化工基础课件武汉大学第6章精馏

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1、第六章精馏利用液体混合物中各组分挥发度不同的性质，对液体混合物进行多次部分气化和部分冷凝相结合的操作后，就会使气相中易挥发组分的含量越来越高，而液相中难挥发的组分的含量也越来越高，从而达到分离混合物的目的。乙醇-水体系的蒸馏分离乙醇水加热气相:醇富集液相:水富集冷凝冷却乙醇产品废水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蒸馏的分类简单蒸馏或平衡蒸馏：一般用在混合物各组分挥发性相差大，对组分分离程度要求又不高的情况下。精馏：在

2、混合物组分分离纯度要求很高时采用。特殊精馏：混合物中各组分挥发性相差很小，或形成恒沸液（azeotrope），难以或不能用普通精馏加以分离时，借助某些特殊手段进行的精馏。间歇精馏：多用于小批量生产或某些有特殊要求的场合。连续精馏：多用于大批量工业生产中。常压蒸馏：蒸馏在常压下进行。减压蒸馏：用于常压下物系沸点较高，使用高温加热介质不经济或热敏性物质不能承受的情况。减压可降低操作温度。加压蒸馏：对常压沸点很低的物系，蒸汽相的冷凝不能采用常温水和空气等廉价冷却剂，或对常温常压下为气体的物系（如空气）进行精馏分离，可采用加压以提高混合物的沸点。多组

3、分精馏：例如原油的分离。双组分精馏：例如乙纯-水体系的分离。本章着重讨论常压下双组分连续精馏。其原理和计算方法可推广应用到多组分体系。§1气液相平衡利用液体混合物各组分沸点（或挥发度）的不同，将物质多次部分汽化与部分冷凝，从而使液体混合物分离与提纯的过程，称为精馏操作。萃取—利用混合物各组分对某溶剂具有不同的溶解度，从而使混合物各组分得到分离与提纯的操作过程。古老的烧酒制作过程（1）粬的制作——发酵过程（获得菌种）（2）粗酒的制作——将酒粬与蒸熟的米饭，按一定比例混合发酵，制成酒、水、酒糟的糊状混和物（生物降解）。（3）酒的提纯——蒸馏操作过

4、程。锅为汽化器，顶盖为冷凝器。为什么能使乙醇增浓？主要因为乙醇比水的沸点低（或说乙醇比水的挥发度高）。这样蒸汽中乙醇的含量YA高于粗酒中乙醇的含量XA，即YA>XA。蒸汽冷凝之后，就得到乙醇含量高的酒。yA——蒸汽中乙醇所占的摩尔分率xA——液相中乙醇所占的摩尔分率1-1x-y相图理想溶液及拉乌尔定律在一定的温度下，溶液上方任意组分的蒸汽分压，等于该纯组分在同温度下的蒸汽压与该组分在溶液中的摩尔分率之乘积。道尔顿分压定律：pA=yA.PpB=yB.Pt-x-y图在一定外压条件下，沸点t与汽液相组成（x,y）的关系，绘在图上即是t-x-y图。如

5、图所示，对于一定组成的溶液（x1）加热到与t-x相交的点，即出现第一个气泡，所以t-x线亦称泡点线。对于组成为y1的蒸汽，冷却至与t-y线相交，出现第一个露珠，所以称t-y线为露点线。若t-x线与t-y线重合，则表示该溶液不能分离。若两线相距愈远，则表示愈易分离。若为二元理想溶液，t-x-y图可利用计算方法求得：式（I）说明，只要知道某温度下的（饱和蒸汽压数据），就可以计算得到x与y，就可以作出在指定外压下的t-x-y图。式（I）还说明，总压对t-x-y图是有影响的。x-y图取t-x-y图中的x,y数据，以x为横坐标，y为纵坐标，绘成的图为x

6、-y图。对于易挥发组分，因为yA>xA，所以x-y线均在对角线上方。x-y线与对角线偏离越远，表示越易分离。若x-y线与对角线重合，则不能用精馏方法分离。1-2气-液相平衡方程挥发度——达到相平衡时，某组分在蒸汽中的分压和它在平衡液相中的摩尔分率之比，叫做该组分的“挥发度”。是指物质挥发的难易程度。相对挥发度——各组分的挥发度之比，称为组分间的“相对挥发度”。通常定义易挥发组分挥发度与难挥发组分挥发度之比为相对挥发度。这样定义的α，则α>1。——气液平衡方程由式（II）得知，当α=1时，表示该二元溶液不能用精馏的方法分离。x,y一般表示为易挥

7、发组分浓度。由知，时，时，挥发度差异愈大，愈有利于蒸馏操作。时，组分A较B易挥发，可以用蒸馏方法分离不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。§2精馏原理2-1精馏基本原理简单蒸馏是单级分离过程，对溶液只进行一次部分气化；精馏是对混合液同时进行多次部分气化和部分冷凝相结合的操作。常见的精馏塔分板式、填料式。板式安装有若干层塔板，每层塔板上保证有一定的液层高度，气、液两相通过塔板进行部分气化和部分冷凝。填料塔内充填一定的填料层，气、液两相在被润湿的填料表面上进行部分气化和部分冷凝。液体混合物经过多次

8、部份汽化后可变为高纯度的难挥发组分。气体混和物经过多次部分泠凝后可变为高纯度的易挥发组分。精馏基本原理2-2精馏流程为获得纯度高的产品，人们首先想到应用多次简单蒸馏