南京林业大学 蒸馏

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1、第1章蒸馏1要求：1.理解蒸馏的原理与分类；2.理解两组分溶液的气液平衡关系；3.掌握相对挥发度的概念及应用；4.理解简单蒸馏和平衡蒸馏；5.掌握精馏的原理及两组份连续精馏的计算；6.了解间歇精馏的特点及计算方法。2重点：1.掌握相对挥发度的概念及应用；2.掌握精馏的原理及两组分连续精馏的计算。3传质过程或分离操作：物质在相间的转移过程。蒸馏：将液体混合物部分气化，利用各组分的挥发度不同的性质以实现分离目的的操作。易挥发组分（轻组份）：沸点低的组分难挥发组分（重组份）：沸点高的组分4蒸馏分类：操作流程蒸馏方式简单蒸馏平衡蒸馏（闪蒸）精馏特殊精馏间歇精馏连续精馏较易分离或分离要求不高较难分

2、离很难分离5常压加压混合物在常压下为气态减压沸点较高又是热敏性的混合物两（双）组分多组分工业生产中常见，原理及计算方法无本质区别。操作压强组分数目6第一节两组分溶液的气液平衡1-1-1相律和拉乌尔定律一、相律表示平衡物系中的自由度数、相数、独立组分数之间的关系。78例：两组分的气液平衡C=2=2F=2+2-2可变化的参数有四个：温度T、压强P、一组分在液相中的组成x及在气相中的组成y（另一组分的组成不独立），自由度数为2，即只要知道T、P、x、y中的任意两个，可确定其余两个。若固定P，则T、x、y中只有一个独立变量。9二、拉乌尔定律（Raoult’sLaw）理想溶液：10若平衡的气相为

3、理想气体，可用道尔顿分压定律：11所以，恒P时，已知tx,y恒P时，已知x(或y)t,y(或x)（试差）两组分的气液平衡关系：恒P，t-x(y)，x-y相图121-1-2相对挥发度相对挥发度的引入使得气液平衡的表示更为简便。1314151-1-3两组分理想溶液的气液相图常用：恒P下，t-x(y)或x-y一、温度—组分图t-x(y)图16图1-1苯－甲苯混合溶液的图17由图可看出：温度相同时，y≥x，组成相同时，露点温度高于泡点温度。注意：P对t-x(y)图影响较大。18二、x-y图yxP对x-y图影响较小。191-1-4两组分非理想溶液的气液相图恒沸组成:正偏差溶液：两组分分压以及

4、总压均大于拉乌尔定律的计算值，图中有最高点。负偏差溶液：两组分分压以及总压均小于拉乌尔定律的计算值，图中有最低点。恒沸组成与压强有关。2021222324第二节平衡蒸馏和简单蒸馏1-2-1平衡蒸馏是一种单级蒸馏操作。物料衡算热量衡算汽液平衡2526一、物料衡算F、D、W：分别为原料液、气相、液相的流量，kmol/h或mol/s；xF、y、x：分别为原料液、气相、液相的组成，摩尔分率。272829二、热量衡算对加热器作热量衡算，忽略热损失，则：Q：加热器的热负荷，kJ/h；F：原料液流量，kmol/h；Cp：原料液平均比热，kJ/(kmol﹒0C)；tF：原料液温度，0C；T：原料液离开加

5、热器后的温度，0C。30原料液经节流减压后进入分离器，物料放出的显热等于部分气化所需的潜热，即：te：分离器中物料的平衡温度，0C；r：平均摩尔气化潜热，kJ/kmol。31三、气液平衡关系t-x(y)orx－y相图理想溶液，理想气体：321-2-2简单蒸馏简单蒸馏又称微分蒸馏，也是一种单级蒸馏，常间歇操作。是不稳定过程，瞬间形成的蒸气与液相达相平衡，全部蒸气与剩余的液体达不到相平衡。3334设瞬间釜中液相量为Lkmol，组成为x，经微分时间d后，蒸出气量为dD，其组成为y。在d时间内，对总组分和易挥发组分分别作物料衡算，可得：35总物料易挥发组份进入量，kmol00离开量，kmol

6、dDydD累积量，kmoldLd(Lx)=Ldx+xdL进入量=离开量+累积量0=dD+dL0=ydD+Ldx+xdL3637求解方法：若x-y平衡关系用曲线或表格表示时，则应用图解法或数值积分。若溶液为理想溶液:38若在操作范围内，平衡关系x-y为一直线，即y=mx+b，则可得：39简单蒸馏和平衡蒸馏分离效果的比较。（理想溶液）若气化率相同4041若残液温度相同（残液浓度也相同）42第三节精馏原理1-3-1多次部分气化和多次部分冷凝1.要想使混合物得到比较完全的分离，有必要进行多次部分气化和多次部分冷凝。43图1-9一次部分气化示意图44图1-10一次部分气化的图45一次部分气化x1

7、xFy1，x1xW，y1xD，故一次部分气化分离程度不高，需采用多次部分气化和冷凝，使得x1xW，y1xD。462.多次部分气化和多次部分冷凝的实现。两个过程分开：收率很低，能耗高，设备庞杂；同时进行：必须将塔顶产品部分引入塔中（回流）；再沸器使溶液部分气化产生上升蒸气。收率高，气化所需的能量可由冷凝过程提供。设备：板式塔、填料塔47图1-11多次部分气化的分离示意图48图1-13无中间产品及中间加热器与冷凝器的多次部分气