精馏PPT课件.ppt

1、精馏原理精馏原理精馏基本流程精馏基本流程精馏操作与控制精馏操作与控制第一章第一章精馏精馏化工单元操作精馏岗位的员工精馏岗位的员工-应理解精馏原理、熟悉现场工艺流程、能应理解精馏原理、熟悉现场工艺流程、能识读精馏识读精馏DCS图，理解并按照安全操作规程进行开停车操作，并图，理解并按照安全操作规程进行开停车操作，并对生产中出现的异常情况能分析处理，才能做到安全生产。对生产中出现的异常情况能分析处理，才能做到安全生产。学习目标学习目标了解精馏原理及流程了解精馏原理及流程看懂精馏流程图看懂精馏流程图设备、管道、阀门、仪表、控制方案的表示方法设备、管道、阀门、仪表、控制方案的表示方法了解精馏塔、列管式换

2、热器（再沸器、冷凝器）的结构了解精馏塔、列管式换热器（再沸器、冷凝器）的结构了解精馏塔工艺参数的控制（温度、流量、压力、液位）了解精馏塔工艺参数的控制（温度、流量、压力、液位）n精馏精馏-分离分离液体混合物液体混合物；液体；液体中各组分的中各组分的沸点不同沸点不同；n在精馏塔的在精馏塔的每块塔板上同时进行每块塔板上同时进行液体的液体的部分气化部分气化、气体的、气体的部分冷凝部分冷凝；n在在塔顶塔顶得到得到较纯的轻组分较纯的轻组分（沸点沸点低低的组分）的组分）n在在塔釜塔釜得到得到较纯的重组分较纯的重组分（沸点沸点高高的组分）的组分）第一节第一节精馏原理精馏原理精馏操作中，温度数值是一精馏操作中

3、，温度数值是一重要的控制指标，如进料温度、重要的控制指标，如进料温度、顶温、釜温、灵敏板温度、回顶温、釜温、灵敏板温度、回流液温度等。流液温度等。测量方法：测量方法：热电阻热电阻、热电偶、热电偶单位：摄氏度单位：摄氏度(C)绝对温度（绝对温度（K）换算关系换算关系(常压下水的常压下水的沸点沸点100C，绝对温度为，绝对温度为373K)一、基本概念一、基本概念1、温度测量温度测量热电阻热电阻热电偶热电偶压强（压力）压强（压力）物体单位表面积上所受的力称压力强度，单位物体单位表面积上所受的力称压力强度，单位kPa或或atm，在在精馏操作中，控制塔压稳定是保证分离质量的前提。精馏操作中，控制塔压稳定

4、是保证分离质量的前提。压力换算关系压力换算关系1atm=760mmHg=10.332m水柱水柱=1.033kg/cm3绝压：设备和物料实际所受的压力规定为绝对压力。绝压：设备和物料实际所受的压力规定为绝对压力。非真空设备：非真空设备：压力表读数只是压力表读数只是超过超过P大气大气的那部分数值（表压）的那部分数值（表压）绝对压力绝对压力=大气压力大气压力+表压表压基本概念基本概念2、表压与绝压表压与绝压相相在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分，在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分，不同相之间有相界面。物料在精馏塔内是汽、液两相。不同相之间有相界面。物料在精馏塔内是汽、液两相。相平

5、衡相平衡在一定在一定T、P下，若系统中存在着两相，各组分在两相下，若系统中存在着两相，各组分在两相的组成不随时间变化，称系统达到平衡状态（相平衡）的组成不随时间变化，称系统达到平衡状态（相平衡）基本概念基本概念3、相、相平衡相、相平衡蒸气压蒸气压液体分子变成气体分子（蒸气），这些蒸气对液面产生的压液体分子变成气体分子（蒸气），这些蒸气对液面产生的压强就是该液体的蒸气压。强就是该液体的蒸气压。例：水表面就有水的蒸气压，加热水时，例：水表面就有水的蒸气压，加热水时，温度越高，蒸汽压越大。温度越高，蒸汽压越大。蒸气压随温度升高而增大，当然还蒸气压随温度升高而增大，当然还和液和液体种类有关体种类有关。

6、液体分子变成气体分子的过程液体分子变成气体分子的过程-汽化（蒸发、挥发）汽化（蒸发、挥发）气体分子变成液体分子的过程气体分子变成液体分子的过程-冷凝（凝结）冷凝（凝结）饱和蒸气压饱和蒸气压一定温度下的纯组分系统一定温度下的纯组分系统，当汽化速度和冷凝速度相等（气液，当汽化速度和冷凝速度相等（气液两相达平衡）时，气体分子所产生的压力就是饱和蒸汽压。随温两相达平衡）时，气体分子所产生的压力就是饱和蒸汽压。随温度升高而增加。度升高而增加。饱和蒸气压越大的物质越容易挥发饱和蒸气压越大的物质越容易挥发。基本概念基本概念4、饱和蒸气压与沸点、饱和蒸气压与沸点沸点沸点当液体物质的饱和蒸气压等于外界压力时当液

