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时间:2020-09-30
《中山大学化工原理课件 第6章-精馏.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、精馏丁楠第一节概述第二节双组分溶液的气液相平衡第三节蒸馏与精馏原理第四节物料衡算和操作线方程第五节双组分连续精馏塔的计算目录第一节概述一、蒸馏操作在工业中的应用用于均相液体混合物的分离(如乙醇--水,苯--甲苯溶液),以达到分离或回收有用组分的目的。二、蒸馏分离的依据蒸馏是根据液体混合物中各组分挥发性的差异进行分离的一种操作。比如,酒精和水的混合物,由于酒精的饱和蒸汽压比在一定温度下水的蒸汽压大。即酒精要比水易挥发。沸点较低的易挥发组分称为轻组分(A)。沸点较高的难挥发组分称为重组分(B)。注意:由于气相中其他(第三)组分的存在,由于A较B易挥发,则:yA可能小于XA,但
2、是,yA/yB一定大于xA/xB。通常为了避免汽相第三组分的分离,将混合液加热至沸混和液部分气化。则yA>xA,同时yA/yB>xA/xB。这叫做蒸馏操作。按操作分离难易程度分有:1.平衡蒸馏2.简单蒸馏3.特殊精馏4.普通精馏按操作方式分有:1.间歇精馏2.连续精馏按混合液组成分有:1.双组分精馏(二元)2.多组分精馏三、蒸馏操作的分类按操作压力分有:1.常压精馏2.加压精馏,加压使沸点升高3.减压精馏(真空)第二节双组分溶液的气液相平衡一、溶液的蒸汽压及拉乌尔定律理想溶液服从拉乌尔(Raoult)定律,根据拉乌尔定律,理想气体服从理想气体定律或道尔顿分压定律。理想物系
3、:液相为理想溶液、汽相为理想气体的物系。溶液沸腾时,溶液上方的总压应等于各组分分压之和,即泡点方程(bubble-pointequation)A、B、C为安托因常数,可由相关的手册查到。poA、poB取决于溶液沸腾温度,上式表达一定总压下液相组成与溶液泡点温度关系。已知溶液的泡点可由上式计算液相组成;反之,已知溶液组成也可算出溶液泡点。纯组分饱和蒸汽压与温度的关系,用安托因(Antoine)方程表示:当汽相为理想气体时上式为一定总压下汽相组成与温度的关系式。该温度又称为露点(dew-point),上式又称为露点方程。严格地说没有完全理想的物系。对那些性质相近、结构相似的组
4、分所组成的溶液,如苯-甲苯,甲醇-乙醇等,可视为理想溶液;若汽相压力不太高,可视为理想气体,则物系可视为理想物系。对非理想物系不能简单地使用上述定律。汽液相平衡数据更多地依靠实验测定。★汽液相平衡图(equilibriumdiagram)根据相律,双组分两相物系自由度为2,即相平衡时,在温度t、压强P、汽相组成x和液相组成y这四个变量中,只有两个独立变量。若物系的温度和压强一定,汽液两相的组成就一定;若压强和某相的组成一定,则物系的温度和另一相组成将被唯一确定。双组分汽液相平衡关系可由某变量与另两个独立变量的函数关系表达。相图、相平衡常数或相对挥发度是常用的三种汽液相平衡
5、关系。双组分汽液两相,当固定一个独立变量,可用二维坐标中的曲线图来表示两相的平衡关系,称为相图。相图有压强一定的温度-组成T-x(y)图、液相组成和汽相组成x-y图,以及温度一定的压强-组成p-x图。T-x(y)图代表的是在总压P一定的条件下,相平衡时汽(液)相组成与温度的关系。在总压一定的条件下,将组成为xf的溶液加热至该溶液的泡点tA,产生第一个气泡的组成为yA。继续加热,随温度升高,物系变为互成平衡的汽液两相,两相温度相同组成分别为yA和xA。t/Cx(y)0.1.0露点线泡点线露点泡点xAyAxf气相区液相区两相区当温度达到该溶液的露点,溶液全部汽化成为组成为y
6、A=xf的气相,最后一滴液相的组成为xA。二、温度-组成图(t-x-y图)x-y图代表在总压一定下,液相组成和与之成平衡的汽相组成的关系。x-y图可通过T-x(y)图作出,图中对角线(y=x)为一参考线。大多数溶液,两相平衡时,y总是大于x,平衡线位于对角线上方。平衡线偏离对角线越远,该溶液越易分离。恒沸点时,x-y线与对角线相交,该点处汽液相组成相等。三、汽、液相平衡图(x-y图)双组分非理想溶液由于体系内的组分在混合前后,分子作用不同,部分体系可能产生正偏离,另一部分溶液有可能负偏差,称此类溶液为非理想体系如图。体系为负偏差体系为正偏差汽液相平衡图(equilibri
7、umdiagram)溶液中各组分的挥发性由挥发度来量衡,定义为组分在汽相中的平衡蒸汽压与在液相中的摩尔分数的比值。对双组分物系对纯组分液体,其挥发度就等于该温度下液体的饱和蒸汽压。四、挥发度及相对挥发度1.挥发度对于理想溶液溶液中两组分挥发度之比称为相对挥发度,用表示当操作压强不高,气相服从道尔顿分压定律时,上式可改写为大小可以判断能否用蒸馏方法加以分离以及分离的难易程度。2.相对挥发度>1,表示组分A较B易挥发;值越大,两个组分在两相中相对含量的差别越大,越容易用蒸馏方法将两组分分离;若=1,,此时不能用普通蒸馏方
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