化工原理课件10蒸 馏

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1、蒸馏福州大学化学化工学院李玲TEL：13805023223Email：liling@fzu.edu.cn10蒸馏10.1概述蒸馏的分离对象：均相的液体混合物蒸馏分离的介质：实现部分汽化与部分冷凝所需的热量及冷量蒸馏分离的依据：混合液体中各组分挥发度不同将液体混合物加热沸腾使之部分气化必有yA>xA或yByB。上述两种情况所得到的气、液相组成均满足气相中A组分的摩尔分数气相中B组分的摩尔分数液相中A组分的摩尔分数液相中B组分的摩尔分数10.1概述蒸馏过程的分类：操作方式：间歇蒸馏、连续蒸馏操作压力：加压、常压、真空蒸馏蒸馏方式：简单蒸馏

2、、平衡蒸馏（闪蒸）、精馏、特殊精馏组分数目：双组分蒸馏（二元蒸馏）、多组分蒸馏10.2二元物系的汽液相平衡10.2.1相律自由度=组分数-相数+2即F=C–φ+2故双组分气液平衡物系的自由度为2，在t、p、y、x4个变量中，任意确定其中的两个变量，则物系的状态被唯一地确定,余下的参数已不能任意选择。一般精馏在恒压（p一定）下操作，物系只剩下1个自由度。故：①指定温度t，则气液组成y、x均为t的函数被确定。换句话说，y、x与t之间存在一一对应关系t~y或t~x；②指定液相组成x，则气相组成y被确定，换句话说y与x之间存在一一对应关系y~x。上述函数关系的具体形式到底怎么样？我们先讨

3、论理想物系的情况，还记得物理化学中学过的理想物系的定义吗？10.2.2理想溶液（1）液相组成x与液相温度t（泡点）关系式理想物系包括两个含义：①液相为理想溶液，服从拉乌尔定律:液相中A组分的摩尔分数液相上方A组分的蒸汽压在溶液温度t下纯组分A饱和蒸汽压(10-1)液相中B组分的摩尔分数液相上方B组分的蒸汽压在溶液温度t下纯组分B饱和蒸汽压(10-2)②气相为理想气体，符合道尔顿分压定律:10.2.2理想溶液总压若汽液平衡时的总压p不很高（如1MPa内），道尔顿分压定律可适用于气相(10-3)(10-4)10.2.2理想溶液纯组分的饱和蒸汽压p0与温度t的关系式p0=f(t)可用安

4、托因方程表示，即常用液体的安托因常数A、B、C值可由有关手册查得。注意：式中p0的单位为kPa,温度t的单位为°C。泡点t与液相组成x之间的计算类型及算法有哪些呢？①已知总压p及泡点t，求x。算法：10.2.2理想溶液将t及各组分的安托因常数代入安托因方程求出、将p、、代入中直接求出x，算法简便；②已知总压p及液相组成x，求泡点t。算法：假设一个t用安托因方程求出、将p、、代入中求x计比较x计与已知x若x计>x，说明假设t偏小，下一轮试差时t要增大；若x计

5、度t（露点）的关系式将x与p、、的关系式代入道尔顿分压定律即可得y与t(露点)的关系为与t（泡点）~x间的计算类似，t（露点）~y间的计算也有两种类型，算法也类似。其中已知总压p及气相组成y、求露点t的计算也要用试差（或迭代）法。为什么求泡、露点均要用试差（迭代）法呢？10.2.2理想溶液求泡、露点要用试差（或迭代）法其原因在于fA(t)和fB(t)通常为非线性函数的缘故。试差（或迭代）法算法繁琐，若初值取不当收敛速度慢甚至发散导致计算失败。因此，研究求泡、露点的高效算法有一定意义。课外阅读：1王双成。理想混合物泡点温度和露点温度的快速计算方法。河南广播电视大学学报，2002，1

6、5（1）：60－62。2曾健。一种新的泡点计算方法。天然气化工，1995，20（1）：52－57。3曾健。露点计算的一种改进。天然气化工，1999，24（5）：56－60。10.2.2理想溶液（3）气液两相平衡组成y~x间的关系式把拉乌尔定律代入道尔顿分压定律可得：注意：K称为相平衡常数，实际K并非常数。K是总压p和温度t（与t有关）的函数。工程上用图的形式表示t~x（或y）的关系及y~x的关系直观明了，分析问题或计算方便。t~x（或y）及y~x图是如何画出的？其形式又怎样呢？10.2.3相图（1）t~x（或y）图t~x（或y）图如右图所示，有以下特点：①两个端点：端点A代表纯易

7、挥发组分A（x＝1.0),端点B代表纯难挥发组分B（x＝0）。纯A沸点tA小于纯B沸点tB；②两条线：t~x线为泡点线，泡点与组成x有关；t~y线为露点线，露点与组成y有关；tAy1x10ICHDGx(或y)ByxF(纯难挥发组分B)(纯易挥发组分A)t—x线t—y线yFx1.0FJ图10-1苯-甲苯的t-x(y)相图(总压p=101.3kPa)③三个区：t～x线以下为过冷液体区；t～y线以上为过热蒸汽区；两线之间的区域为气液共存区，该区内气液两相的组成y与x服从相平衡关系、两相