化工原理精馏单元.ppt

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1、1.1.1蒸馏的应用1.1.2蒸馏分离的目的和依据1.1.3蒸馏过程的分类1.1.4蒸馏操作的费用1.1.5与吸收、萃取的比较1.1概述1.1.1蒸馏的应用液体产品的精制汽油煤油柴油其他油品石油苯甲苯二甲苯等煤焦油目的：对液体混合物的分离，提取或回收有用组分。依据：液体混合物中各组分挥发性的差异。1.1.2蒸馏分离的目的和依据挥发性高（乙醇），称为易挥发组分或轻组分（A）挥发性低（水），称为难挥发组分或重组分（B）液体混合物：(酒精水溶液)液体混合物加热部分汽化气相：yA,yB液相：xA,xB液相冷凝必有：yA>xA,yB

2、相气相部分冷凝：难挥发组分气相液相1.1.3蒸馏过程的分类按物系的组分数双组分蒸馏多组分蒸馏简单蒸馏平衡蒸馏精馏按蒸馏方式常压蒸馏加压蒸馏减压（真空）蒸馏按操作压力间歇蒸馏连续蒸馏按操作方式普通蒸馏特殊蒸馏按分离难易1.1.4蒸馏操作的费用主要费用：加热和冷却费用，即能耗大。1.1.5与吸收、萃取的比较分离依据挥发性的差异溶解度的差异单元操作蒸馏吸收萃取操作难易操作简便，操作费用在于加热、冷却需加入分离剂，操作费用在于溶剂回收适用性适于各种浓度混合物的分离仅适于低浓气体、液体混合物的分离1.2.1双组分理想物系的气液平衡1.相律2.两组分理想物系的气

3、液平衡涵数关系3.两组分理想溶液气液平衡相图1.2.2双组分非理想物系的平衡1.2两组分溶液的气液平衡组分：A、B变量：t、p、xA、yA相数：气相、液相一定压力下，液相（气相）组成xA(yA)与温度t存在一一对应关系，气液组成之间xA~yA存在一一对应关系。自由度：1、相律分析1.2.1双组分溶液的气液关系理想溶液定义：溶液中同分子间的作用力与异分子间的作用力相等。如：甲醇与乙醇，苯和甲苯，二甲苯和对二甲苯理想物系：液相为理想溶液，服从拉乌尔定律；气相为理想气体，服从道尔顿分压定律。pA,pB——溶液上方A、B组分的分压，Pa；pA0,pB0——溶

4、液温度下纯组分的饱和蒸汽压，Pa；xA,xB——液相中A、B组分的摩尔分率。对于理想溶液：1).拉乌尔定律（Raoult’sLaw）2两组分理想物系的汽液平衡函数关系2)、道尔顿分压定律：——泡点方程液相组成x与温度（泡点）的关系气液两相平衡组成间的关系：气相组成yA与温度（露点）的关系——露点方程2)用挥发度与相对挥发度表示汽液平衡关系pA、pB——汽液平衡时，组分A,B在气相中的分压；xA、xB——汽液平衡时，组分A,B在液相中的摩尔分数。混合液某组分挥发度:1.挥发度意义：是该物质挥发难易程度的标志。定义：气相中某一组分的蒸汽分压和与之平衡的液

5、相中的该组分摩尔分数之比，用符号表示。理想溶液：理想气体：一般物系：2.相对挥发度(以α表示)(relativevolatility)定义：溶液中两组分挥发度之比。理想溶液对于二元物系：yB=1-yAxB=1-xA即——相平衡方程理想溶液（已知T）：则已知互成平衡的浓度：求出3.平均相对挥发度式中α顶——塔顶的相对挥发度α釜——塔釜的相对挥发度4.α的物理意义气相中两组分组成之比是液相中两组分组成之比的倍数；α标志着分离的难易程度；若α>1,则y>x,可用蒸馏方法分离，且α愈大，平衡线愈远离对角线，物系愈易分离；α=1,无法用普通蒸馏方法分离。3、

6、两组分理想溶液的汽液平衡相图1)温度~组成图（t~x~y图)两条线：气相线（露点线）——yA~t关系曲线液相线（泡点线）——xA~t关系曲线三个区域：液相区气、液共存区气相区混合液体的泡点随组成的变化而变化；同温度下，气液两相达平衡，气液量大小由杠杆定律确定；同组成下，露点高于泡点。2)、x~y图对角线y=x为辅助曲线；x~y曲线上各点具有不同的温度；平衡线离对角线越远，挥发性差异越大，物系越易分离。3).压力对x~y图的影响压力增加，平衡线靠近对角线，分离难度大1.2.2两组分非理想物系的气掖平衡1.具有正偏差的溶液一般正偏差：pA>pA理，pB>

7、pB理，介于pAo、pBo之间。正偏差溶液：x=0.894，最低恒沸点，78.15℃乙醇－水溶液相图硝酸－水溶液相图负偏差溶液：x=0.383，最高恒沸点，121.9℃2.具有负偏差的溶液一般负偏差pA