化工原理下册天津大学柴诚敬19－20学时.ppt

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1、第九章蒸馏通过本章学习，应掌握两组分理想物系的气液平衡关系；精馏的原理与流程；两组分连续精馏的基本计算方法。了解间歇精馏与特殊精馏过程。掌握板式塔的结构、塔板类型、板式塔的流体力学性能与操作特性。学习目的与要求第九章蒸馏9.1概述9.1.1蒸馏的原理及其应用一、蒸馏过程的原理蒸馏操作原理液体混合物多次部分汽化、多次部分冷凝各组分挥发度不同易挥发组分液相难挥发组分相际间的质量传递易挥发组分最终气相气相液相液相气相气相最终液相难挥发组分液体混合物分离二、蒸馏过程的应用混合芳烃蒸馏可得到苯、甲苯及二甲苯等。气体混合物分离空气液化蒸馏可得到纯态

2、的液氧和液氮等。固体混合物分离固体脂肪酸加热融化后用蒸馏方法分离。加压液化加热熔化第九章蒸馏9.1概述9.1.1蒸馏的原理及其应用9.1.2蒸馏的特点及其分类一、蒸馏分离的特点通过蒸馏分离可以直接获得所需要的产品蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离蒸馏操作耗能较大，节能是个值得重视的问题蒸馏分离具有以下特点适用范围广，可分离液态、气态或固态混合物按蒸馏操作方式分类蒸馏按蒸馏操作流程分类二、蒸馏过程的分类简单蒸馏平衡蒸馏精馏特殊精馏√蒸馏间歇蒸馏连续蒸馏√按物系中组分数目分类蒸馏两组分蒸馏多组分蒸馏√按操作压力分类蒸馏常压蒸馏加压蒸馏√减压

3、蒸馏第九章蒸馏9.1概述9.2两组分溶液的气液平衡9.2.1两组分理想物系的气液平衡一、气液平衡相图1.温度—组成图在恒定的总压下，溶液的平衡温度随组成而变，将平衡温度与液（气）相的组成关系标绘成曲线图，该曲线图即为温度一组成图。t-x–y图苯－甲苯混合液的t-x-y图气相线液相线液相区气相区两相区泡点露点2.气—液相组成图气—液相组成图直观地表达了在一定压力下，处于平衡状态的气液两相组成的关系，在蒸馏计算中应用最为普遍。一、气液平衡相图x–y图苯－甲苯混合液的x-y图平衡线对角线平衡线与对角线之间的距离越大分离越容易x1与y1互成平衡

4、1.拉乌尔定律二、气液平衡关系式当理想溶液气液两相呈平衡时，溶液上方组分的分压与溶液中该组分的摩尔分数成正比。拉乌尔定律整理，得泡点方程气液平衡时液相组成与平衡温度间的关系二、气液平衡关系式安托尼方程溶液上方的总压等于各组分的分压之和2.以平衡常数表示的气液平衡方程设平衡的气相遵循道尔顿分压定律，即令以平衡常数表示的气液平衡方程平衡常数二、气液平衡关系式代入泡点方程，得由露点方程气液平衡时气相组成与平衡温度间的关系二、气液平衡关系式3.以相对挥发度表示的气液平衡方程挥发度定义对于理想物系，有(1)挥发度二、气液平衡关系式相对挥发度定义(

5、2)相对挥发度对于理想物系，有相对挥发度二、气液平衡关系式由道尔顿分压定律，有(3)以相对挥发度表示的气液平衡方程二、气液平衡关系式略去下标，经整理可得蒸馏操作α>1，α值愈大，分离愈容易。讨论若α=1，不能用普通蒸馏方法分离。以相对挥发度表示的气液平衡方程二、气液平衡关系式三、气液平衡方程的应用1.计算泡点温度设：t0kiyiNOYEStb=t0已知、x求t、y2.计算露点温度设：t0kixiNOYEStd=t0三、气液平衡方程的应用已知、y求t、x3.计算气液平衡组成tki给定xiyi列表xiyi三、气液平衡方程的应用已知、t求x－

6、y关系课外资料：气液平衡数据获取途径1.由安托尼方程求取2.由手册查得权威的气液平衡数据手册GmehlimgJ,etal.《Vapor-LiquidEquilibriumDataCollection》3.由实验测定安托尼方程第九章蒸馏9.1蒸馏过程概述9.2两组分溶液的气液平衡9.2.1两组分理想物系的气液平衡9.2.2两组分非理想物系的气液平衡9.3平衡蒸馏与简单蒸馏9.3.1平衡蒸馏(选读)一、平衡蒸馏装置将混合液在压力P1下加热，然后通过减压阀使压力降低至P2后进入分离器。过热液体混合物在分离器中部分汽化，将平衡的气、液两相分别从

7、分离器的顶部、底部引出，即实现了混合液的初步分离。平衡蒸馏的原理平衡蒸馏为单级蒸馏操作。闪蒸平衡蒸馏装置简图1.加热器；2.减压阀；3.分离器。二、平衡蒸馏过程的计算1.物料衡算总物料衡算易挥发组分物料衡算气相产品的流量为设则整理得直线方程斜率过点液化率汽化率平衡蒸馏中气液相组成的关系式二、平衡蒸馏过程的计算2.热量衡算对加热器作热量衡算，忽略热损失，得对减压阀和分离器作热量衡算，忽略热损失，得整理得二、平衡蒸馏过程的计算3.气液平衡关系平衡蒸馏中，气液两相处于平衡状态，即两相温度相等，组成互为平衡。在平衡蒸馏中，气液组成关系同时满足平

8、衡方程与物料衡算方程。注意二、平衡蒸馏过程的计算练习题目思考题作业题:1、21.讨论溶液的气液平衡关系有何意义？2.挥发度与相对挥发度有何不同？3.相对挥发度在精馏计算中有何重要意义？4.何为泡点和露点，