化工原理第十章 蒸馏

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1、2021/7/3第十章蒸馏一、蒸馏在工业中的应用二、蒸馏的目的和依据三、蒸馏过程的费用四、蒸馏操作的分类五、与吸收、萃取的比较概述2021/7/3一蒸馏的应用汽油煤油柴油其他油品石油苯甲苯二甲苯等煤焦油非均相混合物的分离（沉降、过滤等）均相混合物的分离（吸收、蒸馏、萃取等）蒸馏主要用于液体产品的精制。eg：2021/7/3目的：对液体混合物的分离，提纯或回收有用组分。依据：液体混合物中各组分挥发性的差异。二蒸馏分离的目的、依据及定义挥发性高（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）蒸馏分离的对象：液体混合物(如酒精水溶液

2、)部分汽化：易挥发组分液相气相部分冷凝：难挥发组分气相液相2021/7/3定义：利用液体混合物中各组分挥发性能的差异，以热能为媒介使其部分汽化(或混合蒸气的部分冷凝)，从而在汽相富集易挥发组分、液相富集难挥发组分，使混合物得以分离的方法称为蒸馏。三蒸馏操作的费用费用包括设备投资费和能耗费，其中加热和冷却费用高，即能耗大。因此降低精馏操作的费用主要通过改变工艺来降低生产的能耗。2021/7/3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四蒸馏过程的分

3、类2021/7/3按操作压力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液中组分数双组分多组分按操作方式间歇连续2021/7/3五与吸收、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，操作费用在于解吸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2021/7/3第十章蒸馏一、双组分溶液的汽液关系二、汽液相平衡三、挥发度和相对挥发度四、非理想溶液第一节二元物系的气液相平衡2021/7/3组分：A、B变量：T、p、xA、yA相数：汽相、液相一定压力下，液相（

4、气相）组成xA(yA)与温度T存在一一对应关系，汽液组成之间xA~yA存在一一对应关系。自由度：1、相律分析一双组分溶液的汽液关系相律是表示平衡物系中的自由度数、相数和独立组分数之间的关系。2021/7/32、理想溶液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。2021/7/3pA,pB——溶液上方A、B组分的分压，Pa；pA0,pB0——溶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

5、律（Raoult’sLaw）二气液相平衡2021/7/32、泡点、露点方程：表达了一定总压下液相组成x与溶液泡点之间的关系——————泡点方程汽相压力不高时，可视为理想气体，满足道尔顿分压定律。2021/7/3气液两相平衡组成间的关系：气相组成yA与温度（露点）的关系表达了一定总压下汽相组成y与开始冷凝时的温度之间的关系——————露点方程2021/7/33、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、液共存区气相区汽液平衡用相图表示比较直观。2021/7/3从相图中得到如下结论

6、：一定总压的下二元理想溶液：混合液体的泡点随组成的变化而变化；（随溶液中易挥发组分的含量增加而降低，且介于两纯液体之间）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。2021/7/34、y~x图对角线y=x为辅助曲线；y~x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。蒸馏计算中广泛采用的相图：2021/7/35.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2021/7/3三挥发度与相对挥发度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

7、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相中的该组分摩尔分数之比，用符号表示。2021/7/3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。注：习惯上将易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比称为相对挥发度，α大于1.2021/7/3对于二元物系：yB=1-yAxB=1-xA，忽略角标：即——相平衡方程理想溶液：则注：α随温度的变化比明显，计算时通常用一平均值进行计算。2021/7/33.平均相对挥发度

8、式中α顶——塔顶的相对挥