化工原理第一章1

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1、化工原理2授课教师：温志英第一章蒸馏学习目的掌握蒸馏基本概念和蒸馏过程基本计算方法2.重点掌握的内容（1）两组分理想物系的汽液平衡关系（2）蒸馏过程的原理（3）两组分连续精馏过程的计算3、一般掌握的内容（1）平衡蒸馏与简单蒸馏（2）两组分连续精馏过程的计算1.1概述1、混合物非均相物系：机械分离原理，如沉降均相物系：必须造成一个两相物系，然后利用物性差异实现分离2、蒸馏过程概述蒸馏通过加热造成气液两相平衡，利用物系中各组分挥发度不同的特性以实现分离目的。蒸馏分离的依据是，根据溶液中各组分挥发度（或沸点）的差异，

2、使各组分得以分离。较易挥发--易挥发组分（或轻组分）；较难挥发的--难挥发组分（或重组分）。是分离均相液体混合物的一种方法苯和甲苯混合液气相液相冷凝较高纯度的苯加热3、蒸馏过程的分类1、蒸馏操作方式分为2、蒸馏操作流程可分为间歇蒸馏和连续蒸馏。3、物系中组分的数目可分为两组分精馏和多组分精馏。4、操作压力可分为加压、常压和减压蒸馏。简单蒸馏平衡蒸馏（闪蒸）精馏特殊精馏4、蒸馏分离的特点1、可直接获得产品；2、应用广泛，历史悠久；3、能耗较大。1.2、两组分溶液的汽液平衡关系一、相与相平衡的概念二、拉乌尔定律1、

3、稀溶液拉乌尔定律分压与液相组成关系2、理想溶液与拉乌尔定律所谓理想物系是指液相和汽相应符合以下条件：(1)液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律。(2)汽相为理想气体，遵循道尔顿分压定律。当总压不太高（一般不高于104kPa）时汽相可视为理想气体。三、道尔顿分压定律四、两组分理想溶液的气液平衡图溶液的平衡温度--组成图是分析精馏原理的基础恒压下的温度—组成图（t-x-y图）饱和蒸汽线、露点线饱和液体线、泡点线过热蒸汽区气液共存区液相区Ａ的沸点Ｂ的沸点五、x-y图表示一定外压下，液相组成与之平衡的气相组成间的关系x-y图

4、的作用１、判断物系分离的难易程度２、计算理论板层数。六、气液平衡方程１、挥发度与相对挥发度挥发度（ｖ）：纯液体的挥发度是指该液体在一定温度下的饱和蒸汽压。相对挥发度（ａ）：溶液中易挥发组分对难挥发组分之比。２气液平衡方程方程的作用１、表示气液平衡２、挥发难易程度或判断某混合物是否能用蒸馏方法加以分离习题（二）两组分非理想物系的汽液平衡(1)液相为非理想溶液，汽相为理想气体；(2)液相为理想溶液，汽相为非理想气体；(3)液相为非理想溶液，汽相为非理想气体。1.汽液平衡相图1-3平衡蒸馏与简单蒸馏一、平衡蒸馏1.平

5、衡蒸馏装置与流程平衡蒸馏又称闪急蒸馏，简称闪蒸，是一种连续、稳态的单级蒸馏操作。2.平衡蒸馏过程计算（1）物料衡算对图1-7所示的平衡蒸馏装置作物料衡算，得总物料衡算：F=D+W易挥发组分衡算：FxF=Dy+WxF、D、W——分别表示原料液、汽相和液相产品流量，kmol/h或kmol/s；xF、y、x——分别为原料液、汽相和液相产品中易挥发组分的摩尔分率。平衡蒸馏中汽液相组成的关系式中q=W/F……..液化率例题1在常压下将组成为0.6（易挥发组分的摩尔分率）的某理想二元混合物分别进行平衡蒸馏，若规定汽化率为1

6、/3，试计算：平衡蒸馏的汽液相组成；假设在操作范围内汽液平衡关系为：解：平衡蒸馏依题意，液化率为q=1-1/3=2/3由及y=0.46x+0.549联立以上两式，求得平衡的汽液相组成分别x=0.5085,y=0.7830例2（2）热量衡算对加热器作热量衡算原料液节流减压后进入分离器，此时物料放出显热等于部分汽化所需潜热原料液离开加热器的温度--简单蒸馏又称微分蒸馏，是一种间歇、单级蒸馏操作。二、简单蒸馏1-4精馏原理和流程精馏可视为由多次蒸馏演变而来的一、精馏过程原理1.多次部分汽化和冷凝由此可见，液体混合物经

7、多次部分汽化和冷凝后，便可得到几乎完全的分离，这就是精馏过程的基本原理。2.精馏塔模型二、精馏操作流程1.连续精馏操作流程精馏段提馏段加料板2.间歇精馏操作流程间歇精馏只有精馏段而没有提馏段1-5两组分连续精馏的计算（Ⅰ）物料衡算与进料热状况的影响精馏过程的计算可分为设计型计算和操作型计算两类。本知识点重点讨论板式精馏塔的设计型计算问题，其主要内容包括：(1)确定产品的流量或组成；(2)确定精馏塔的理论板层数和适宜的加料位置(3)确定适宜的操作回流比；一、计算的基本假定1.理论板的假定所谓理论板是指离开该板的汽

8、液两相互成平衡，塔板上各处的液相组成均匀一致的理想化塔板。2.恒摩尔流假定（1）恒摩尔汽流：指在精馏塔内，从精馏段或提馏段每层塔板上升的汽相摩尔流量各自相等，但两段上升的汽相摩尔流量不一定相等。即精馏段v1=v2=…….=vn提馏段v1`=v2`=……vn`式中下标表示塔板序号。（2）恒摩尔液流：指在精馏塔内，从精馏段或提馏段每层塔板下降的液相摩尔流量分别相等，但两段下降的液相摩尔流量