化工原理课件5 (2).ppt

《化工原理课件5 (2).ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第六章蒸馏（Distillation）第一节双组分溶液的汽液平衡第二节蒸馏和精馏原理第三节双组分连续精馏的计算与分析第四节间歇蒸馏第五节恒沸精馏与萃取精馏第六节板式塔概述化工生产中所处理的原料、中间产品、粗产品等几乎都是混合物，而且大部分是均相物系，例如：石油、石油裂解气和空气等。为了满足生产的要求，常需将混合物分离成纯净的或接近于纯的物质，对于均相物系的分离必须造成两相物系，并且根据物系中各组分的差异，使其中一组分或几个组分从一相向另一相转移以达到分离的目的，该过程通常称为传质过程或分离操作。常见的传质过程有蒸馏、吸收、萃取、干燥等。一、蒸馏依据原理：将液体混

2、合物部分汽化，利用混合物中各组分的挥发度不同使各组分得以分离。其中:沸点低的组分为易挥发组分（轻组分）沸点高的组分为难挥发组分（重组分）蒸出冷凝液–––馏出液蒸出后剩余的混合液–––釜残液。二、蒸馏分类1、按操作方法分：{2、按蒸馏方法分：简单蒸馏（分离要求不高）平衡蒸馏（闪蒸）精馏特殊精馏（恒沸精馏、萃取精馏）{{3、按组分数分：双组分蒸馏多组分蒸馏复杂系蒸馏4、按操作压力分：{常压减压（热敏性物料）加压连续蒸馏间歇蒸馏本章主要讨论常压下双组分连续精馏!5.1双组分溶液的汽液相平衡5.1.1双组分理想物系的汽液平衡5.1.2双组分非理想物系的汽液平衡5.1.1

3、溶液的蒸汽压和拉乌尔定律式中：pA—组分A的溶液蒸汽压，KPa；即溶液上方组分A的平衡分压；p0A—组分A的液体蒸汽压，KPa；即纯液体的饱和蒸汽压；xA—组分A的液相摩尔分率。（理想）溶液中某组分的溶液蒸汽压等于该组分同温度下的液体蒸汽压与该组分的液相摩尔分率的乘积，即一、溶液的蒸汽压和拉乌尔定律拉乌尔（Raoult）定律：对于溶剂A：除了理想溶液外，很少溶液符合，只有在溶度很低的情况下溶液在某温度下纯组分的饱和蒸汽压可查有关手册或由下面安托因（Antoine）方程求得：【注意】：式中温度表示为t或T，其分别对应不同的Antoine常数A，B，C。理想物系－液

4、相为理想溶液，汽相为理想气体。理想溶液－在全部溶度范围内遵循拉乌尔定律的溶液；如性质极近似的物质所构成的溶液（苯－甲苯，正己烷－正庚烷，甲醇－乙醇等）理想溶液，两组分都符合Raoult定律：二、双组分理想溶液的汽液相平衡式中F――自由度数；C――独立组分数；Φ――相数。对双组分的汽液相平衡，（一）、相律在物理化学中，我们学习过相律，即：可知其自由度数为2,恒压P，则F＝1，t-x-y.（二）、汽液平衡相图1、温度-组成图(t-y-x)和相平衡图(y-x)温度—组成图（t-y-x）:在总压一定的条件下，将t-x、t-y关系标绘在同一直角坐标系中，即得到t-y-x图

5、，t为纵坐标，以液相组成或汽相组成为横坐标。温度tXi（或yi）p分析温度—组成图二条线：泡点线、露点线。三个相区：液相区、汽相区、汽液两相区。两个温度：泡点温度、露点温度LFDSVCEtL/V=线段VS/线段LS=(y-xs)/(xs-x)xs杠杆定律：t-x-y图还与压力有关。随压力提高，使泡点及露点温度升高，两相区缩小。相平衡图（y-x）：对于大多数溶液，达到平衡时，汽相轻组分的浓度总大于液相浓度，故平衡线位于对角线上方。平衡线偏离对角线愈远，该溶液愈易分离。yxP（1）、t~x（泡点）关系式2、理想溶液的t-y-x关系式液相为理想溶液，服从拉乌尔定律：混

6、合液沸腾的条件是:各组分的蒸汽压之和等于外压，即符合道尔顿分压定律(理想气体)：泡点方程B【讨论】：1、已知泡点温度，可求算出饱和蒸汽压，然后可计算出液相组成；2、已知液相组成，可用试差法求算出泡点温度。（2）、恒压下t~y~x关系式由分压定律：【讨论】：已知汽液相平衡温度下，即泡点下液相组成x，可计算出汽相组成y。（3）t～y（露点）关系式由上两式,即：露点方程得：（4）、理想溶液的t-y-x关系式的应用4个变量（p，t，x，y），相律为2，已知其中2个变量，可求另外2个变量。1）已知量待求量p,tx,yx,tp,yy,tx,p求解方法：t－pAo，pAo－根

7、据求其他量。2）已知量待求量x,yp,t解法：见教材P2603）已知量待求量x，py，ty，px，t例题6-1和6-21）、挥发度V(Volatility)的定义（1)纯液体的挥发度：指液体在一定温度下的饱和蒸汽压。（2)溶液中各组分的挥发度：可用它在蒸汽中的分压和与之平衡液相中的摩尔分率之比来表示。νA=PA/XA若A、B形成理想溶液：VA=PA0对于纯液体，即XA=1（或XB=1）纯液体及理想溶液中任一组分的挥发度都等于它在纯态时的饱和蒸汽压，随温度而变化，因而使它在蒸馏计算中用起来很不方便，故引出相对挥发度的概念。3、挥发度和相对挥发度定义：溶液中易挥发组

8、分的挥发度与难挥发组分的