蒸馏生物工程专业

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1、第十章蒸馏（Distillation)目的和要求：1、掌握蒸馏分离的原理，精馏原理；2、理解并掌握拉乌尔定律，t-x-y图，x-y图；3、掌握物料衡算，五种进料状态，平衡线、q线、精馏段操作线和提馏段操作线；4、掌握完成分离要求所需理论塔板数的求法。重点：精馏原理，q线，操作线，理论板，全塔效率，图解法，逐板计算法，进料浓度、回流比变化的影响。难点：精馏原理，理论塔板数的求解，进料浓度、回流比变化的影响。概述目的：均相液体混合物的分离。分离依据利用混合液中各组分挥发性的差异易挥发组分（沸点低）——轻组分难挥发组分（沸点高）——重组分蒸馏分离

2、的原理：人为再造一相——汽相。部分汽化，部分冷凝一、蒸馏的目的和依据蒸馏：利用混合液中各组分挥发性的差异而分离混合液的操作。轻组分重组分二、蒸馏的分类1、按操作方式分：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、萃取蒸馏、恒沸蒸馏等。2、按操作压力分：常压蒸馏、加压蒸馏、减压蒸馏。3、按操作过程的连续性分：间歇蒸馏、连续蒸馏。4、按混合物的组成分：双组分蒸馏、多组分蒸馏。三、精馏设备：板式塔、填料塔汽相和液相在塔板上或填料表面上进行着质量传递过程。易挥发组分从液相转移至汽相。本章主要讨论常压下双组分连续精馏四、蒸馏过程必要条件①通过加热或冷却使混合物形成气、液

3、两相共存体系，为相际传质提供必要的条件；②各组分间挥发能力差异足够大，以保证蒸馏过程的传质推动力。五、蒸馏在工业上的应用1）石油炼制工业(原油汽油、煤油、柴油等）；2）石油化工工业（基本有机原料、石油裂解气等分离）；3）空气的分离（氧气、氮气的制备）；4）食品加工及医药生产。引言蒸馏过程：汽液两相间的传质过程；过程的极限：气、液相平衡。相平衡关系：两相或多相接触达物理平衡时，各相组成之间的关系。汽液相平衡关系是分析蒸馏原理和进行设备计算的理论基础第一节二元物系的汽液相平衡一、相律自由度=组分数-相数+2即F=C–φ+2故双组分气液平衡物系在4

4、个变量中，任意确定其中的两个变量,余下的参数已不能任意选择。①指定温度t，则气液组成y、x均为t的函数被确定。y、x与t之间存在一一对应关系t~y或t~x；②指定液相组成x，则气相组成y被确定，y与x之间存在一一对应关系y~x。上述函数关系的具体形式如何？先讨论理想物系的情况双组分物系的独立变量：汽相组成y、液相组成x、温度T、压力P。即规定其中的两个，则系统平衡状态即定。一般蒸馏压力恒定，故仅有一个自由度。二、理想溶液和拉乌尔定律1、理想溶液：特点，aAB=aAA=aBB，另一组分的加入对原有组分的蒸汽压除了稀释作用外没有其他的影响。拉乌尔定

5、律：（1）液相组成x与液相温度t（泡点）关系式①液相为理想溶液，服从拉乌尔定律:液相中A组分的摩尔分数液相上方A组分的蒸汽压在溶液温度t下纯组分A饱和蒸汽压(10-1)液相中B组分的摩尔分数液相上方B组分的蒸汽压在溶液温度t下纯组分B饱和蒸汽压(10-2)2、理想体系：汽相符合道尔顿（Dalton）分压定律；液相全部浓度范围内服从拉乌尔（Raoult）定律。②气相为理想气体，符合道尔顿分压定律:总压若汽液平衡时的总压p不很高（如1MPa内），道尔顿分压定律可适用于气相(10-3)(10-4)——泡点方程纯组分的饱和蒸汽压p0与温度t的关系式p0

6、=f(t)可用安托因方程表示，即常用液体的安托因常数A、B、C值可由有关手册查得。注意：式中p0的单位为kPa,温度t的单位为°C。泡点t与液相组成x之间的计算类型及算法有哪些呢？①已知总压p及泡点t，求x。算法：将t及各组分的安托因常数代入安托因方程求出、将p、、代入中直接求出x，算法简便；②已知总压p及液相组成x，求泡点t。算法：假设一个t用安托因方程求出、将p、、代入中求x计比较x计与已知x若x计>x，说明假设t偏小，下一轮试差时t要增大；若x计

7、成y与气相温度t（露点）的关系式将x与p、、的关系式代入道尔顿分压定律即可得y与t(露点)的关系为与t（泡点）~x间的计算类似，t（露点）~y间的计算也有两种类型，算法也类似。其中已知总压p及气相组成y、求露点t的计算也要用试差法。为什么求泡、露点均要用试差法呢？——露点方程其原因在于泡、露点与组成通常为非线性函数的缘故。试差法算法繁琐，若初值取不当收敛速度慢。因此，研究求泡、露点的高效算法有一定意义。关于平衡计算的说明：（1）已知P、t，求相互平衡的x、y，不必试差t→pA0,pB0→x,y（2）已知x，求与之平衡的y,t或已知y求与之平衡的

8、x,t，试差计算试算过程为：假设tx判断xy假设txy判断yx问题：把拉乌尔定律代入道尔顿分压定律可得：工程上用图的形式表示t~x（或y）的关系及y~