7、体物质的饱和蒸气压等于外界压力时,液体就会沸腾液体就会沸腾,此时的此时的温度即为该外压下液体的沸点温度即为该外压下液体的沸点.通常说通常说“某物质的沸点某物质的沸点-”，指外压为，指外压为760mmHg时的纯物质沸时的纯物质沸点，如水的沸点点，如水的沸点100。u沸点随外界压力变化而改变，压力低，沸点也低。沸点随外界压力变化而改变，压力低，沸点也低。如海拔越高的地方，空气越稀薄，气压也越低，这个地方水的沸如海拔越高的地方，空气越稀薄，气压也越低，这个地方水的沸点就降低了。在珠穆朗玛峰上烧水，只要烧到点就降低了。在珠穆朗玛峰上烧水，只要烧到73.5，水就沸腾了。，水就沸腾了。这样的这样的“开水开

8、水”，不能把饭菜煮熟，也不能杀死某些细菌。，不能把饭菜煮熟，也不能杀死某些细菌。一定温度下：饱和蒸气压越大的物质，沸点越低，易挥发一定温度下：饱和蒸气压越大的物质，沸点越低，易挥发。基本概念基本概念5、溶液组成表示方法、溶液组成表示方法溶液溶液两种或两种以上的物质混合在一起，分子两种或两种以上的物质混合在一起，分子均匀分散的均相体系。均匀分散的均相体系。质量分数质量分数溶液中溶质的质量占溶液总质量的百溶液中溶质的质量占溶液总质量的百分数。分数。摩尔分数摩尔分数某组分的物质量与溶液总物质量之比某组分的物质量与溶液总物质量之比值。值。1.1.泡点泡点泡点：泡点：恒压下加热液相混合物，当出现第一个气

9、泡时恒压下加热液相混合物，当出现第一个气泡时(开始沸开始沸腾腾)对应的温度对应的温度。泡点就是液体混合物的沸点。泡点就是液体混合物的沸点。两组分液体混合物中，两组分液体混合物中，沸点高的组分难挥发沸点高的组分难挥发-重组分重组分；沸点低的组分易挥发沸点低的组分易挥发-轻组分轻组分例例1：苯：苯-甲苯溶液，苯沸点是甲苯溶液，苯沸点是80.1C，甲苯沸点是，甲苯沸点是110.6C 其中，其中，苯是轻组分苯是轻组分、甲苯甲苯是重组分是重组分例例2：甲醇：甲醇-水溶液，水溶液，甲醇甲醇沸点是沸点是64.5C，水水沸点是沸点是100C其中，其中，是轻组分、是轻组分、是重组分是重组分二、泡露点曲线二、泡露

10、点曲线（双组分溶液（双组分溶液温度温度-组成图组成图）常压下的苯常压下的苯-甲苯溶液，其沸点范围为甲苯溶液，其沸点范围为80.1-110.6C当苯的组成是当苯的组成是x=0.4（甲苯甲苯组成组成0.6）时，泡点）时，泡点95C苯的含量是苯的含量是x=0.8（甲苯甲苯组成组成0.2）时，泡点）时，泡点83C；不同组成下的苯不同组成下的苯甲苯泡点，实验测定得甲苯泡点，实验测定得t-x-y图泡点线（下）图泡点线（下）一定压力下，混合溶液的泡点与组成有关，一定压力下，混合溶液的泡点与组成有关，溶液中轻组分的含溶液中轻组分的含量越高（重组分含量越低），泡点越低。量越高（重组分含量越低），泡点越低。精馏塔

11、塔釜温度，就是釜液组成下的泡点。精馏塔塔釜温度，就是釜液组成下的泡点。对精馏塔对精馏塔而言，釜液中重组分含量越高，釜温越高；轻组分含量而言，釜液中重组分含量越高，釜温越高；轻组分含量越高，釜温越低。越高，釜温越低。泡点泡点 2.2.露点露点露点露点：恒压下冷却气相混合物，当形成第一个液滴时对应的温恒压下冷却气相混合物，当形成第一个液滴时对应的温度。度。不同组成的苯不同组成的苯-甲苯气体混合物的露点，由实验测定后绘制成甲苯气体混合物的露点，由实验测定后绘制成t-x-y图中的露点线（上方）图中的露点线（上方）一定压力下，气体混合物中轻组分含量越高，露点越低；一定压力下，气体混合物中轻组分含量越高，

