化工原理 第十章 蒸馏课件.ppt

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1、第十章蒸馏第一节二元物系的汽液相平衡第二节蒸馏方式第三节精馏原理和流程第四节两组分连续精馏的分析和计算2021/9/20一、概述1、蒸馏的原理利用混合物在一定压力下各组分相对挥发度（沸点）的不同进行分离的一种单元操作。易挥发组分：沸点低的组分难挥发组分：沸点高的组分第一节二元物系的汽液相平衡2021/9/20乙醇水体系的蒸馏分离乙醇水加热汽相:醇富集液相:水富集冷凝冷却乙醇产品废水2021/9/202、蒸馏的分类按蒸馏方式简单蒸馏平衡蒸馏（闪蒸）精馏特殊精馏恒沸蒸馏萃取蒸馏水蒸汽蒸馏较易分离的物系或对分离要求不高的物系难

2、分离的物系很难分离的物系或用普通方法难以分离的物系2021/9/20按操作压强常压加压减压一般情况下多用常压常压下不能分离或达不到分离要求混合物中组分双组分多组分按操作方式间歇连续2021/9/20二、拉乌尔定律1、拉乌尔定律溶液理想溶液非理想溶液2021/9/20可由Antoine方程计算或从手册中查当溶液沸腾时，溶液上方的总压等于各组分的蒸气压之和—由拉乌尔定律表示的气液平衡关系2021/9/20三、挥发度和相对挥发度1、挥发度对纯液体，挥发度指该液体在一定温度下的饱和蒸汽压：对混合液，挥发度为组分在蒸气中分压和与之平衡

3、的液相中的摩尔分率之比：2021/9/20对于理想溶液：对于非理想溶液：2、相对挥发度溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比，用α表示。2021/9/20相对挥发度的数值可由实验测得。对理想溶液：理想溶液中组分的相对挥发度等于同温度下两组分的泡和蒸汽压之比。当t变化时，两者的变化不大，一般可将α视为常数，计算时可取操作温度范围内的平均值。2021/9/20若操作压强不高，气相遵循道尔顿分压定律——气液平衡方程2021/9/20由知，时，组分A较B易挥发，可以用蒸馏方法分离时，挥发度差异愈大，愈有利于蒸馏操作。时，不

4、能用普通蒸馏的方法分离混合液。α可作为混合液能否用蒸馏方法分离以及分离难易程度的判据。2021/9/20四、汽液相平衡图1、温度—组成(图)两条线三个区三种点2021/9/20表示混合液的平衡温度和液相组成之间关系，t-x线。露点线表示混合液的平衡温度和气相组成之间的关系，t-y线，泡点线两条线2021/9/20过热蒸汽区两相区液相区三个区2021/9/20●●●沸点（boilingpoint）●●泡点（bubblepoint）x越大，易挥发组分的含量越高，泡点温度越低。●●露点（dewpoint）y越大，易挥发组分含量越高

5、，露点温度越低。2021/9/20t汽液两相处于平衡时，两相温度相同，此时气相组成大于液相组成；当汽液两相组成相同时，气相露点温度总是高于液相的泡点温度。2021/9/20EtExFxEyEt-x-y图与蒸馏原理2021/9/202、x-y图平衡线位于对角线的上方，平衡线偏离对角线愈远，表示该溶液愈易分离。2021/9/20五、非理想溶液非理想溶液最低恒沸点如：乙醇－水，正丙醇－水最高恒沸点如：硝酸－水，氯仿－酮正偏差溶液负偏差溶液2021/9/20一、简单蒸馏（Simpledistillation）1、流程及原理第二节蒸馏

6、方式2021/9/20简单蒸馏是一个非稳态过程，并不简单！又名微分蒸馏（differentialdistillation）2021/9/202、计算设：F、wD——釜内的料液量和残液量，kmol；x1、x2——料液和残液中易挥发组分组成（摩尔分率）L——某一瞬间釜内的液量，kmol；x、y——某一瞬间的液气组成，（摩尔分率）；经过微分时间dt后，残液量减少dL，液相组成减少dx。以蒸馏釜为衡算系统对易挥发组分，dt前后的微分物料衡算为：2021/9/20积分2021/9/20对于理想溶液，平衡关系用表示，若操作范围内平衡线可

7、近似地看作直线若平衡线为过原点的直线，2021/9/20若平衡关系不能用简单的数学式表示，可以应用图解积分或数值积分。馏出液的量D及组成平均组成2021/9/20二、平衡蒸馏（Equilibriumdistillation）1、原理与流程使混合液体部分气化，并使汽液两相处于平衡状态，然后将气液两相分开。又名闪蒸（flashdistillation）2021/9/202．计算1）物料衡算对总物料：对易挥发组分：2021/9/20令——汽液相平衡组成的关系——液化分率在x-y图上，代表通过点（xF，xF）且斜率为的直线。2021

8、/9/202）热量衡算对加热器作热量衡算，若忽略加热器的热损失原料液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原料液离开加热器的温度：2021/9/203）汽液平衡关系已知原料液流量F，组成xF，温度tF及汽化率，即可求得平衡的汽液相组成及温度。2021/9/202021/