学习情境1：精制提纯工业酒精ppt课件.ppt

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1、学习情境一：精制提纯工业酒精Chapter1Distillation应用热力学基本理论表达体系的热力学性质的相互关系、相平衡关系。对过程进行物料和热量衡算，确定给定条件下完成分离要求所需的理论板数，塔内物流流量、组成的分布。通过严格的模拟计算还可获得温度、物流性质等分布，为精馏塔设计提供工艺条件及数据。本章研究方法本章重点连续精馏过程的基本原理及过程描述的基本方法。二元精馏过程的设计以及精馏过程的操作分析与诊断。精馏过程及塔设备的工艺计算。1.1.1蒸馏的应用液体产品的精制汽油煤油柴油其他油品石油苯甲苯二甲苯

2、等煤焦油目的：对液体混合物的分离，提取或回收有用组分。依据：液体混合物中各组分挥发性的差异。1.1.2蒸馏分离的目的和依据乙醇水加热汽相:醇富集液相:水富集冷凝冷却乙醇产品废水乙醇水体系的蒸馏分离挥发性高（乙醇），称为易挥发组分或轻组分（A）挥发性低（水），称为难挥发组分或重组分（B）二元蒸馏液体混合物：(酒精水溶液)液体混合物加热部分汽化气相：yA,yB液相：xA,xB液相冷凝必有：yA>xA,yB

3、沸蒸馏萃取蒸馏水蒸汽蒸馏较易分离的物系或对分离要求不高的物系难分离的物系很难分离的物系或用普通方法难以分离的物系1.1.3蒸馏过程的分类按操作压强常压加压减压一般情况下多用常压常压下不能分离或达不到分离要求混合物中组分双组分多组分按操作方式间歇连续1.1.4蒸馏操作的费用主要费用：加热和冷却费用，即能耗大。1.1.5与吸收、萃取的比较分离依据挥发性的差异溶解度的差异单元操作蒸馏吸收萃取操作难易操作简便，操作费用在于加热、冷却耗能需加入分离剂，操作费用在于解吸过程耗能适用性适于各种浓度液态混合物的分离仅适于低浓

4、气体、液体混合物的分离1.2.1双组分溶液的气液关系1.2.2气液相平衡1.2.3挥发度与相对挥发度1.2.4非理想溶液1.2双组分溶液的气液相平衡1.2.1双组分溶液的气液关系1、组成的表示方法1）质量分率：混合物中某一组分在混合物中占的百分数易挥发组分A易挥发组分B2）摩尔分率：3）换算：组分(C)：A、B变量：t、p、xA、yA相数()：气相、液相一定压力下，液相（气相）组成xA(yA)与温度t存在一一对应关系，气液组成之间xA~yA存在一一对应关系。自由度：2、相律分析1.2.1双组分溶液的气液关系2

5、、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。1.2.2气液相平衡在一封闭容器中,如图所示。在一定条件下，液相中各组分均有部分分子从介面逸出进入液面上方气相空间，而气相也有部分分子返回液面进入液相内。经长时间接触，当每个组分的分子从液相逸出与气相返回的速度相同，或达到动平衡时，即该过程达到了相平衡。pA,pB——溶液上方A、B组分的分压，Pa；pA0,pB0——溶液温度下纯组

6、分的饱和蒸汽压，Pa；xA,xB——液相中A、B组分的摩尔分率。对于理想溶液：1.拉乌尔定律（Raoult’sLaw）——泡点方程液相组成x与温度（泡点）的关系气液两相平衡组成间的关系：气相组成yA与温度（露点）的关系——露点方程2、道尔顿分压定律：3、组成~温度图（t~x~y图)两条线：气相线（露点线）——yA~t关系曲线液相线（泡点线）——xA~t关系曲线三个区域：液相区气、液共存区气相区混合液体的泡点随组成的变化而变化；同温度下，气液两相达平衡，气液量大小由杠杆定律确定；同组成下，露点高于泡点。4、x~

7、y图对角线y=x为辅助线；x~y曲线上各点具有不同的温度；对于大多数溶液，平衡时y>x，故平衡曲线在对角线的上方；平衡线离对角线越远，挥发性差异越大，物系越易分离。5.压力对t~x~y图及x~y图的影响压力增加，平衡线靠近对角线，分离难度加大。1.2.3挥发度与相对挥发度pA、pB——汽液平衡时，组分A,B在气相中的分压；xA、xB——汽液平衡时，组分A,B在液相中的摩尔分数。混合液某组分挥发度:1.挥发度意义：是该物质挥发难易程度的标志。定义：气相中某一组分的蒸汽分压和与之平衡的液相中的该组分摩尔分数之比，

8、用符号表示。理想溶液：理想气体：一般物系：相对挥发度(以表示)(Relativevolatility)定义：溶液中两组分挥发度之比。对于二元物系：yB=1-yAxB=1-xA即——相平衡方程理想溶液：则3.平均相对挥发度式中α顶——塔顶的相对挥发度α釜——塔釜的相对挥发度4.α的物理意义气相中两组分组成之比是液相中两组分组成之比的倍数；α标志着分离的难易程度；若α>1,则y>x,可用蒸馏方法分离，