化工原理蒸馏.ppt

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1、《化工原理》PrinciplesofChemicalEngineering化工原理教研室ChemicalEngineeringTeaching&ResearchSection第十章蒸馏Chapter10Distillation概述（Introduction）蒸馏分离操作：利用液体混合物中各组分（component）挥发性（volatility）的差异，以热能为媒介使其部分汽化，从而在汽相富集轻组分，液相富集重组分，使液体混合物得以分离的方法。闪蒸罐塔顶产品yAxA加热器原料液塔底产品Q减压阀概述（Introduction）蒸馏分离

2、操作实例：石油炼制中使用的250万吨常减压装置蒸馏操作的用途：许多生产工艺常常涉及到互溶液体混合物的分离问题，如石油炼制品的切割，有机合成产品的提纯，溶剂回收和废液排放前的达标处理等等。分离的方法有多种，工业上最常用的是蒸馏或精馏。概述（Introduction）简单蒸馏或平衡蒸馏：一般用在混合物各组分挥发性相差大，对组分分离程度要求又不高的情况下。精馏：在混合物组分分离纯度要求很高时采用。特殊精馏：混合物中各组分挥发性相差很小，或形成恒沸液（azeotrope），难以或不能用普通精馏加以分离时，借助某些特殊手段进行的精馏。间歇精

3、馏：多用于小批量生产或某些有特殊要求的场合。连续精馏：多用于大批量工业生产中。概述（Introduction）常压蒸馏：蒸馏在常压下进行。减压蒸馏：用于常压下物系沸点较高，使用高温加热介质不经济或热敏性物质不能承受的情况。减压可降低操作温度。加压蒸馏：对常压沸点很低的物系，蒸汽相的冷凝不能采用常温水和空气等廉价冷却剂，或对常温常压下为气体的物系（如空气）进行精馏分离，可采用加压以提高混合物的沸点。多组分精馏：例如原油的分离。双组分精馏：例如乙纯-水体系的分离。本章着重讨论常压下双组分连续精馏。其原理和计算方法可推广应用到多组分体系

4、。气液两相的接触方式连续接触（微分接触）：气、液两相的浓度呈连续变化。如填料塔。级式接触：气、液两相逐级接触传质，两相的组成呈阶跃变化。如板式塔。散装填料塑料鲍尔环填料规整填料塑料丝网波纹填料DJ塔盘新型塔板、填料双组分溶液的气液相平衡关系Vapor-liquidequilibriainbinarysystems理想溶液的汽液平衡——拉乌尔（Raoult）定律蒸馏分离的物系由加热至沸腾的液相和产生的蒸汽相构成。相平衡关系既是组分在两相中分配的依据，也为确定传质推动力所必需，是蒸馏过程分析和设计计算的重要基础。汽、液两相物系分为理想

5、物系与非理想物系两大类。理想物系：液相为理想溶液、汽相为理想气体的物系。实验表明，理想溶液服从拉乌尔（Raoult）定律，理想气体服从理想气体定律或道尔顿分压定律。理想溶液的汽液平衡——拉乌尔（Raoult）定律溶液沸腾时，溶液上方的总压应等于各组分的分压之和，即根据拉乌尔定律，两组分物系理想溶液上方的平衡蒸汽压为式中：pA、pB—液相上方A、B两组分的蒸汽压，Pa；xA、xB—液相中A、B两组分的摩尔分数；poA、poB—在溶液温度t下纯组分A、B的饱和蒸汽压，为温度的函数，Pa。泡点方程（bubble-pointequatio

6、n）在组分A、B组成的理想溶液中，则有：理想溶液的汽液平衡——拉乌尔（Raoult）定律A、B、C为安托因常数，可由相关的手册查到。因poA、poB取决于溶液沸腾时的（泡点）温度，所以上式实际表达的是一定总压下液相组成与溶液泡点温度关系。已知溶液的泡点可由上式计算液相组成；反之，已知组成也可由上式算出溶液的泡点，但一般需试差。式中纯组分A、B的饱和蒸汽压与温度的关系，通常用安托因（Antoine）方程表示：理想溶液的汽液平衡——拉乌尔（Raoult）定律当汽相为理想气体时上式为一定总压下汽相组成与温度的关系式。对一定组成的汽相而言

7、该温度又称为露点(dew-point)，故上式又称为露点方程。严格地说没有完全理想的物系。对性质相近、分子结构相似的组分所组成的溶液，如苯-甲苯，甲醇-乙醇，烃内同系物等，可视为理想溶液；若汽相压力不高，可视为理想气体，则物系可视为理想物系。对非理想物系不能简单地使用上述定律。汽液相平衡数据可以通过分子模拟计算，但更多地依靠实验测定。汽液相平衡图（equilibriumdiagram）根据相律(phaserule)，双组分两相物系自由度(degreesoffreedom)为2，即相平衡时，在温度、压强和汽、液两相组成四个变量中，只

8、有两个独立变量。若物系的温度、压强一定，汽、液两相的组成就一定；若压强和任一相的组成一定，则物系的温度和另一相组成将被唯一确定。无论是否理想物系，双组分汽、液相平衡关系总可由任一变量与另外两个独立变量(若固定其中的一个，则只有一个独立变量)的函数关