第1章 蒸馏
内容小结
气液相平衡相平衡方程全塔物料衡算物料衡算精馏段操作线交点轨迹提馏段操作线——q线简化：恒摩尔流假设（无加料无出料板）热量衡算求q值（加料板）冷凝器 Qc?V(IVD?ILD)再沸器 QB?V(IVW?ILW)
图解法方法逐板计算法设计型捷算法计算压力参数加料位置Rmin?xD?yey选e?xe择回流比全回流 yn?1?xn加料热状态1
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复习题
1 蒸馏概述
蒸馏操作是借混合液中各组分挥发性的差异而达到分离目的。 轻组分：混合物中的易挥发组分；重组分：混合物中的难挥发组分
例：蒸馏是分离 的一种方法，其分离依据是混合物中各组分的 ，分离的条件是 。
答：均相液体混合物，挥发性差异， 造成气液两相系统
精馏操作压力的选择
减压蒸馏：降低了液体的沸点。应用场合：分离沸点较高的热敏性混合液，混合物沸点过高的物系（避免采用高温载热体）。
加压蒸馏：提高冷凝温度避免使用冷冻剂。应用场合：分离常压下呈气态的物系，馏出物的冷凝温度过低的物系。举例：脱丙烷塔操作压力提高到1 765kPa时，冷凝温度约为50℃,便可使用江河水或循环水进行冷却，石油气常压呈气态，必须采用加压蒸馏。
2 双组分溶液的气液相平衡
例：当混合物在t-x-y图中的气液共存区内时，气液两相温度 ，但气相组成 液相组成，而两相的量可根据 来确定。答: 相等，大于，杠杆规则
例：当气液两相组成相同时，则气相露点温度 液相泡点温度。答：大于
例：双组分溶液的相对挥发度α是溶液中 的挥发度对 的挥发度之比，若α=1表示 。物系的α值愈大，在x-y图中的平衡曲线愈 对角线。答：易挥发组分，难挥发组分，不能用普通蒸馏方法分离，远离
理想溶液的含义
例：理想溶液满足拉乌尔定律，也满足亨利定律；非理想稀溶液满足亨利定律，但不满足拉乌尔定律;服从亨利定律并不说明溶液的理想性，服从拉乌尔定律才表明溶液的理想性
例：精馏塔分离某二元物系，当操作压强降低时，系统的相对挥发度?( )，溶液的泡点( )，塔顶蒸汽冷凝温度( )。答：增大，减小，减小
3 平衡蒸馏与简单蒸馏 4 精馏
例：精馏塔的作用是 。答：提供气液接触进行传热和传质的场所。
例：在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为 ，其作用是 ；加料板以下的塔段（包括加料板）称为_____，其作用是 。答：精馏段 提浓上升蒸汽中易挥发组分 提馏段 提浓下降液体中难挥发组分
2
例：离开理论板时，气液两相达到 状态，即两相 相等，____互成平衡。答: 平衡 温度 组成
例：精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因有（1） 和（2） 。答: 塔顶易挥发组分含量高 塔底压力高于塔顶
加料热状态参数q的计算
例：已知汽液混合物进料中，汽相与液相的摩尔数之比为3:2，易挥发组分的摩尔分数为0.3，则q=______。
答：0.4(q=2/(3+2)=0.4)
例：精馏塔有 进料热状况，其中以 进料q值最大，进料温度____泡点温度。答: 五种 冷液体 小于
对于不同的进料热状况，xq、yq与xF的L与L, V与V的关系为 （1）冷液进料：xq ＞xF ，yq ＞xF ，q>1,L ＞L+F, V＜V； （2）饱和液体进料：xq＝xF ，yq ＞xF ； q＝1, L＝L+F, V=V； （3）气液混合物进料：xq＜xF ，yq＞xF 0 例：某连续精馏塔, 已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172，且塔顶产品量为100 kmol/h，则馏出液组成xD?_________, 塔顶上升蒸汽量V?_________。答：0.86， 500 kmol/h 例：某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于____，馏出液流量等于 ，操作线方程为 。答: ∞ 零 yn+1=xn 例：在操作的精馏塔中，第一板及第二板气液两相组成分别为y1,x1及y2,x2（自塔顶开始计数), 则它们的大小顺序为 。答: y1 ＞y2＞x1＞x2 例：精馏的两操作线都是直线，主要是基于 恒摩尔流假设 5 双组分精馏的设计型计算 例：精馏过程回流比R的定义式为 ；对于一定的分离任务来说，当R= 时，所需理论板数为最少，此种操作称为 ；而R= 时，所需理论板数为∞。答案: L D3 ∞ 全回流 Rmin 例：完成某分离任务需理论板数为NT=7（包括再沸器），若ET=50%，则塔内需实际板数（不包括再沸器）为（ ）答： 12层 （7-1）/0.5=12 例：在精馏操作中，若进料位置过高，会造成釜残液中易挥发组分含量增高。 例：精馏塔采用全回流时，其两操作线 与对角线重合 最优加料位置 精馏计算中，以下说法正确的是____________。 A.再沸器算一块理论板 B.分凝器算一块理论板 C.加料板算一块理论板 答：A、B 6 双组分精馏的操作型计算 操作条件变化对产品质量的影响 例：操作间接蒸汽加热的连续精馏塔时，由于某种原因，再沸器中加热蒸汽压力下降而使提馏段上升蒸汽流量V下降，而进料热状况q、浓度xF及进料量F不变，同时回流量L恒定，则馏出液浓度xD及流量D、残液浓度xW的变化趋势为：xD_______、D_______、xW_______。(变大,变小,不变,不确定) 答：xD增大、D减小、xW增大 解： ?L?L?qF?L不变???W? D=F-W F不变?D? V?L?W V???L不变 V减小?L/V? L不变 D减小?L/V?L/(L?D)?1/(1?D/L)? 假设xD减小，则xW减小，此时塔板数将小于实际板数，假设不成立；同理，xD不变也不成立， 所以xD增大，xW也增大。 精馏操作时，增大回流比R，其他操作条件不变，则精馏段液气比L/V（ ），馏出液组成xD ( )，釜残液组成xW ( )。.答： 增加 增加 减小 精馏塔的设计中，若进料热状况由原来的饱和蒸气进料改为饱和液体进料，其他条件维持不变，则所需的理论塔板数NT（ ），提馏段下降液体流量（ ）。答：减小 增加 7 间歇精馏、恒沸精馏与萃取精馏 间歇精馏 间歇精馏往往采用填料塔 间歇精馏为一非定态过程 间歇精馏时全塔均为精馏段 为保持间歇精馏时馏出液组成恒定，其回流比应不断增大 为保持间歇精馏时回流比成恒定，其馏出液组将不断减小 计算题 4
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