率气相点效率气相点效率2塔径的计算塔径的计算1）精馏段）精馏段Vs 的计算的计算若精馏操作压强较低时，气相可视为理想气体混合物若精馏操作压强较低时，气相可视为理想气体混合物2）提馏段）提馏段Vs 的计算的计算1.6.9 1.6.9 连续精馏装置的热量恒算和节能连续精馏装置的热量恒算和节能1.冷凝器冷凝器冷却介质消耗量冷却介质消耗量加热介质消耗量加热介质消耗量2.再沸器再沸器3.精馏过程的节能精馏过程的节能1 1）选择经济合理的回流比，首要因素）选择经济合理的回流比，首要因素2 2）回收精馏装置的余热）回收精馏装置的余热3 3）对精馏过程进行优化控制）对精馏过程进行优化控制1.6.10 1.6.10 精馏塔的操作和调节精馏塔的操作和调节1.影响精馏操作的主要因素影响精馏操作的主要因素保持精馏操作的条件：保持精馏操作的条件：1 1）塔压稳定；）塔压稳定；2 2）进、出塔系统的物料量平）进、出塔系统的物料量平衡和稳定；衡和稳定；3 3）进料组成和热状态稳定；）进料组成和热状态稳定；4 4）回流比恒定；回流比恒定；6 6）再沸器和冷凝器的传热条件）再沸器和冷凝器的传热条件稳定；稳定；6 6）塔系统与环境间散热稳定）塔系统与环境间散热稳定2.精馏塔的产品质量控制和调节精馏塔的产品质量控制和调节精馏产品质量是指馏出液及釜残液组成达到规定值精馏产品质量是指馏出液及釜残液组成达到规定值温度温度塔高塔高底底高高测测量量和和控控制制灵灵敏敏板板的的温温度度来来保保证证产产品品的质量的质量3.精馏过程的操作型计算精馏过程的操作型计算对特定塔设备在指定条件下预计精馏操作的结果对特定塔设备在指定条件下预计精馏操作的结果例题例题1-133-6 间歇精馏流程间歇精馏流程batch rectification3-6 间歇精馏的回流比控制间歇精馏的回流比控制如果回流比如果回流比R R也保持不变，则馏出液中易挥发组分也保持不变，则馏出液中易挥发组分的浓度势必不断的浓度势必不断。为什么要调节回流比？为什么要调节回流比？为什么要调节回流比？为什么要调节回流比？间歇精馏操作过程中，随着精馏的进行，间歇精馏操作过程中，随着精馏的进行，蒸蒸馏釜内液体混合物中易挥发组分的浓度不断馏釜内液体混合物中易挥发组分的浓度不断 由于精馏塔的塔板数是固定不变的由于精馏塔的塔板数是固定不变的要保持产品的浓度不变，必须调整回流比要保持产品的浓度不变，必须调整回流比在回流比不变的条件下操作，所得馏出液组成是精馏开始在回流比不变的条件下操作，所得馏出液组成是精馏开始在回流比不变的条件下操作，所得馏出液组成是精馏开始在回流比不变的条件下操作，所得馏出液组成是精馏开始x xp1p1到精馏结束时馏出液组成到精馏结束时馏出液组成到精馏结束时馏出液组成到精馏结束时馏出液组成x xp2p2的中间值。的中间值。的中间值。的中间值。假设蒸馏开始时，釜内液体组成假设蒸馏开始时，釜内液体组成为为x xf f即原料液组成，馏出液组成即原料液组成，馏出液组成为为x xp1p1如果回流比如果回流比R R不变不变操作线斜率操作线斜率R/(R+1)R/(R+1)就不变就不变随着蒸馏的进行，操作线将平随着蒸馏的进行，操作线将平行下移行下移当釜残液的组成下降到当釜残液的组成下降到x xw w时，时，馏出液的组成也随着变成馏出液的组成也随着变成x xp2p2。精馏过程中，虽然釜中易挥发精馏过程中，虽然釜中易挥发组分的量在减少，但由于每一组分的量在减少，但由于每一层塔板的分离能力层塔板的分离能力，馏出馏出液中易挥发组分的浓度液中易挥发组分的浓度x xD D可以可以维持不变。维持不变。为了保证馏出液的质量，即保为了保证馏出液的质量，即保持持x xD D不变，避免馏出液组成随不变，避免馏出液组成随精馏的进行而变化，可以采用精馏的进行而变化，可以采用随时改变回流比的方法来调节随时改变回流比的方法来调节增大回流比增大回流比R R则操作线的斜率则操作线的斜率R/(R+1)R/(R+1)回流比回流比R,R,每一层塔板的分离能力每一层塔板的分离能力,很难保证很难保证x xD D不变不变