化工原理第09章01改

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1、第9章液体精馏9.1蒸馏概述9.1.1蒸馏分离的目的和依据目的：液体混合物的分离，提纯或回收有用组分。依据：混合液中各组分挥发性的差异。液体部分气化后的组成与剩余的液体组成必须有区别。9.1.2工业蒸馏过程平衡蒸馏(闪蒸):连续定态简单蒸馏:间歇9.1.3蒸馏操作的费用和操作压强汽化：耗热：冷凝：需提供冷却量。操作费用：加热费和冷却费。加压蒸馏：Tc↑免用冷冻剂，但Th↑。减压蒸馏：Th↓免用高温载热体，但Tc↓。9.2双组分溶液的汽液相平衡9.2.1理想物系的汽液相平衡理想物系:(1)液相为理想溶液；(2)汽相为理想气体。9.2.1.1汽液两相平衡共存时的

2、自由度F=N–Φ+2=2–2+2=2参数:p,t,yi,xi；p一定，F=1，故:x(y)~t一一对应y~x9.2.1.2液相组成与温度（泡点）关系式沸腾：Antoine方程：双组分理想物系的液相组成—温度(泡点)关系式1)液相为理想液体(组分分子结构相似),服从拉乌尔定律;2)气相为理想气体(低压气体),服从道尔顿分压定律.平衡常数：9.2.1.4汽相组成与温度（露点）关系式9.2.1.3汽液两相平衡组成间的关系式9.2.1.5t~x(y)图和y~x图例：某二元组成，由液相升温过程的变化；由气相降温过程的变化。xAxBt泡点线露点线气相区液相区两相区重组分

3、沸点P=常数轻组分沸点9.2.1.6相对挥发度α挥发度：，相对挥发度：对双组分物系，，，则理想溶液：，α↑,y↑(x一定),α标志分离难易。讨论:1)上式相平衡方程，反映了双组分物系平衡时两相的浓度关系2)对理想物系3)对物系相对挥发度相差不大（操作温度范围）4)相差较大,但不超过30%5)α越大平衡线离对角线越远，容易分离。非理想物系：（1）液相为非理想液体（2）气相为非理想气体9.2.2非理想物系的汽液相平衡非理想物系（R）9.2.2.1非理想溶液，分别为组分A，B的活度系数当总压不太高时，有：当偏差达到一定程度时，会形成恒沸物。活度系数可以用实验数据关

4、联：常用的关联式有范拉（Vanlaar）方程，马古斯方程（Margules）。关联的实例见P55例9-2由实验数据关联方程参数。9.2.2.2总压对相平衡的影响蒸馏的压强增高，泡点升高，相对挥发减小，分离困难。（见P57图9-12）9.3平衡蒸馏和简单蒸馏9.3.1平衡蒸馏9.3.1.1过程的数学描述(1)物料衡算(2)热量衡算加热炉的热流量：节流减压后：料液加热温度：(3)过程特征方程式相平衡方程(理想溶液)泡点方程9.3.1.2平衡蒸馏过程的计算给定汽化率(1–q)，联立方程：(1)(2)可得汽、液相组成y，x9.3.2简单蒸馏9.3.2.1过程的数学描

5、述微元时间作易挥发组分的物料衡算：略去二阶无穷小量，则积分相平衡方程式9.3.2.2简单蒸馏的过程计算理想溶液馏出液平均组成：9.4精馏9.4.1精馏过程9.4.1.1精馏原理精馏段作用提馏段作用相平衡条件y>x保证了只需部分回流。∵y>x∴L

6、汽冷凝后，一部分冷凝液回流入塔,称为回流液.塔底装有再沸器气化部分液体成蒸汽使之沿塔上升，与下降的液体逆流接触进行物质传递,达到分离的目的。常规精馏塔见图9-14一股进料,二股出料,塔顶是全凝器,塔底是间壁式的再沸器.在塔的加料板以上完成上升蒸汽的精制,除去其中的重组分,称为精馏段;在塔的加料板以下完成液体中提浓,提出轻组分,称为提馏段.精馏与简单蒸馏的区别在于”回流”,回流构成气液两相接触传质的必要条件,使重组分向液相传递,轻组分向气相传递.（P60）全塔物料衡算精馏塔操作的各流率和组成间的关系均受全塔物料衡算的约束.流率以kmol/s表示,气液组成以摩尔

7、分率y和x表示.精馏段作用：吸收重组分，完成上升蒸汽的精制。提馏段作用：脱除轻组分，完成下降液体中重组分的提浓。9.4.1.2全塔物料衡算总物料衡算轻组分衡算，(1)规定xD,xW,则D/F及W/F亦随之确定；(2)规定D,xD,则W,xW亦随之确定。，9.4.1.3回流比和能耗回流比：R↑，V↑，加热速率↑，冷凝量↑，能耗↑。9.4.2塔板上过程的数学描述9.4.2.1单块塔板的物料衡算和热量衡算总物料衡算Vn+1+Ln-1=Vn+Ln轻组分衡算Vn+1yn+1+Ln-1xn-1=Vnyn+Lnxn热量衡算Vn+1In+1+Ln-1in-1=VnIn+Ln

8、in（忽略热损失）（实际塔板结构）饱和蒸汽：I=i+