12、露点越低；气体混合物中气体混合物中重组分重组分含量越高，含量越高，露点越高。露点越高。精馏塔塔顶温度，就是塔顶蒸气组成下的露点。精馏塔塔顶温度，就是塔顶蒸气组成下的露点。对精馏塔而言，对精馏塔而言，塔顶蒸气中重组分含量越高，顶温温越高；轻组分含量越高，塔顶蒸气中重组分含量越高，顶温温越高；轻组分含量越高，顶温越低。顶温越低。露点线露点线泡点线泡点线P=101kPaP=101kPa物料的状态有五种：物料的状态有五种：过冷液体过冷液体-泡点线以下，泡点线以下，A饱和液体饱和液体-T=泡点，泡点，J汽液混合物汽液混合物-泡泡T露，露，K饱和蒸气饱和蒸气-T=露点，露点，H过热蒸气过热蒸气-T露点，露

13、点，B过热水蒸气相当于把饱和水蒸过热水蒸气相当于把饱和水蒸气再升温。气再升温。蒸馏分类：蒸馏分类：u简单蒸馏：将溶液加热，使其部分汽化，然后将蒸气引出简单蒸馏：将溶液加热，使其部分汽化，然后将蒸气引出加以冷凝。不能得到较纯的轻组分，如白酒蒸馏。加以冷凝。不能得到较纯的轻组分，如白酒蒸馏。u精馏：精馏：将混合液多次进行部分汽化和部分冷凝，使溶液分将混合液多次进行部分汽化和部分冷凝，使溶液分离得到较纯组分的操作离得到较纯组分的操作u特殊精馏特殊精馏:如共沸精馏、萃取精馏、水蒸气精馏等。如共沸精馏、萃取精馏、水蒸气精馏等。p按原料所含组分数目：双组分精馏和按原料所含组分数目：双组分精馏和多组分精馏多

14、组分精馏蒸馏多在一定压力下进行，溶液的沸点随组成而变，故恒蒸馏多在一定压力下进行，溶液的沸点随组成而变，故恒压下的压下的温度组成图温度组成图是分析蒸馏原理的基础。是分析蒸馏原理的基础。-不再介绍。不再介绍。3.精馏原理精馏原理闪蒸闪蒸-一次部分气化一次部分气化q即即液液体体在在容容器器内内发发生生部部分分气气化化，气气、液液两两相相接接触触充充分分，达平衡状态，称为平衡汽化。达平衡状态，称为平衡汽化。q汽汽相相产产物物中中含含较较多多的的低低沸沸点点组组分分，液液相相产产物物中中含含较较多多的的高沸点组分。高沸点组分。q闪闪蒸蒸使使液液体体混混合合物物得得到到一一定定程度的分离程度的分离。q蒸

15、蒸气气部部分分冷冷凝凝时时，汽汽相相产产物物中中含含有有较较多多轻轻组组分分，液液相相产产物物中中含含有较多重组分。有较多重组分。q部部分分冷冷凝凝可可使使气气体体混混合合物物得得到到一一定定程程度度的的分离分离 分凝器分凝器-一次部分冷凝一次部分冷凝由图也可以看出：只要液体或气体混合物加热或冷却到由图也可以看出：只要液体或气体混合物加热或冷却到汽液两相区域内，就能实现汽液两相区域内，就能实现一定程度一定程度的分离。的分离。将组成将组成xF的两组分混合液升温至的两组分混合液升温至t1使其部分汽化，并将气使其部分汽化，并将气相和液相分开，两相组成分别为相和液相分开，两相组成分别为x1和和y1，则

16、，则y1xFx1.某物系的某物系的t-x-y 图图由图分析精馏原理由图分析精馏原理难挥发组分难挥发组分-重组分重组分易挥发组分易挥发组分-轻组分轻组分图中摩尔组成：图中摩尔组成：最左最左-纯重组分纯重组分最右最右-纯轻组分纯轻组分越靠右轻组分含量越越靠右轻组分含量越高，重组分含量越低高，重组分含量越低若将组成为若将组成为y1的的气相进行气相进行部分冷凝部分冷凝，可得组成为可得组成为y2的气相的气相和组成为和组成为x2的液相。的液相。继续将组成为继续将组成为y2的的气相进行气相进行部分冷凝部分冷凝，又可得到组成又可得到组成y3的气的气相和组成相和组成x3的液相，的液相，显然显然y3y2y1。气相混合物经多次部气相混合物经多次部分冷凝后，气相中轻分冷凝后，气相中轻组分被富集。组分被富集。某物系的某物系的t-x-y 图图精馏原理精馏原理若将组成为若将组成为x1的的液相进行液相进行部分汽化部分汽化，可得组成为可得组成为的液相。的液相。继续将组成为继续将组成为X2的的液相进行液相进行部分汽化部分汽化，又可得到组成又可得到组成的的液相，液相，显然显然，液相混合物经多次部液相混合物经多次部分汽化后，