间歇精馏和反应精馏.pptx
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1、11.1 精馏曲线和精馏边界共沸物系:共沸物的形成是由于系统与理想性有偏差的结果。系统压力不高时,汽相视为理想气体:共沸点处:第1页/共28页2二组分真实溶液的气液平衡相图在组成处于恒沸点之左,精馏结果只能得到纯B和恒沸混合物。组成处于恒沸点之右,精馏结果只能得到恒沸混合物和纯A。最低恒沸混合物第2页/共28页3最高恒沸混合物在T-x(y)图上,处在最高恒沸点时的混合物称为最高恒沸混合物。改变压力,最高恒沸点的温度会改变,其组成也随之改变。第3页/共28页4三元系相图三元系相图常以立体图形表示。底面的正三角形表示组成、三个顶点分别表示纯组分。立轴表示压力(恒温系统)或温度(恒压系统),分别用压
2、力面或温度面表示物系的汽液平衡性质。另一种三元相图是用底面的平行面切割上述压力面或温度面并投影到底面上形成等压线(恒温系统)或等温线(恒压系统)。第4页/共28页5A A正辛烷125.8125.8B B2-2-乙氧基乙醇135.1135.1C C乙基苯136.2136.2116.1116.1127.1127.1区域1区域2正辛烷、2-乙氧基乙醇和乙基苯分别形成二元最低共沸物,共沸温度为 116.1 和 127.1。图中若干条曲线表示精馏过程液相平衡组成变化轨迹。连接二元共沸物的粗实线是特殊的液相组成变化轨迹线,称为精馏边界。第5页/共28页6图中曲线表示处于该曲线上任意点的混合物在精馏过程中平
3、衡液相组成变化的轨迹。连接二元共沸物的粗实线是一条特殊的液相组成变化轨迹线,称为蒸馏边界,它将三角相图分为两个区域,即1区和2区。连接精馏进料、馏出液和釜液的物料平衡线不能穿过该蒸馏边界,因而它决定了普通精馏产物分离的可行范围。第6页/共28页7例如,组成处于2区的原料通过精馏得不到系统中沸点最高的纯乙苯,只能得到接近A-B二元最低共沸物的馏出液和B,C二元混合物的釜液;或者塔釜得到纯B,而馏出液为三元混合物。如果进料组成处于1区,通过精馏可得到接近A-B二元最低共沸物的馏出液和由A,C混合物构成的釜液;或者塔釜得到纯C,而馏出液为A,B,C混合物。第7页/共28页8因此,在有蒸馏边界存在情况
4、下,仅靠纯组分的沸点、共沸点以及规定馏出液/釜液的物质的量比难以预测产品的组成。第8页/共28页91.1.1 剩余曲线 一个由蒸馏釜和冷凝器构成的简单间歇蒸馏过程。液体混合物在蒸馏釜中慢慢沸腾,气体在逸出瞬间立即移出,由于一般情况下汽相组成与液相组成不同,故随蒸馏过程的进行,釜中剩余液体的组成连续变化。与此同时,蒸馏釜的温度,即釜中剩余液体的泡点温度也连续变化。用于描述间歇蒸馏釜中剩余液体组成随时间的变化的曲线称之为剩余曲线。曲线指向时间增长的方向,从较低沸点状态到较高沸点状态。dB yiB xi第9页/共28页10剩余曲线的计算方法 已知三元混合物起始组成xi和操作压力p 根据:可得到 yi
5、用欧拉算法,即用向前差商来近似代替导数 的方法,算出xi 、yi 在一定步长下变化数值。作图可得该物系剩余曲线。第10页/共28页11泡点温度的计算Ki与组成无关:假定T已知P得到Ki Kixif(T)=|Kixi-1|yesT,yino调整T泡点方程:第11页/共28页12正丙醇-异丙醇-苯三元物系剩余曲线 图中若干条剩余曲线上标注的箭头,都从较低沸点的组分或共沸物指向较高沸点的组分或共沸物。这些曲线包括三角形的三个边。该三元物系的所有剩余曲线都起始于异丙醇-苯的共沸物 D。其中特殊的一条剩余曲线 DE 终止于另一个共沸物 E,即正丙醇-苯二元共沸物。0 0.2 E 0.4 0.6 0.8
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