第六章 蒸 馏

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1、第六章蒸馏Distillation概述蒸馏——对互溶液体混合物进行分离、提纯的单元操作。依据——液体混合物中各组分挥发性的差异（或者说沸点不同）以及汽液相平衡关系。蒸馏按操作方式分为：①简单蒸馏(simpledistillation)②平衡蒸馏(equilibriumdistillation)③精馏(rectification)④特殊蒸馏按操作压力分：常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏。按连续性分：间歇蒸馏、连续蒸馏。按组分数目分：双组分（二元）蒸馏、多组分（多元）蒸馏。本章将着重讨论常压下双组分连续精馏。第一节双组分溶液的汽液相平衡(

2、vapor-liquidphaseequilibrium)一、溶液的蒸汽压及拉乌尔定律饱和蒸汽压—某温度下，汽液两相达成平衡状态，液面上方蒸汽的压强。(蒸汽压)分析左图：密闭容器中，分别盛有纯液体A和液体A、B混合物，在某一温度下，一定时间后，汽液达成（动态）平衡。二、理想溶液(ideadsolution)相平衡分子间的作用力不因混合而改变，无容积效应和热效应。用fA-A、fB-B、fA-B分别代表A-A分子、B-B分子、A-B分子之间的作用力，则有fA-A=fB-B=fA-B理想溶液的汽液相平衡符合拉乌尔(Raoult)定律。PA=Pi

3、0xAPB=PB0xB=PB0(1-xA)Pi--表示组分的蒸汽压,kPa;Xi--表示组分摩尔分数;Pi0--表示纯组分的蒸汽压,kPa.1、温度-组成图（t-y-x）汽相区液相区汽液共存区汽相线液相线2、汽-液相平衡图(y-x)参考线方程y=x平衡线平衡线位于对角线上方，离对角线越远，该溶液越易分离。3、挥发度及相对挥发度⑴挥发度(volatility)PA-A组分的蒸汽分压；xA-A组分在液相摩尔分数。对理想溶液，服从拉乌尔定律理想溶液挥发度等于饱和蒸汽压。⑵相对挥发度(relativevolatility)易挥发组分为分子当压力不

4、高时，汽相服从道尔顿分压定律或者对理想溶液⑶汽液相平衡方程式对二元溶液，xB=1-xA,yB=1-yA代入得略去下标上式即为相平衡关系三、双组分非理想溶液A、B混合后，吸引力fA-B小于fA-A和fB-B，溶液上方蒸汽压大于raoult定律计算值，出现正偏差。例如常压下乙醇和水的t-y-x图恒沸物组成恒沸点常压下乙醇-水溶液的y-x图恒沸物组成汽相线硝酸和水的t-y-x图A、B混合后，吸引力fA-B大于fA-A和fB-B，溶液上方蒸汽压小于raoult定律计算值，出现负偏差。例如常压下硝酸和水的t-y-x图同一溶液的恒沸组成随压力改变。恒

5、沸物恒沸点讨论问题1、正偏差2、负偏差3、恒沸物与恒沸点4、相对挥发度对精馏的影响第二节蒸馏与精馏原理一、简单蒸馏与平衡蒸馏（一）简单蒸馏应用于沸点相差较大要求不高的粗略分离情况；浓度、沸点随时间变化是一个不稳定过程；间歇操作；比较适用于小批量生产。（二）平衡蒸馏闪蒸（flashdistillation）连续稳定过程；粗略分离；生产能力大；可以适用于大批量生产过程。二、精馏原理（一）多次部分汽化、多次部分冷凝精馏原理示意精馏原理t-y-x图示二、塔板（plate）的作用n-1板下降液体和n+1板上升蒸汽在n板上混合发生热量交换。同时，液相

6、中的易挥发组分转移至汽相，汽相中的难挥发组分转移至液相，显然，塔板即有热量交换的作用，又是质量交换的场所。X(y)tn+1nn-1Yn+1ynXn-1xn泡点线露点线塔板操作演示三、精馏塔的分离过程加料板精馏段(rectifyingsection)--使原料中易挥发组分增浓的作用。提馏段(strippingsection)--回收原料中易挥发组分作用。回流reflux精馏是组分在汽相和液相间的传质过程，对任何一块塔板缺少汽相或液相，过程将无法进行。因此采用回流的方式提供下降液体，是最为简便的办法。同时塔底用再沸器提供浓度较低的上升蒸汽。塔

7、顶回流、塔底上升蒸汽是保证精馏过程连续、稳定操作的充分必要条件。连续操作精馏装置包括：精馏塔、冷凝器、再沸器。第三节双组分连续精馏塔的计算计算内容：①馏出液及釜液的流量；②塔板数或填料高度；③进料口位置、塔高、塔径等。一、全塔物料衡算(materialbalance)连续稳定操作，全塔物料衡算：F=D+W(kmol/h)对易挥发组分衡算：FxF=DxD+WxW(xi摩尔分数)FxFDxDWxW精馏塔回收率η塔顶易挥发组分的回收率塔底难挥发组分的回收率例题270（228页）二、理论板概念与恒摩尔流假定（一）理论板(theoreticalpl

8、ate)的概念----是指离开该塔板的蒸汽组成和液体组成成平衡的塔板。或者符合相平衡关系的塔板。（二）恒摩尔流假设1、恒摩尔汽化----每层塔板上升的蒸汽摩尔流量都相等。精馏段:V1=V2=┉