在化工生产中.pptx

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1、第一章蒸馏（Distillation）§1-1、慨述在化工生产中，所处理的化工原料、中间产物、粗产品等几乎都是由若干组分组成的混合物，而且大部分是均相体系。固相、气相、液相，如石油是由多种碳氢化合物所组成的液体均相体系。化工生产为了满足贮存、运输、加工和使用的要求，经常要将这些混合物分离成较纯净或几乎纯态的物质（组成），如汽油。对于均相物系，要使其中组分分离，应采用何种方法？对于均相体系中组分间的分离，必须要造成一个两相物系，才能实现均相混合物中组分间的分离。(非均相物系组分间是如何分离的?)为什么均相物

2、系造成两相后能实现混合物中的组分间分离呢？不同的物质，物性是不同（密度，溶解度，挥发度等）。在构造成两相时，由于这种物性的差异，组分在两个相间必然存在分配差异，这种分配差异使其中某个或某些组分从一相向另一相转移，就可达到实现分离组分的目的。这样的过程在化工生产中称传质过程或分离过程（masstransfer）。化工生产中常见的典型传质过程有蒸馏、吸收、萃取、干燥等单元操作。蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作。一、分离原理：通过给体系输入热量，将液体混合物(均相)部分汽化，利用其中各组分挥发度不同的特征来实

3、现分离的目的。具体是通过组分在液相和汽相间的质量传递来实现的。例如：加热乙醇—水的混合物，使之部分汽化。由于乙醇的沸点比水低，即乙醇的挥发度比水大，故乙醇比水更容易从液相中汽化出来而进入汽相。若将汽化的蒸汽全部冷凝既可得到乙醇组成高于原料的产品，从而使乙醇与水分离。挥发度不同，汽液相间的传质因此，蒸馏是一个典型的传质过程。二、特点在蒸馏中，通常将沸点低的组分称为易挥发组分，以Ａ表示。沸点高的组分称为难挥发组分，以B表示。可直接获得所需组分（产品）技术成熟，分离范围应用广泛能耗较高。三、分类1、按流程：可分

4、为间歇蒸馏和连续蒸馏，生产多以后者为主。间歇蒸馏主要用于小规模的或某些特殊的场合。2、按蒸馏的方式可分为简单蒸馏、精馏和特殊蒸馏一般较易分离的物系或对分离要求不高时，可采用简单蒸馏（一次）；较难分离的体系可采用精馏（多次蒸馏）。很难分离的体系（沸点很接近）或用普通蒸馏不能分离的可用特殊精馏（共沸精馏、萃取精馏、反应精馏）。工业上以精馏应用最为广泛。3、按操作压强加压蒸馏、常压蒸馏、减压蒸馏，在一般场合下，多采用常压蒸馏。若在常压下达不到分离要求的，如气体混合物，则可采用加压蒸馏，若沸点较高、又是热敏性混合

5、物，则可采用减压蒸馏。4、被分离混合物中组分的数目，双组分和多组分蒸馏。在工业生产中，以多组分蒸馏为常见。我们所学习的主要内容：常压双组分体系的连续精馏过程。多组分精馏与双组分精馏的基本原理、设计方法的本质都是一样的。也是其他类型的精馏的过程分析及有关设计计算都是以双组分体系的连续精馏过程为基础的。对于一个过程（化工过程，人生过程）最重要的是两个方面的因素：程度（最大程度）速率（过程进行的最大速度）蒸馏过程是一个主要受平衡限制的过程，程度（平衡是主要限制因素）§1-2双组分理想溶液的汽液平衡(Vapor

6、-liquidequilibrium）蒸馏分离是汽液两相的传质过程。组分在两相中的浓度（组成）偏离平衡的程度来衡量传质的推动力的大小。传质过程是以两相达到平衡为极限的。由此可见，汽液相平衡关系是分析蒸馏原理和进行过程及设计计算的理论基础。首先解决的问题：有关体系的相平衡关系相平衡规律在《物理化学》中介绍过。我们这里主要讲相平衡在化工过程中的应用。只讨论两组分的理想溶液的汽液相平衡关系。一、理想溶液(ideasolution)根据溶液中同分子间和异分子间的作用力差异。可将溶液分为理想溶液和非理想溶液两种。理

7、想溶液是指：两种组分Ａ与Ｂ均匀混合形成溶液时，在混合前每种组分各自分子间的作用力Ａ－Ａ，Ｂ－Ｂ与混合后不同组分的作用力Ａ－Ｂ相等时，这种溶液称为理想溶液。一些特征？（它的宏观表现）严格的说，理想溶液是不存在的，但对那些性质极相似、分子结构相似的组分所组成的溶液，如苯—甲苯，甲酸—乙酸，烃类同系物等都可以近似的看成理想溶液、对于非理想溶液的汽液平衡可以用修正公式或实验数据来表示。二、相律（Phaserule）相律表示平衡物系中的自由度、相数、独立组分数的关系。F=c-+2（1-1）F——自由度数（degr

8、eeoffreedom）；C——独立组分数（解释）；φ——相数。对于两组分的汽液平衡物系：其中组分数为2，相数为2F=2-2+2=2由此可知，两组分平衡的物系中只有两个自由度，既t、p、x、y四个变量中任意确定其中的两个变量，此平衡状态就确定了。又若固定某个变量（如压强），则只有一个独立的变量，而其它的变量都是它的函数。因此从相律我们可知，两组分的汽液平衡可以应用一定压强下的t-x(y),x-y的函数关系来表示。三、双组分理