化工原理 精馏课件.ppt

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1、精　馏蒸馏概述双组分溶液的气液相平衡平衡蒸馏与简单蒸馏精馏精馏原理物料衡算精馏塔操作线方程5种加料热状态理论板计算：计算法，阶梯法精馏段提馏段混合物的分离是化工生产中的重要过程。混合物可分为非均相物系和均相物系。非均相物系的分离主要依靠质点运动与液体流动原理实现分离。而化工中遇到的大多是均相混合物。均相物质不能采用机械分离的方法（如乙醇与水）分离条件是必须造成一个两相物系，然后依据物系中不同组分间某种物性的差异，使其中某个组分或某些组分从一相向另一相转移，以达到分离的目的。第一节概述化工生产中常见的传

2、质过程有蒸馏、吸收、萃取和干燥等单元操作。如：不同组分其挥发难易度不同，使易挥发组分在气相中富集，难挥发组分在液相中富集，直到达到气液平衡。第一节概述(1)质量传递过程（传质过程）：由浓度差引起的物质在相际间的传质过程。1、定义1、定义（2）蒸馏：利用液体混合物中各组分挥发性的差异而将组分分离的传质过程。为一次部分气化分离混合物；（3）精馏：多次部分汽化，多次部分冷凝。用浓度表示组分的变化。易挥发组分：沸点低的组分，用A表示，yA，xA难挥发组分：沸点高的组分，用B表示，yB，xBy与x的关系无法确定

3、，通常达到平衡时关系才确定第一节概述（1）通过蒸馏操作，可以直接获得所需要的产品，而吸收和萃取还需要如其它组分；（2）蒸馏分离应用较广泛，历史悠久；（3）能耗大，在生产过程中产生大量的气相或液相。第一节概述2、蒸馏分离的特点第一节概述3、蒸馏的分类第一节概述1）简单蒸馏是间歇、不稳定的，要考虑到成本、产率，需要进行经济核算；蒸发时，第一滴的浓度最高，随着蒸馏的进行，x减少，y减少；提高蒸馏浓度，可以在设备的出口处加一部分冷凝器，难挥发组分就冷凝的多，可以提高产品的质量，但设备成本增加。第一节概述混合液

4、经加热器升温后液体温度高于分液器压强下的液体沸点，然后通过减压阀使其降压后进入分离器中，这时过热的液体混合物即被部分气化，平衡的气液两相在分离器中得到分离，将分离器又称为闪蒸罐（塔）2）闪蒸是一种单极的平衡操作，连续或间歇、稳定的。例如：高压锅，冷却后才可以打开第一节概述3）精馏4）特殊精馏：第一节概述多次部分气化与冷凝的过程，可以使混合液得到几乎完全分离，是常压下、连续、双组分的蒸馏；例如：苯─甲苯，乙醇─正丙醇，乙醇─水物性相似，沸点（80.1℃,110.8℃），空间结构不同萃取精馏——苯─环己烷

5、，沸点相近(80.1℃,80.6℃)，加入萃取剂糠醛改变组分间的挥发度；5）蒸发与蒸馏的区别蒸发——A组分挥发，B组分不挥发，供热就分离；蒸馏——A，B均挥发，存在一个平衡关系！恒沸精馏——工业酒精的提纯，加入夹带剂苯，形成三元非均相恒沸液；第一节概述第二节两组分溶液的气液平衡1-2-1两组分理想物系的气液平衡相律是研究相平衡的基本规律。表示平衡物系中自由度数、相数及独立组分数间的关系，即：F=C–P+2式中F—自由度数；C—独立组分数；P—相数；2表示外界只有温度和压力这两个条件可以影响物系的平衡状

6、态。一、相律若三个变量固定(t，P，x或y)，则该物系只有一个独立变量（x或y)，其它变量都是它的函数，那么两组分的气液平衡可以用一定压强下的t—x(或y)，及x—y的函数关系或相图表示。对于两组分的气液平衡物系，F=2–2+2=2气液平衡中可以变化的参数有4个：t，P，x，y第二节两组分溶液的气液平衡1）用饱和蒸气压和相平衡常数表示气液平衡关系二、两组分理想物系的气液平衡关系理想物系：液相为理想溶液、气相为理想气体的物系。遵循拉乌尔定律遵循道尔顿定律对于性质极相近、分子结构相似的组分所组成的溶液可视

7、为理想溶液拉乌尔定律：理想溶液中某组分的蒸汽压等于该组分同温度下的纯液体蒸汽压与溶液中该组分的摩尔分率的乘积。式中—溶液中组分A的蒸汽压；即溶液上方组分A的平衡分压，Pa；—纯组分A的饱和蒸汽压，Pa；—组分A的液相摩尔分率；那么：A—易挥发组分；B—难挥发组分。二、两组分理想物系的气液平衡关系当溶液沸腾时，溶液上方的总压等于各组分的蒸气压之和;当外压不太高时，平衡的气相可视为理想气体，遵循道尔顿分压定律，即——由拉乌尔定律表示的气液平衡关系——K为相平衡常数，并非常数，随温度而变。1)用饱和蒸气压和

8、相平衡常数表示气液平衡关系纯组分的饱和蒸气压与温度t的关系可由安托因（Antoine）方程计算或从手册中查式中A、B、C为组分的安托因常数，可由有关手册查得。1)用饱和蒸气压和相平衡常数表示气液平衡关系2）用相对挥发度表示气液平衡关系（1）挥发度•对纯液体，挥发度指该液体在一定温度下的饱和蒸汽压•对混合液，各组分的挥发度可用它在蒸气中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分数之比表示，即（2）相对挥发度：溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比，用α表示