化工原理-9章液体精馏.ppt

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1、化工原理principlesofchemicalengineering第九章液体精馏（Distillation）延安大学化学与化工学院9.1蒸馏概述9.2双组分溶液的气液相平衡9.3平衡蒸馏与简单蒸馏9.4精馏9.5双组分精馏的设计型计算9.6双组分精馏的操作型计算9.7间歇精馏9.8恒沸精馏与萃取精馏9.9多组分精馏基础第9章液体精馏9.1概述工业乙醇的蒸馏（有机化学实验）化工生产过程中所遇到的物料有许多是两个或两个以上组分的均相混合物。物系内部各处物料性质均匀而且不存在相界面的混合物。如：石油、空气、粗甲醇均相混合物：思考：混合物的分类？蒸

2、馏操作在工业生产中的应用世界六大蒸馏酒的制备白兰地(Brandy)、威士忌(Whisky)、伏特加(Vodka)、金酒（Gin）、朗姆酒(Rum)、中国白酒(Spirit)。蒸馏酒——把经过发酵的原酒，经过一次或多次蒸馏过程提取的高度酒酒液。西凤1952——第一界评酒会获评四大名酒称号蒸馏水的制备海水淡化技术粗苯精制粗甲醇的三塔精馏酒精水如何实现分离？酒精的沸点低易于气化。若将气化的酒精蒸气全部冷凝，即实现分离提纯。如何操作？蒸馏：将液体部分气化，利用各组分挥发度的不同从而使混合物达到分离的单元操作。蒸馏是分离液相混合物的典型单元操作。易挥发组

3、分：沸点低的组分，又称为轻组分。难挥发组分：沸点高的组分，又称为重组分。一、概念精馏：多次进行部分气化和部分冷凝后，最终可以在气相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分，这个过程叫精馏。二、蒸馏的分类1、按蒸馏方法：简单蒸馏、平衡蒸馏(闪蒸)、精馏、特殊精馏。2、按操作压力：常压；减压；加压。3、按原料液组分数：双组分蒸馏和多组分蒸馏4、按操作方式：间歇蒸馏和连续蒸馏。平衡蒸馏（闪蒸）平衡蒸馏是液体的一次部分气化或蒸气的一次部分冷凝的蒸馏操作。是连续定态过程。闪蒸罐塔顶产品yAxA加热器原料液塔底产品Q减压阀特点：闪蒸是连续、稳

4、定的单级蒸馏程，生产能力大，不能得到高纯产物，常用于只需粗略分离的物料。简单蒸馏(微分蒸馏/瑞利蒸馏)：y原料液x蒸汽xD1xD2xD3冷凝器定义：将原料液一次加入蒸馏釜中，在一定压强下加热至沸，使液体不断气化，并不断将生成的蒸气移出在冷凝器内冷凝，使混合液中组分部分分离的方法。是间歇过程。三、蒸馏操作的特点优点：*适用面广，液体混合物和气体混合物均可*操作流程较简单，无需其他外加介质缺点：*能耗大（加热和冷却费用是蒸馏过程的主要操作费用）四、气液传质设备的分类实现蒸馏过程是在气液传质设备中进行的。板式塔填料塔在塔板上，气液两相密切接触，进行热

5、量和质量的交换。散装填料塑料鲍尔环填料规整填料塑料丝网波纹填料填料塔9.2双组分溶液的气液相平衡9.2.1双组分理想物系的气液相平衡理想物系：液相为理想溶液，气相为理想气体且服从道尔顿分压定律的物系。道尔顿分压定律：理想气体混合物的总压力为各组元气体分压力之和。注：理想溶液并不存在，但对于化学结构相似、性质极相近的组分组成的物系，如，苯-甲苯、甲醇-乙醇等，在压力不太高（一般<103kPa）的情况下，近似按理想物系处理。理想液体：没有黏性、不可压缩的液体。理想气体：严格遵从气体状态方程的气体。组分：A、B变量：t、p、xA、yA相数：气相、液相

6、一定压力下:组成xA(yA)与温度t存在一一对应关系；气液组成之间xA~yA存在一一对应关系。自由度：f=N–φ+2=2-2+2=2一、相律分析：N——组分数φ——相数法国物理学家拉乌尔在1887年研究含有非挥发性溶质的稀溶液的行为时发现的，可表述为：“在某一温度下，稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数”。pA0——纯组分A在溶液温度下的饱和蒸气压，Pa；xA——溶液中组分A的摩尔分数；——拉乌尔定律★服从拉乌尔定律是理想溶液的一个最主要的特性二、拉乌尔定律（Raoult’sLaw）实验证明，理想溶液的气液相平衡服从拉乌尔定律，即

7、：双组份体系：A表示易挥发组分B表示难挥发组分pA、pB——溶液上方组分A、B的平衡分压，Pa；p0A、p0B——平衡温度下纯组分A、B的饱和蒸气压，Pa；xA、xB——溶液中组分A、B的摩尔分数；指定压力下，溶液沸腾的条件是：整理得：——泡点方程理想物系，平衡时气相服从道尔顿分压定律，即——露点方程——安托因方程[例题]苯与甲苯混合液可看作服从拉乌尔定律。已知在70℃时，纯苯的饱和蒸汽压为547.4mmHg，纯甲苯的饱和蒸汽压为202mmHg，试计算在此温度下，当甲苯浓度x甲苯=0.2（摩尔分数)时，气相中苯和甲苯的分压。解：甲苯的含量x甲苯

8、=0.2(摩尔分数)时：P甲苯=202×0.2=0.4(mmHg)P苯=547.4×(1-0.2)=437.9(mmHg)三、双组分理想溶液的气液平衡