化工原理6 蒸馏.ppt

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1、第六章蒸馏第一节双组分溶液的汽液相平衡第二节蒸馏与精馏原理第三节双组分连续精馏的计算与分析第五节恒沸精馏与萃取精馏第四节间歇精馏第六节板式塔1蒸馏在化工生产中的应用分离多组分混合物；某一组分的提纯；有用组分的回收。目的：广泛性：液体混合物；汽体混合物；固体混合物。234蒸馏过程的分离依据依据：混合物中各组分挥发性的差异。易挥发组分(或轻组分):挥发性高的组分，以A表示；难挥发组分(或重组分):挥发性低的组分，以B表示。蒸馏过程液体混合物加热部分汽化液相：xA,xB汽相：yA,yB液相冷凝5必有：yA>xA,yB

2、馏过程的分类方法简单蒸馏按蒸馏方式：平衡蒸馏精馏特殊精馏6常压蒸馏按操作压力：加压蒸馏减压（真空）蒸馏间歇蒸馏连续蒸馏按操作方式：普通蒸馏特殊蒸馏按分离难易：按物系的组分数双组分蒸馏多组分蒸馏7第一节双组分溶液的汽液相平衡一、溶液的蒸汽压与拉乌尔定律二、理性溶液汽液相平衡三、非理想溶液汽液相平衡8一、溶液的蒸汽压与拉乌尔定律密闭容器内，一定温度，纯组分液体的汽液两相达到平衡状态，饱和状态。蒸汽为饱和蒸汽，其压力为饱和蒸汽压（蒸汽压）。Antoine方程：po—纯组分液体的饱和蒸汽压，kPaA、B、C—纯组分液体的饱和蒸汽压

3、，kPa9理想溶液与拉乌尔定律拉乌尔定律：在一定温度下，汽相中任一组分的分压等于此纯组分在该温度下的饱和蒸汽压乘以它在溶液中的摩尔分率。理想溶液：微观：fAB=fAA=fBB；宏观：体积和不变，无热效应。pA=pAoxApB=pBoxB=pBo（1-xA）10pA、pB—溶液上方A和B两组分的平衡分压，Papao、pBo—同温度下，纯组分A和B的饱和蒸汽压，Pa；xA、xB—分别为混合液组分A和B的摩尔分率二、理想溶液汽液相平衡（一）理想溶液t~x~y关系式理想液体pA=pAoxApB=pBoxB=pBo（1-xA）理想汽

4、体11——汽液两相平衡组成间的关系——泡点方程—露点方程12（二）t~x~y图与y~x图三个区：液相区，过冷液体汽相区，过热蒸汽两相区，汽液共存两相区特点：两相温度相同y>x两条线：液相线（泡点线）汽相线（露点线）组成相同，t露点>t泡点13对角线y=x为辅助曲线，y>x，平衡线在对角线之上；y~x线上各点温度不同；平衡线离对角线越远，挥发性差异越大，物系越易分离。14压力对t~xA（yA）图及x~y图的影响压力增加，平衡线靠近对角线，分离难度大15（三）相对挥发度与理想溶液的y－x关系组分的挥发度:是该物质挥发难易程度的

5、标志，表示。pA、pB——汽液平衡时，组分A,B在汽相中的分压；xA、xB——汽液平衡时，组分A,B在液相中的摩尔分率。混合液中某组分挥发度:1.挥发度纯组分的挥发度：=pAo16理想溶液则:2.相对挥发度(以α表示)理想汽体：或：一般物系：173.理想溶液的汽液相平衡方程式代入——相平衡方程讨论:α的物理意义：汽相中两组分组成之比是液相中两组分组成之比的倍数。其值标志着分离的难易程度。18若α=1，则普通蒸馏方式将无法分离此混合物。α<1,则重新定义轻组分与重组分，使α>1。平均相对挥发度αm。三、非理想溶液汽液相平

6、衡（一）对拉乌尔定律有正偏差的溶液（1）无恒沸点的溶液如甲醇-水溶液pA>pA理，pB>pB理，介于pAo、pBo之间。19（2）有最低恒沸点的溶液如乙醇-水（二）对拉乌尔溶液有负偏差的溶液（1）无恒沸点溶液如氯仿-苯溶液pA

7、0分离原理25（二）平衡蒸馏特点：连续；定态；单级。分离器塔顶产品yAxA加热器原料液塔底产品Q减压阀26组成温度0.01.0分离原理27结论：①混合液体经过多次部分汽化可得到接近纯的重组分②混和蒸汽经过多次部分冷凝可得到接近纯的轻组分（三）精馏原理1、多次部分汽化和多次部分冷凝28加热器1加热器2加热器3……L3',x3'L4',x4'V1,y1L2,x2V2,y2L3,x3L4,x4冷凝器1冷凝器2冷凝器3V3,y3V4,y4分离器……F,xF2、过程设计v3',y3'v4',y4'v2',y2'L2',x2'L1',

8、x1'29存在问题：①设备庞杂②能量消耗大③中间产品多，收率低303、设备改进及能量的综合利用——精馏塔31精馏连续稳定操作的两个必要条件：塔顶液相回流塔底汽相回流精馏流程精馏段提馏段连续操作板式精馏塔釜液馏出液进料汽相回流液相回流精馏段提馏段32小结：精馏就是在精馏塔中同时实现多次部分汽化和多次部分冷