化工原理：4液体的精馏.ppt

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1、第四章液体的精馏掌握:1、二组分理想溶液的汽液平衡关系及相图表达2、精馏原理与精馏过程分析3、二组分连续精馏塔的物料衡算、操作线方程4、理论塔板数的确定、最小回流比的计算了解：1、非理想溶液的汽液相平衡关系2、q线方程、进料热状况参数q对理论塔板数的影响3、回流比的选择及其对精馏的影响4、间歇精馏、特殊蒸馏的特点5、板式塔主要类型的结构与特点学习要求典型的化工生产装置包括：反应器；原料、中间产物和产品的分离设备；泵、换热器；分离贯穿化工过程，占有十分重要的地位。分离过程的费用占总投资的50～90％。原料预处理反应分离粗产品精制产品分离工程三废处理

2、第一节概述一、分离过程1.机械分离被分离物为非均相混合物（两相或三相）可用机械来进行分离，如过滤、离心等。2.传质分离被分离物为均相混合物，设法将均相变为非均相，利用物系中不同组分间某种物性的差异来分离，如蒸馏、吸收等。3.速控分离对均相混和物，通过控制各组分的传递速率来分离，如膜分离等。二、传质分离传质过程——物质以扩散的方式，从一相转移到另一相的相界面的转移过程，称为物质的传递过程，简称传质过程。吸收：利用混合气体中各组分在液体中溶解度差异，从而实现混合气体的分离。蒸馏：利用液体混合物中各组分挥发性的不同，把液体混合物中各组分达到某种程度分离

3、的单元操作。三、蒸馏依据原理：将液体混合物部分气化，利用混合物中各组分的挥发度不同使各组分得以分离。其中沸点低的组分为易挥发组分（轻组分）沸点高的组分为难挥发组分（重组分）蒸出冷凝液–––馏出液（D）蒸出后剩余的混合液–––釜残液（W)四、蒸馏分类1、按操作方法分：{2、按蒸馏方法分：简单蒸馏（分离要求不高）平衡蒸馏（闪蒸）精馏特殊精馏{{3、按组分数分：双组分蒸馏多组分蒸馏复杂系蒸馏4、按操作压力分：{常压减压（热敏性物料）加压连续蒸馏间歇蒸馏本章主要讨论常压下双组分连续精馏制酒作坊装置——蒸汽中乙醇所占的摩尔分率——液相中乙醇所占的摩尔分率第

4、二节双组分溶液的气液相平衡一、理想溶液的概念根据溶液中同分子间的与异分子间的作用力的差异，可将溶液分为理想溶液和非理想溶液两种。理想溶液：在这种溶液内，组分A、B分子间作用力aAB与纯组分A的分子间作用力aAA或纯组分B的分子间作用力aBB相等。二、气液相平衡单位时间从液相进入气相的分子数与从气相进入液相的分子数相等。轻组分(A)与重组分(B)挥发性：液相中物质的分子可从液相进入气相，这特性称为挥发性。在外压不变（一般为常压）时，设双组分(A，B)溶液中：A:沸点低，易挥发，称为轻组分；B：沸点高，难挥发，称为重组分；xA,xB：分别为液相

5、中A，B的摩尔分率；yA,yB：分别为气相中A，B的摩尔分率；：分别为纯A，B的饱和蒸气压；：分别为平衡分压。三、拉乌尔定律(Raoult'sLaw)实验表明，理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律，即:在一定温度下，气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与它在溶液中的摩尔分率的乘积。道尔顿分压定律习惯上以ｘ表示液相中易挥发组分的摩尔分率，以（1-ｘ）表示难挥发组分的摩尔分率；以ｙ表示气相中易挥发组分的摩尔分率，以（1-ｙ）表示难挥发组分的摩尔分率。1、泡点方程-总压一定时液相组成与温度（泡点）的关系式pA=pA0xApB=pB0

6、xBp=pA+pB=pA0xA+pB0xB=PA0xA+PB0(1-xA)用途：(1)已知泡点，计算液相组成。(2）已知液相组成求泡点。X=f（pt）四、泡点方程与露点方程泡点：一定组成的液体，在恒压下加热的过程中，出现第一个气泡时的温度露点：在压力一定的情况下，开始从气相中分离出第一滴液滴的温度确定露点温度或气相组成2、露点方程-总压一定时汽相组成与温度（露点）的关系式五、汽液平衡相图分析温度—组成图二条线：泡点线、露点线。三个相区：液相区、气相区、气液两相区。两个温度：泡点温度、露点温度1、温度—组成图在总压一定的条件下，将T—x、T—y关系

7、标绘在同一直角坐标系中，即得到T—x—y图，T为纵坐标，以液相组成或气相组成为横坐标。2.气液相平衡图（y—x图）t—x—y图y—x图t1t2x1x2y1y2y1y2x1x2对于大多数溶液，达到平衡时，气相轻组分的浓度总大于液相浓度，故平衡线位于对角线上方。平衡线偏离对角线愈远，该溶液愈易分离。六、挥发度及相对挥发度1.挥发度ν：表示某种溶液易挥发的程度。若为纯液体时，通常用其当时温度下饱和蒸气压来表示，如PA0。若为溶液时，各组分的挥发度，则用它在一定温度下蒸气中的分压和与之平衡的液相中该组分的摩尔分率之比来表示，νA=pA/xAνB=pB/x

8、BνA、νB—组分A、B的挥发度。对理想溶液，符合拉乌尔定律νA=pA/xA=pA0xA/xA=pA0νB=pB0**理想溶液中,各组分