食品工程原理----吸收与蒸馏(三)ppt课件.ppt

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1、重点：理论塔板、恒摩尔流、操作线方程、进料方程、回流比难点：操作线方程、进料方程、精馏设备第四节蒸馏吸收：气相混合物的分离（溶解度不同）蒸馏：液相混合物的分离（挥发度不同）挥发度高：轻组分挥发度低：重组分蒸馏：使混合液体部分气化，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。蒸馏操作的分类按操作方式分：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏按操作压力分：常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏按原料中所含组分数目分：双组分蒸馏及多组分蒸馏按操作流程分：连续蒸馏和间歇蒸馏本章主要讨论常压双组分连续精馏。相律是研究相平衡的基本规律，它表示平衡物系中自由度数、

2、相数及独立组分数间的关系。F=C-φ+2式中F——自由度数C——独立组分数φ——相数2表示外界只有温度和压强可以影响物系的平衡关系。4.1双组分溶液的气液相平衡1.相律一.相律和拉乌尔定律汽液相平衡：溶液与其上方蒸气达到平衡时汽液两相各组分组成的关系。溶液的分类：理想溶液和非理想溶液。理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律，即式中pA、pB——溶液上方组分的平衡分压p0——同温度下纯组分的饱和蒸气压x——溶液中组分的摩尔分率2.拉乌尔定律根据道尔顿分压定律，溶液上方的蒸气总压为当总压P不高时，平衡的气相可视为理想气体，服从道尔顿分压定律，即式（a）和（b）为两组分理想物系的气液平衡关系式。（

3、a）（b）泡点方程露点方程略去下标双组分物系的独立变量：汽相组成y、液相组成x、温度T、压力P。可见：规定其中的两个，则系统平衡状态即定。一般蒸馏压力恒定，故仅有一个自由度。两组份的气液平衡常用一定压力下的t-x(y)及x-y函数关系或相图来表示利用一定温度下纯组分的饱和蒸气压，即可求得该温度下平衡时气、液组成。反之，若已知一相组成，也可求得与之平衡的另一相组成的温度，但一般需要试差法计算。上曲线：平衡时汽相组成与温度的关系，称为汽相线（露点曲线）；下曲线：平衡时液相组成与温度的关系，称为液相线（泡点曲线）。两曲线将图分成三个区域：液相区、过热蒸汽区、汽液共存区。二.两组分理想溶液的气液平

4、衡相图（1）温度–组成图（t–x–y图）T---X(Y)x(y)t4BHJAt-xt-yTt3t2t1总压恒定EFy1t/℃x(y)t-xt-yp=101.3kPat1FJt2KLx3Gy3t3HQt4t5x1(y2)01.01001108090苯-甲苯温度-组成图y1x2气液两相达到平衡时y>x气液组成相同时，露点高于泡点平衡线位于对角线的上方；平衡线离对角线越远，表示该溶液越易分离。注意：总压对t-x-y关系比对x-y关系的影响大；当总压变化不大时,总压对x-y关系的影响可以忽略不计蒸馏中使用x-y图较t-x-y图更为方便。2.气液相平衡图（X—Y图）液相组成x气相组成y110X—Y图

5、总压恒定纯液体的挥发度是指该液体在一定温度下的饱和蒸气压。相对挥发度是指溶液中两组分挥发度之比，常以易挥发组分的挥发度为分子。溶液中各组分的挥发度定义为该组分在蒸气中的分压和与之相平衡的液相中的摩尔分率之比，即3.相对挥发度与气液平衡方程若A、B形成的理想溶液：当总压不高时，蒸气服从道尔顿分压定律对于二元溶液xB=1-xAyB=1-yA整理后，略去下标气液相平衡方程其值的大小可用于判断某混合溶液能否用蒸馏方法加以分离以及分离的难易程度。当α>1时，表示组分A较B容易挥发，α愈大，挥发度差异愈大，分离愈容易。当α=1时，气相组成与液相组成相同，不能用普通蒸馏方法加以分离。相对挥发度的意义与理

6、想溶液发生正偏差的溶液：如乙醇–水、正丙醇–水等物系。对于乙醇–水体系，其恒沸组成为x=y=0.894，恒沸点t=78.15℃(常压下)。称为具有最低恒沸点的溶液。两组分非理想溶液的气液平衡相图与理想溶液发生负偏差的溶液：如硝酸–水、氯仿–丙酮等物系。对于硝酸–水体系，其恒沸组成为x=y=0.383，恒沸点t=121.9℃(常压下)。称为具有最高恒沸点的溶液。同一种溶液的恒沸组成随压强而变。在理论上可采用改变压强的方法来分离恒沸溶液。但在实际使用时，则应该考虑经济性和操作可能性。一、平衡蒸馏（闪蒸）4.2蒸馏与精馏原理原料底部产品塔顶产品t0Ttbtb特点：①　连续操作；②　组成和温度恒定

7、不变；③　气、液两相平衡。闪蒸的计算（1）物料衡算对易挥发组分：原料t0Ttbtb对总物料：——汽液相平衡组成的关系f——汽化率（2）热量衡算原料液节流减压后进入分离器，物料放出的显热等于部分气化所需的潜热原料液离开加热器的温度：原料t0Ttbtb对加热器作热量衡算，若忽略加热器的热损失（3）气液平衡关系历史上最早应用的蒸馏方法；一种单级蒸馏操作，常以间歇方式进行；简单蒸馏多用于混合液的初步分离。二、简单蒸馏（微分蒸馏）