第五章 蒸馏(应化)(化工传递过程)ppt课件.ppt

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1、第一节两组分溶液的汽-液平衡第二节简单蒸馏和平衡蒸馏第三节精馏原理和流程第四节两组分连续精馏计算第五节精馏装置的热量衡算第六节特殊蒸馏第五章蒸馏（Distillation）1概述一、蒸馏：利用液体混合物中各组分挥发性（沸点）的不同，将液体部分气化，从而使液体混合物达到分离的单元操作。蒸馏是分离液体混合物的一种传质操作，是蒸发和冷凝两种单元操作的联合。其优点在于不需使用系统组分以外的其它溶剂,从而保证不会引入新的杂质。2概述常压简单蒸馏装置易挥发组分(A)：沸点低的组分(轻组分)，在汽相中富集；难挥发组分(B)：沸点高的组分(重组分)，在

2、液相中富集。3二、特点适用于各种浓度（液体）混合物的分离；通过蒸馏可以直接获得所需的产品；耗能较大。概述1）石油炼制工业(原油汽油、煤油、柴油等）；2）石油化工工业（基本有机原料、石油裂解气等分离）；3）空气的分离（氧气、氮气的制备）；4概述四、分类压强：常压，减压，加压组分数目：双组分，多组分操作流程：间歇，连续操作方式：简单蒸馏，平衡蒸馏，精馏，特殊蒸馏1）通过加热使混合物形成气、液两相共存体系，为相际传质提供必要的条件；2）各组分间挥发能力的差异足够大，以保证蒸馏过程的传质推动力。三、蒸馏过程的必要条件55.1.1相律和相组成5

3、.1.2理想溶液的汽液平衡——拉乌尔定律5.1.3气液平衡相图5.1.4相对挥发度5.1.5双组分非理想溶液的平衡相图第一节两组分溶液的汽-液平衡6一、相律(PhaseRule)5.1.1相律和相组成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、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。7两组分溶液的汽液平衡关系可用一定压强下的t～x（y），x～y函数关系或相图表示。5.1.1相律和相组成对双组份蒸馏体系8二、相组成(PhaseComp

4、osition)A）摩尔分率B）质量分率C）换算关系D）混合分子量5.1.1相律和相组成挥发组分代表液相中易挥发和难和)1(xAxA-挥发组分代表气相中易挥发和难和)1(yAyA-95.1.2拉乌尔定律（Raoult’sLaw）理想溶液定义：溶液中同分子间的作用力与异分子间的作用力相等。如：甲醇与乙醇，苯和甲苯，二甲苯和对二甲苯理想物系：液相为理想溶液，服从拉乌尔定律；气相为理想气体，服从道尔顿分压定律。对二元A、B：105.1.2拉乌尔定律（Raoult’sLaw）拉乌尔定律：当理想溶液的气液两相平衡时，溶液上方某一组分的分压与溶液中

5、该组分的摩尔分率成正比。p—溶液上方组分的平衡分压，Pa；po—纯组分的饱和蒸气压，由Antonie方程或手册查得；x—组分的（液相）摩尔分率。〈通常略去下标，以x表示液相中易挥发组分摩尔分率，（1–x）表示难挥发组分摩尔分率，以y表示气相中易挥发组分摩尔分率，（1–y）表示难挥发组分摩尔分率〉。11上两式即为两组分理想物系的汽液平衡函数关系式，据此可求得一定压力下温度-组成（t-x或t-y）和气-液组成（x-y）关系。5.1.2拉乌尔定律（Raoult’sLaw）——泡点方程——露点方程泡点：混合液开始沸腾时的温度。露点：混合汽开始冷

6、凝时的温度。125.1.3气液平衡相图TX(Y)做t—x—y相图：P一定135.1.3气液平衡相图一、t-x-y图——上曲线：平衡时汽相组成与温度的关系，称为汽相线或饱和蒸汽线或露点线；下曲线：平衡时液相组成与温度的关系，称为液相线或饱和液体线或泡点线；三个区域：液相区、过热蒸汽区、汽液共存区。两条线,三个区域蒸馏分离操作必须在汽液两相共存区内进行！！！14二、x-y图d.加压对分离不利，但总压变化不大时，影响可忽略a.对角线为辅助线，平衡线总是位于对角线上方b.偏离越远，越易分离c.各点具有不同的温度5.1.3气液平衡相图由于总压对x

7、-y曲线影响不大，因此蒸馏中使用x-y图较t-（x）y图方便。155.1.4挥发度与相对挥发度对于理想溶液则有：一、挥发度(Volatility)表示组分由液相挥发到气相的难易程度。纯液体的挥发度是指该液体在一定温度下的饱和蒸气压P0。混合溶液中，各组分的挥发度定义为该组分在蒸气中的平衡分压和与之相平衡的液相中的摩尔分率之比，即：165.1.4相对挥发度二、相对挥发度（α）定义：溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比。即：17理想溶液：双组分物系：yB=1-yA，xB=1-xA，代入上式得：理想气体：5.1.4相对挥发度略去下

8、标185.1.4相对挥发度汽液相平衡方程讨论：●α值的大小可判断混合溶液能否用普通蒸馏方法加以分离以及分离的难易程度。●汽液相平衡方程显示达到平衡时，组分的汽相组成和液相组成之间的相互关系，其受相对挥发度α