食品工程原理第六章蒸馏

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1、第六章蒸馏第一节概述一、蒸馏基本概念均相物系的分离——吸收、蒸馏、萃取等操作，共同特点是存在传质过程。1、蒸馏：是分离液体混合物的典型单元操作。将液体部分汽化，利用各组分挥发度的不同从而使混合物达到一定的分离。2、蒸馏操作的分类按操作方式分：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊蒸馏按原料中的组分分：双组分蒸馏及多组分蒸馏按操作压力分：常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏按操作流程分：连续蒸馏和间歇蒸馏二、学习内容和目的本章主要学习常压下双组分溶液的连续精馏过程1、掌握双组分溶液的汽液相平衡及相图；2、掌握双组分连续精馏塔的物料计算；3、

2、掌握平衡级数的确定及回流比的选择；4、了解蒸馏装置及蒸馏方法。第二节传质导论一、相组成的表示方法1、混合物的质量分率和摩尔分率：(1)质量分率：m——混合混合物的总质量，mA、mB、mC——A、B、C组分的质量对于双组分混合物，组分A的质量分率可表示为a，组分B的质量分率则表示为（1-a）。摩尔分率：对于双组分混合物液相部分，表示为x对于双组分混合物汽相部分，则A的摩尔分率表示为y，B的摩尔分率表示为（1-y）。2、混合物的质量比与摩尔比（1）质量比（2）摩尔比3、混合物的质量浓度与摩尔浓度（1）质量浓度：（2）摩尔浓度：C——混合

3、物的总摩尔浓度二、双组分溶液的汽液相平衡1、理想溶液的汽液相平衡（1）溶液的饱和蒸汽压某一纯液体A，在一定温度、一定压力下，液相中分子逸出液面，形成蒸汽，同时，蒸汽中分子也返回液面，经过一段时间，当逸出的分子与返回的分子相当时，称这时A的状态为汽液平衡状态（即饱和状态）。此时，液面上A的蒸汽压力称为该温度下A的饱和蒸汽压，简称蒸汽压，表示为PA0。（2）拉乌尔定律对于由A和B组成的混合溶液，在一定温度、一定压力下，存在下式：各组分在全部范围内都符合拉乌尔定律的溶液，称为理想溶液，对于非理想溶液的汽液平衡关系，由实验测定。2、双组分溶

4、液的温度-组成图（t-x-y图）反映一定压力下，汽液两相平衡时温度与两相组成的关系。（1）t-x-y图参量的确定当总压不太高，汽液平衡时，存在如下关系：（2）t-x-y图的绘制对于一定总压P，不同的温度t对应不同的饱和蒸汽压PA0、PB0，从而可求得不同的汽液相组成y、x，将其变化用曲线表示出来，即为t-x-y图。如图，纵坐标为温度t，横坐标为组成x，y。（2）t-x-y图的分析设B组分难挥发，即沸点高；A组分易挥发，沸点低。①左端点：x=0，y=0；即汽液相中A组分含量都为0，只有B组分，而且此时的t为B的沸点。②右端点：对应的t

5、为组分A的沸点。③t-x线和t-y线将整个图形分为三个区，t-y线以上为汽相区，t-x线以下为液项区，中间为汽液共存区。④t-x线又称作泡点线，t-y线又称作露点线。⑤二元理想溶液的沸点不是一个定值，而有一定范围，其沸点随溶液中A组分减少而增加。⑥同样的组成下，开始沸腾温度（泡点）与蒸汽冷凝温度（露点）并不相等。⑦溶液处于t-y线以上全部为汽相，t-x线以下全部为液相，无法分离，只有汽液共存区，可达到一定的分离。3、汽液相平衡图（x-y图）如图，以汽相组成y为纵坐标，以液相组成x为横坐标x01y1x-y图的分析当总压P变化时，因t随

6、P变化大，t-x-y图形状变化较大。但x，y随总压P变化不大，所以x-y图使用较为方便；平衡时，一般汽相中A组分（易挥发组分）分率总是大于液相中A组分分率，所以x-y图向上突出，且平衡线越突出，表示汽相中A组分越多，分离效果越好；对角线作为参考，表示汽液相中A组分含量相等，两个端点中，x=0（y=0）表示只有组分B，x=1（y=1）表示只有组分A。4、非理想溶液的汽液相平衡（1）对拉乌尔定律产生正偏差：溶液两组分A、B之间作用力比纯A、纯B间分子力还小，使溶液更易挥发，平衡时，汽相中的蒸汽压比理想溶液还高，如乙醇-水溶液。其特点为在

7、一定组成时，具有最低恒沸点。（2）对拉乌尔定律产生负偏差：溶液两组分A、B之间作用力较纯溶剂状态大，难于挥发，平衡时，汽相中的蒸汽压比理想溶液还小，如硝酸-水溶液。其特点是在一定组成时，具有最高恒沸点。（3）具有恒沸组成的溶液在t-x-y图上，t-x线将与t-y线相切于一点，此点的温度称为恒沸点。常压下蒸馏时，当溶液达到恒沸组成时，就不能再进行分离了，要想继续得到更纯的组分，需加压或减压。5、挥发度和相对挥发度（1）溶液中组分的挥发度纯液体的挥发度则为该液体在一定温度下的饱和蒸气压。（2）相对挥发度—平衡时，A组分与B组分挥发度之比

8、对于双组分溶液α的意义：可用于判断混合溶液能否用蒸馏方法加以分离以及分离的难易程度。α值越大，越易分离。第三节蒸馏的方法及原理一、简单蒸馏将料液加热使之汽化，产生的蒸汽进入冷凝器，冷凝成馏出液；随着过程的进行，釜中液相中A含量不断下降