蒸餾原理

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蒸餾原理課程目的 ,[object Object],[object Object],[object Object]

蒸餾原理 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

蒸餾與蒸發之差異 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

蒸餾原理根據 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

典型之蒸餾裝置 Bubble Point 冷卻水 V Dew Point Bubble Point 進料分餾塔底部成品頂部成品迴流泵再沸器蒸汽空氣冷卻器迴流槽水冷卻器

勞氏定律 ( Raoult 定律 ) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

石油工業之油品分離應用 ,[object Object],[object Object]

道爾頓定律 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],混合氣 ,Vapor Ya(mole%) , P 混合液 Xa 密閉系統

勞氏定律與道爾頓定律之應用 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],V L

物質之蒸汽壓 14.7 176 苯 8.8 175 庚烷 20.6 175 己烷 51.5 100 丁烷 14.7 31 丁烷 14.7 212 水 1.0 100 水 0.1 32 水 Pa O 蒸氣壓 (Psia) 溫度 (℉) 液體名稱

物質之蒸汽壓與溫度之關係蒸汽壓 Psia (Log Scale) Temperature,℉ 100 150 200 250 non-linear scale 1000 100 10 Pentane Butane Propane Pa o 物質之蒸氣壓 Vapor Pressue 與系統壓力無關，只與溫度有關

系統總壓 & 蒸氣壓 & 分壓力 ,[object Object],[object Object],[object Object],175℉, 100% 己烷瓶內之總壓為 13.5 psi 己烷蒸氣壓 20.6psia 庚烷蒸氣壓 8.8 psia 己烷分壓力為 12.4psia 庚烷分壓力為 1.1psia 三個密閉鋼瓶 175℉, 60% 己烷 40% 庚烷瓶內之總壓為 20.6 psi = 己烷蒸氣壓 = 己烷分壓力 175℉, 100% 庚烷瓶內之總壓為 8.8 psia = 庚烷蒸氣壓 = 庚烷分壓力

如何計算分壓力與氣相組成 ,[object Object],[object Object],[object Object],Vapor 己烷 & 庚烷系統溫度 175 ℉ 計算 : 利用 Roult Law 及液相組成 mole% ，求此系統己烷 & 庚烷之分壓力及系統總壓： Pa = Xa * Pa o 己烷分壓力 =0.5*20.6 =10.3 psia 庚烷分壓力 = 0.5*8.8= 4.4 psia 系統總壓 =10.3 + 4.4 = 14.7 psia 系統總壓等於液體中各成分所施出分壓力的總和利用道爾頓定率及己烷 & 庚烷之分壓力及系統總壓求此系統 50-50 己烷 & 庚烷混合物之蒸氣組成： Ya = Pa/P(total) 己烷蒸氣組成 mole%= 10.3/14.7=70% 庚烷蒸氣組成 mole%= 4.4/14.7=30% 175℉ 己烷之蒸汽壓 Pa o =20.6 psia 175℉ 庚烷之蒸汽壓 Pa o = 8.8 psia

兩成分之平衡曲線 ( 沸點 & 組成平衡圖 ) T 庚烷 Vapor Phase Liquid Phase T1 T2 100% 己烷 0% 庚烷 0% 己烷 100% 庚烷 50% 己烷 50% 庚烷 70% 己烷 30% 庚烷曲線 I 曲線 II T 己烷 Dew Point 100% Vapor Bubble Point 100% Liquid 20% 己烷 80% 庚烷 B A C D

兩成分之平衡曲線 T 庚烷己烷 & 庚烷混合氣 Vapor Phase 己烷與庚烷混合液 Liquid Phase T1 T2 100% 己烷 0% 庚烷 0% 己烷 100% 庚烷 50% 己烷 50% 庚烷 70% 己烷 30% 庚烷曲線 I 曲線 II T 己烷 Dew Point 100% Vapor Bubble Point 100% Liquid 同一組成之 Dew Point 溫度比 Bubble Point 溫度高如 (50% 己烷 + 50% 庚烷 ) 同一溫度下 (T1) 之平衡狀態線 Dew Point 之組成如 B 點 (50% 己烷 +50% 庚烷 ) 為平衡氣相組成，而 A 點為平衡時的液相組成 20% 己烷 80% 庚烷 C A B Bubble Point 100% Liquid Dew Point 100% Vapor Bubble Point 100% Liquid

平衡曲線之意義 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Bubble Point & Dew Point 於蒸餾塔之應用 Bubble Point V Dew Point ( 露點 ) Bubble Point ( 氣泡點 ) L 溫度 Bubble Point Dew Point 溫度 V L V 1 進料

蒸餾塔中每一板上平衡蒸氣與平衡液體之關係 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Liquid 液體 Xa Vapor 氣相 Ya V L

