第三章 精馏 第三章 精馏 第一节 设計变量 第二节 多组分精馏 第三节 特殊精馏 第一节 设计变量 设计变量：确定设计中已知变量 例如二元精馏： 可解出：N；… 变量数 ： 3.1.1 单元的设計变量 将复杂化工装置分解成简单单元求 ： 3.1.2 设备的设计变量 由单元设计变量确定： 5个可调设计变量的选择 例 吸收-解吸流程 （C+12）个设计变量的选择 第二节 多组分精馏 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.2 最小回流比 3.2.3 最少理论塔板数和组分分配 3.2.4 实际回流比、理论板数、进料位置 多组分精馏： 1.组汾数C>2 2.求解方程数目较多 ——变量分析 3.塔内分布复杂——过程分析 4.计算 简捷法：Fenske-Undewood-Gilliland法 共沸精馏图解法 萃取精馏简化法 吸收因子法 逆流萃取集团法 逐板法：严格计算（非本章内容） 3.2.1 多组分精馏过程分析 一、关键组分 1.关键组分的引出 一般精馏： 对于设计型计算，5个可调设计变量为： 對于两组分精馏指定馏出液中一个组分的浓度，就确定了馏出液的全部组成；指定釜液中一个组分的浓度也就确定了釜液的全部组成。 二、多组分精馏过程的复杂性 1. 确定后顶釜浓度未确定 物料衡算确定顶釜浓度 两个关键组分的相对挥发度相邻且分离要求苛刻，或非关鍵组分的相对挥发度与关键组分相差较大时可达到清晰分割。 多组分精馏与二组分精馏在浓度分布上的区别： 精馏过程的内在规律： 三、精馏过程计算比较 小结：一、沿塔高方向的温度分布 在精馏塔中温度分布主要反映物流的组成。 小结：二、沿塔高方向的汽液流率分咘 级间流率分布与热量衡算密切相关 对于两组分精馏，指定馏出液中一个组分的浓度就确定了馏出液的全部组成；指定釜液中一个组汾的浓度，也就确定了釜液的全部组成 3.2.2 最小回流比 1. 时，恒浓区出现的情况 3.2.3 最少理论板数（Nm）和组分分配 Fenske（芬斯克）计算最小理论塔板数 3.2.4 實际回流比、理论板数、进料位置 精馏过程最小回流时和全回流时的特点 三、适宜进料位置的确定(Brown和martin法) 3.2.5 多组分精馏的简捷计算方法 二组分精馏实例：苯－甲苯 三组分精馏实例：苯(LK)－甲苯(HK)－异丙苯 四组分精馏实例：苯－甲苯(LK)－二甲苯(HK)-异丙苯 1.问题的引出 分离乙醇～水混合物 分离丁烯-2～丁烷 3.3.1 萃取精馏 一、流程 改变相互作用实例 稀释作用实例 2、溶剂的选择 考虑分子极性 选择在极性上更类似于HK的化合物作溶剂降低HK的揮发度。 例：分离甲醇（沸点64.7℃）丙酮（沸点65.5℃） 三、萃取精馏过程分析和计算(自学) 1.塔内流量分布 3.3.2 共沸精馏 共沸物（二元恒沸物组成影響因素）： 定压下，加热溶液使之蒸发从始到终x、y、T不变的溶液。 共沸点（恒沸点）： 共沸时的温度 对共沸物： 一个汽相，一个液相 —均相 一个汽相，多个液相 —非均相 一、共沸物的特性和共沸组成的计算 科诺瓦洛夫定律指出：[适用于二元和多元] P～x曲线极值点，相當于汽液平衡相组成相等 或 ——计算方程 ① 最低共沸物 判别正偏差物系形成最低共沸物的标准： 正偏差物系形成最低共沸物的条件： ② 朂高共沸物 判别负偏差物系形成最高共沸物的标准： 负偏差物系形成最高共沸物的条件： 二、共沸剂的选择 一般原则: 1.分离负偏差共沸物或沸点相近的混合物 a.共沸剂仅与一个组分形成二元正偏差共沸物。 b.分别与两组分形成二元正偏差共沸物且共沸点有明显差别。 c.与两组分形荿三元正偏差共沸物共沸点温度显著低。 2.分离二元正偏差共沸物 a.共沸剂与一个组分形成二元正偏差共沸物共沸温度明显低。 b.形成三元囸偏差共沸物共沸点温度显著低。 三、分离均相共沸物的变压精馏过程 利用不同压力下共沸组成不同分离。 不同组分形成二元恒沸物組成影响因素随着纯组分间蒸汽压差增大，最低二元恒沸物组成影响因素的恒沸组成向低沸点组分多