双组分溶液气液相平衡ppt课件.ppt

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1、第5章精馏5.1概述5.2双组分溶液的气液相平衡5.3精馏5.4双组分精馏理论塔板数的计算5.5双组分精馏的核算5.6板式塔蒸馏分离实例：石油炼制中使用的250万吨常减压装置5.1概述蒸馏目的：分离液体混合物蒸馏依据：挥发度差异混合物中易挥发组分称为轻组分，难挥发组分称为重组分。饱和蒸气压：在密闭容器内，在一定温度下，纯组分液体的气液两相达到平衡状态，其蒸气的压力称为饱和蒸气压。例如相同体积等条件下的密闭箱子内，分别装有未满的等物质量的水和乙醇，两种液体会向上部真空空间挥发，乙醇挥发的多，其蒸气压当然比水大得多饱和蒸气压液体

2、的挥发能力越大，其蒸气压就越大。所以液体的饱和蒸气压是表示液体挥发能力的一个属性。闪蒸罐塔顶产品yAxA加热器原料液塔底产品Q减压阀一、蒸馏过程平衡蒸馏示意图y原料液x蒸气xD1xD2xD3冷凝器简单蒸馏示意图料液,xFFeed塔顶产品,xDOverheadproduct塔底产品,xWBottomsproduct液相回流Liquidreflux汽相回流Vaporreflux精馏段Rectifyingsection提馏段Strippingsection再沸器Reboiler冷凝器condenser精馏示意图蒸馏无回流有回流蒸馏

3、的操作费用——能耗（加热费用与冷却费用）二、精馏操作的费用和操作压强气相冷凝温度如低于常温，不能用一般的冷却水而要使用冷冻剂——加压蒸馏可以避免使用冷冻剂加热温度超出一般水蒸气加热范围，要用高温载热体减压蒸馏可避免使用高温载热体。5.2双组分溶液的气液相平衡一、气液两相平衡共存时的自由度相——具有相同的物性、化学组成均匀部分讨论：平衡物系设计的参数：温度t，压强P，及气、液两相的组成，三者知其二则平衡体系的状态确定。（组分数N=2，相数φ=2，平衡物系自由度F=2）相律蒸馏过程系恒压操作，压强P一旦确定，物质只剩下一个自由度

4、。体系的自由度是体系的独立可变的因素的数目，这些因素的数值在一定的范围内，可以任意地改变，而不会引起相的数目的改变。如需标明水的状态，需要指出T、P。如只指定了T或P，则水的状态还不能确定。如指定了T、P，水的状态就确定了，因此水的F=2。当体系T、P在一定范围内变化(0～100oC)，仍然为液态；但当温度大于100oC，水呈水气；温度小于0oC，水呈冰。（1）液相（或气相）组成与温度间的一一对应关系恒压下双组分平衡物系中存在如下关系：（2）气液组成之间的一一对应关系。分析简单蒸馏过程：随着简单蒸馏过程的进行，液体中轻组分含

5、量逐渐下降，重组分含量逐渐上升，釜内温度必随之升高。反之，当釜液组成没有发生明显变化，则增、减加热速率，只能增、减汽化速率而不能明显改变液相温度。二、理想物系气液相平衡理想物系含义：在一定温度下，理想溶液上方组分i的蒸汽压pi等于纯组分i的饱和蒸汽压pio乘以溶液中i的摩尔分率xi。气相为理想气体，服从理想气体定律或道尔顿分压定律液相为理想溶液，服从拉乌尔定律；拉乌尔定律：理想混合物的总压等于个组分气体分压之和P=p1+p2+···道尔顿分压定律：混合气体中每个组分气体分压等于混合气体总压乘以该气体在混合气体中的摩尔分数。p

6、i=Pyi推论：1、双组分理想物系的液相组成——温度关系式当纯组分的饱和蒸汽压p0及总压P已知时，可计算溶液的组成。纯组分的饱和蒸汽压与温度t的关系通常用安托因（Antoine）方程表示：A、B、C为该组分的安托因常数，查手册。2、气相组成与温度的关系式yA与xA关系的计算通过pAo（pBo）作为桥梁过渡，而pAo（pBo）是温度的函数，表明了气、液组成与温度之间的一一对应关系。3、气液两相平衡组成间的关系式与亨利定律形式上有相似之处y=mx相平衡常数K与总压、温度均有关通过气液两相平衡组成的关系式计算理想物系的泡点作出t-

7、x(y)图作出y-x图例5-1理想物系泡点及平衡组成的计算某蒸馏釜的操作压强为106.7kPa，其中溶液中苯的摩尔分数为20%，甲苯的摩尔分数为80%。求此溶液的泡点及平衡组成泡点：将某一组成的混合液加热，当温度升高到某一温度时，溶液开始沸腾，此时产生第一个气泡，相应的温度称为泡点温度露点：若将某一温度的过热蒸气冷却，当温度降到某一温度时，混合气开始冷凝产生第一滴液体，相应的温度称为露点温度。温度-组成图是通过查取纯组分A、B在不同温度t的饱和蒸汽压数据，再经过下式计算得到x、ytC0EFx(或y)AyAxA1.0总压P一定

8、三、t-x(y)图和y-x图气、液两相呈平衡状态时，气液两相的温度相同，但气相组成大于液相组成1、t-x(y)图称为泡点线称为露点线tC0EFx(或y)AyAxA1.0BxyD总压恒定x1组成为x的液体，升温至B点，到达该溶液的泡点，产生第一个气泡的组成为y。一定组成的气体冷却至D点，凝结