例題 1 ：分塔餾塔塔底系統壓力之計算 ? ( 已知組成及溫度 ) 20% Propane 40% Butane 40% Pentane Feed 已知條件 Component Vapor Pressure at 150℉ Propane C 3 330 Psia Butane C 4 105 Psia Pentane C 5 35 Psia L Bubble Point 150℉ V

例題 1 ：計算提示 ,[object Object],[object Object],[object Object]

例題 1 ：解答 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

例題 1 ：解答 ( 續 ) 系統壓力 : 122 Psia ( Propane 分壓 : 66 psia Butane 分壓 : 42 psia Pentane 分壓 : 14 psia ) 平衡時氣相組成 : Propane: 54% +Butane 34% +Pentane 12% 平衡時液相組成 : Propane 20%+Butane 40%+Pentane 40% 進料 L Bubble Point 150℉ V

揮發度 & 相對揮發度 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],揮發度 & 蒸氣壓之關係

蒸餾種類 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

不用迴流之蒸餾： ,[object Object],[object Object],v L V+ L 加熱爐熱交換器氣液分離槽

部分冷凝法 : ,[object Object],V 液態高沸點物質液態低沸點物質不被冷凝氣體氣體進料

應用迴流之蒸餾 ( 精餾或分餾 ) Bubble Point 冷卻水 V Dew Point Bubble Point 進料分餾塔底部成品頂部成品迴流泵再沸器蒸汽冷卻器迴流槽

特種蒸餾法 -- 真空蒸餾法 ,[object Object],[object Object],1 Atm = 760mmHg = 29.92”Hg 730 mmHg 真空度 = 760-730 = 30 mmHg 壓力 : 30 mmHg 壓力 : 15 mmHg 重油桃廠 3100 區真空蒸餾塔

特種蒸餾法 -- 氣提蒸餾法 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

共沸物之蒸餾 ( Azeotropic Distillation ) ,[object Object],100℃ 溫度成份 100% H2O 0% 酒精 0% H2O 100% 酒精 78.32℃ 78.15℃ 4.33% H2O 95.67% 酒精

萃取蒸餾 (Extractive Distillation ) ,[object Object],4.33% H2O 95.67% 酒精 + Extra 苯 99.8 % 酒精沸點 : 78.32℃ 7.4 % H2O 18.5 % 酒精 + 74.1 % 苯沸點 :64.85℃ 萃取蒸餾

例題 2: ,[object Object],LPG 38℃ LPG 液相組成與各組成之蒸氣壓 (38℃) 組成 mole% Vapor Pressure C3H8( 丙烷 ): 34.10 190 psia nC4H10( 正丁烷 ):22.03 51.6 psia iC4H10( 異丁烷 ):43.62 72.2 psia nC5H12( 正戊烷 ): 0.25 15.57 psia LPG 球槽 Vapor Liquid P= ?

例題 2 ：解答 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

例題 2 ：解答 ( 續 ) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

例題 2: 解答 ( 續 ) ,[object Object],LPG 38℃ LPG 液相組成組成 mole% C3H8 ( 丙烷 ): 34.10 nC4H10( 正丁烷 ):22.03 iC4H10( 異丁烷 ):43.62 nC5H12( 正戊烷 ): 0.25 LPG 球槽 Vapor Liquid P= ? LPG 氣相組成組成 mole% C3H8( 丙烷 ): 60.14 nC4H10( 正丁烷 ):10.58 iC4H10( 異丁烷 ):29.24 nC5H12( 正戊烷 ): 0.04

例題 3: ,[object Object],油氣混合氣組成與各組成之蒸氣壓 (110.5℃) 條件如下：組成 mole% Vapor Pressure 正己烷 : 33 3.04 atm 正庚烷 : 37 1.40 atm 正辛烷 : 30 0.65 atm ** 1atm = 14.7 psia 油槽油液 110.5℃ Dew Point Vapor Liquid P= 1.2 atm 油氣

例題 3 ：解答 ( 續 ) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

例題 3 ：解答 ( 續 ) ,[object Object],油品液相組成 ( 計算得 ) 正己烷 : 13.0 mole% 正庚烷 : 31.7 mole% 正辛烷 : 55.3 mole% 油槽油品氣相組成 ( 已知 ) 正己烷 : 10.58 mole% 正庚烷 : 29.24 mole% 正辛烷 : 0.04 mole% Dew Point 110.5℃ A A B B temp 組成 Bubble Point 油液 110.5℃ Dew Point Vapor Liquid P= 1.2 atm 油氣

例題 4 ： ,[object Object],mole% C2H6 2.03 C3H8 30.78 iC4H8 21.34 nC4H10 45.41 iC5H12 0.40 nC5H12 0.04 去乙烷塔 Bubble Point 110℃ 已知 Vapor Pressure C2H6 1500 psia C3H8 740 psia iC4H8 340 psia nC4H10 270 psia iC5H12 124 psia nC5H12 108 psia

例題 4 ：解答 ( 續 ) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

例題 4 ：解答 ( 續 ) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

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