液體混合物總分餾的基本原理是在逆流操作塔中進(jìn)行多次蒸餾。
圖A表示重復(fù)的單極蒸餾,稱(chēng)為精餾。1次蒸餾的塔頂產(chǎn)物進(jìn)行第二次蒸餾,其塔頂產(chǎn)物又進(jìn)行第三次蒸餾,以此類(lèi)推。1次蒸餾的底部產(chǎn)物也是如此。
圖B所示,可以通過(guò)在單極蒸餾中開(kāi)發(fā)的方法在(y,x)圖表中確定每個(gè)步驟的蒸汽和液體濃度。這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生純度非常高的餾分,但它有兩個(gè)較嚴(yán)重的缺陷:
-只有一小部分進(jìn)料混合物以高濃度狀態(tài)回收
-在每個(gè)階段都會(huì)獲得副產(chǎn)物,這些副產(chǎn)物通常無(wú)法進(jìn)一步加工。如果將每個(gè)蒸餾步驟的副產(chǎn)物返回前一步驟,則可以克服這兩個(gè)缺點(diǎn),如圖A所示。這個(gè)過(guò)程可以進(jìn)一步改進(jìn),因?yàn)檎羝恍枰诿總€(gè)步驟前冷凝,液體也不必隨后重新蒸發(fā)。蒸汽和液體直接接觸如圖B。事實(shí)上,每個(gè)階段的蒸汽和液體流之間的強(qiáng)烈逆流接觸對(duì)于提供兩相之間的高傳質(zhì)速率很重要。
操作線(xiàn)和平衡線(xiàn)之間的距離越小,分離就越困難。通常采用兩種方法來(lái)表征分離的難度:平衡階段概念和轉(zhuǎn)移單元概念(the equilibrium-stage concept and the transfer-unit concept.)。
確定逆流分離效率的平衡階段概念。
A)顯示平衡階段和相關(guān)參數(shù)的示意圖:點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)標(biāo)記方程式中描述的物料平衡的包絡(luò)線(xiàn)
B)McCabe-Thiele圖:每個(gè)平衡階段的濃度和階段數(shù)可以通過(guò)在平衡線(xiàn)和操作線(xiàn)之間的階段確定。
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