化工原理 蒸馏.pptx

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1、第六章蒸馏6—1概述一、蒸馏操作利用液体混合物中各组分挥发度差异分离液体混合物的单元操作。分离依据:*各组分的挥发度有差异，即yA/yB>xA/xB（气、液相A、B组分的摩尔分数）组分A的挥发度>组分B的挥发度*合适的分离设备（塔）。二、蒸馏过程的分类蒸馏过程可按蒸馏方式、连续性、以及组分数多少等进行分类。按蒸馏方式分：简单蒸馏、平衡蒸馏（闪蒸）、精馏、特殊精馏按操作压力分：常压蒸馏、真空蒸馏、加压蒸馏按操作方式分：连续蒸馏、间歇蒸馏按被分离的混合物性质分：双组分蒸馏、多组分蒸馏*连续精馏是液体混合物分离中首选分

2、离方法。*本章讨论前提常压双组分连续精馏.精馏应用极其广泛原因?不加入新的组分挥发度差异广泛存在汽液平衡和分开很容易实现挥发度相差很大蒸馏挥发度相差适中精馏挥发度相差很小特种精馏挥发度如何描述?因此本章首先要讲平衡关系三、蒸馏操作费用与操作压强蒸馏操作费用主要是加热和冷凝的费用，与加热和冷凝的温度有关。而加热和冷凝的温度均与操作压强有关，故工业蒸馏对操作压强应进行适当的选择。*真空蒸馏使沸点降低，可避免使用高温载热体。*加压蒸馏使冷凝温度提高，可避免使用冷冻剂。四、本章重点：1、连续精馏过程的基本原理及过程描述的基

3、本方法2、二元精馏过程的设计以及精馏过程的操作分析与诊断3、精馏过程的塔设备（板式塔）连续精馏装置组成全凝器回流罐塔顶产品原料塔塔釜产品再沸器再沸器6-2双组分溶液的汽液相平衡一、气液相平衡经长时间接触，当每个组分的分子从液相逸出与气相返回的速度相同，或达到动平衡时，即该过程达到了相平衡。平衡时气液两相的组成之间的关系称为相平衡关系。它取决于体系的热力学性质，是蒸馏过程的热力学基础和基本依据。汽液平衡关系的描述：用图来表示(等温图和等压图)用相对挥发度来表示用相平衡常数来表示用表表示用方程式表示各适用于什么情况?平

4、衡关系哪里来?查书、实验、预测二、溶液的蒸气压与拉乌尔定律1、溶液的蒸气压饱和蒸气压纯液体A的饱和蒸气压pA0（可由实验测定或经验式计算得）双组分溶液中A组分的蒸气压pA（不同的溶液中A、B两组分彼此对蒸气压的影响不同）2、汽液两相共存时的自由度根据相律，F=N-Φ+2（N为独立组分数，Φ为相数）汽液两相平衡物系：N=2，Φ=2，故物系的自由度F为2。平衡物系涉及的参数为:温度t压强P(常压蒸馏为定值)气液两相的组成xA、xB、yA、yB*1对于双组分物系，一相中某一组分的摩尔分数确定后，另一组分的摩尔分数也随之而

5、定，液相或气相组成均可用单参数表示。即xA、yA*2因物系的自由度为F=2，温度、压强与气液两相的组成三者中任意规定两个，则物系的状态将被唯一地确定，余下参数已不能任意选择。因此，当压强一定时，双组分平衡物系必存在：**液相（或气相）组成与温度间的一一对应关系（t—xt—y）；**气液相组成之间的一一对应关系（y—x）。研究气液相平衡关系就是对上述两个关系进行定量的描述。3、理想溶液与拉乌尔定律理想溶液：分子间引力不因混合而有所变化，即无热效应、无容积效应非理想溶液：拉乌尔定律：对于双组分理想溶液，在一定温度下，汽

6、相中任一组分的分压等于此纯组分在该温度下的蒸气压乘以它在溶液中的摩尔分数。即：pA=pA0xApB=pB0xB=pB0（1-xA）式中pA、pB—溶液上方组分A、B的蒸气压，Kpa；pA0、pB0—纯组分A、B的蒸气压，Kpa；xA、xB—溶液中组分A、B的摩尔分数。**对于非理想溶液，汽液相平衡关系可由实验测定。三、温度组成图（t—x、t—y关系）(等压图)在一定压力下（且总压不高时），溶液的温度随组成而变。对于理想溶液，t—x、t—y数据可由拉乌尔定律、道尔顿分压定律推导出t—x、t—y数据计算式。即p-pB0

7、pA0xAxA=———yA=———pA0-pB0P对于理想溶液，用数据作图与实验测定结果完全相符。对于非理想溶液，t—x、t—y数据通常由实验测定。温度组成图可用于对过程的定性分析。例：总压为101.3kPa下，苯与甲苯混合液的t—x、t—y图tt—yt—x①汽相区t—y汽相线以上区域②露点t—y线又称为露点曲线xx或y③汽液共存区t—x线与t—y线之间区域④泡点t—x线又称为泡点曲线⑤液相区t—x液相线以下区域**由t—x—y图可知，双元理想溶液与纯液体的区别：①双元理想溶液的沸点不是一个定值，而是一个范围；②双

8、元理想溶液组成一定时，泡点与露点不相等。三个区沸点(boilingpoint)泡点(bubblepoint)露点(dewpoint)相平衡时：如何由xA求T?用泡点线.如何由xA求yA?用泡点线和露点线如何由yA求T?用露点线.四、汽液相平衡图（y—x图）pA0xAyA=———P或yA=KxA其中K称为相平衡常数，且K=pA0/P。当总压不变时K随温度而变。