POLYTECHNIC 第三章蒸馏 TECHN INNER MON 2述 33精馏原理和流程 VERSITY POLYTECHNIC C31两组分溶液的汽液平衡 INER MONGOL VIEi 3,2平衡蒸馏与简单蒸馏 INNER 37多组分精馏)大等 134两组分连续精馏的计算 35间歇精馏 NIVERSITY POLYTE-36特殊精馏 本章总结一联系图 UNIVERSITY POLYTECH 12021年2月21日 OLYTEO 第三章蒸馏 1/91
2021年2月21日 第三章 蒸馏 1/91 第三章 蒸馏 概述 3.1 两组分溶液的汽液平衡 3.2 平衡蒸馏与简单蒸馏 3.3 精馏原理和流程 3.4 两组分连续精馏的计算 3.5 间歇精馏 3.6 特殊精馏 3.7 多组分精馏 本章总结－联系图
TECHN 概述 蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作。 1蒸馏分离的依据 将液体混合物部分气化,利用其中各组分挥发度不同的 特性而达到分离目的的单元操作。 这种分离操作是通过液相和气相间的质量传递来实现的 例如:加热甲醇和乙醇的混合液,使之部分气化,由于甲 醇的沸点(647℃较乙醇的沸点(83℃)低,即其挥发度较乙 醇的高,故甲醇较乙醇易于从液相中气化出来。若将气化 的蒸汽全部冷凝,即可得到甲醇组成高于原料的产品,从 A而使甲醇和乙醇得以分离 将沸点低的组分称为易挥发组分或轻组分,用A表示。 将沸点高的组分称为难挥发组分或重组分,用B表示。 则混合液:A+B 12021年2月21日 OLYTEO 第三章蒸馏 2/91
2021年2月21日 第三章 蒸馏 2/91 概述 蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作。 1.蒸馏分离的依据 将液体混合物部分气化，利用其中各组分挥发度不同的 特性而达到分离目的的单元操作。 这种分离操作是通过液相和气相间的质量传递来实现的。 例如：加热甲醇和乙醇的混合液，使之部分气化，由于甲 醇的沸点(64.7℃)较乙醇的沸点(78.3℃)低，即其挥发度较乙 醇的高，故甲醇较乙醇易于从液相中气化出来。若将气化 的蒸汽全部冷凝，即可得到甲醇组成高于原料的产品，从 而使甲醇和乙醇得以分离。 将沸点低的组分称为易挥发组分或轻组分，用A表示。 将沸点高的组分称为难挥发组分或重组分，用B表示。 则混合液：A+B
e2、蒸馏过程的分类》火 TECHN 按蒸馏方式分为 INNER MONGOLIA 发度相差较大而对分离要求不高的场合,是最简单的蒸馏 精馏。适合于待分离的混合物中各组分挥发度相差不大 且对分离要求较高的场合,应用最广泛; √特殊蒸馏。适合于待分离混合物中各组分的挥发度相差 很小基至形成共沸物,普通蒸馏无法达到分离要求的场合。 主要有萃取精馏、恒沸精馏、盐熔精馏、反应精馏及水蒸 按操作流程分为: VERSITY P √间歇蒸馏。又称分批蒸馏,属于非稳态操作,主要适用σ 于小规模及某些有特殊要求的场合 MONGOL RSITY √连续蒸馏。属于稳态操作,是工业生产中最常用的蒸馏 方式,用于大规模生产的场合。② 12021年2月21日 OLYTEO 第三章蒸馏 3/91
2021年2月21日 第三章 蒸馏 3/91 2、蒸馏过程的分类 按蒸馏方式分为： ✓ 平衡蒸馏和简单蒸馏。多用于待分离混合物中各组分挥 发度相差较大而对分离要求不高的场合，是最简单的蒸馏； ✓精馏。适合于待分离的混合物中各组分挥发度相差不大 且对分离要求较高的场合，应用最广泛； ✓特殊蒸馏。适合于待分离混合物中各组分的挥发度相差 很小甚至形成共沸物，普通蒸馏无法达到分离要求的场合。 主要有萃取精馏、恒沸精馏、盐熔精馏、反应精馏及水蒸 气蒸馏。 按操作流程分为： ✓间歇蒸馏。又称分批蒸馏，属于非稳态操作，主要适用 于小规模及某些有特殊要求的场合； ✓连续蒸馏。属于稳态操作，是工业生产中最常用的蒸馏 方式，用于大规模生产的场合
o2、蒸馏过程的分类)牙 TECHN 按操作压力分为: INNER MONGOL IA 加压蒸馏。适用于常压下为气态(如空气)或常压下沸 点接近室温的混合物; ER √常压蒸馏。适用于常压下沸点在150C左右的混合物; √减压蒸馏。(真空蒸馏)适用于常压下沸点较高或热敏 按待分离混合物的组分数分为.NC 性物质,可降低其沸点。 √两组分精馏。计算简单。常以此精馏原理为计算基础, 然后引申到多组分精馏计算中。 √多组分精馏。工业上常见。 INNER MONGOL IA CHIC 本章重点讨论常压两组分连续精馏过程的原理和计算。 ER MCE 12021年2月21日 OLYTEO 第三章蒸馏 4/91
2021年2月21日 第三章 蒸馏 4/91 2、蒸馏过程的分类 按操作压力分为： ✓ 加压蒸馏。适用于常压下为气态（如空气）或常压下沸 点接近室温的混合物； ✓ 常压蒸馏。适用于常压下沸点在1500C左右的混合物； ✓ 减压蒸馏。（真空蒸馏）适用于常压下沸点较高或热敏 性物质，可降低其沸点。 按待分离混合物的组分数分为： ✓ 两组分精馏。计算简单。常以此精馏原理为计算基础， 然后引申到多组分精馏计算中。 ✓ 多组分精馏。工业上常见。 本章重点讨论常压两组分连续精馏过程的原理和计算
POLYTECHNIC TECHN 3蒸馏分离的特点 INNER MONGOLIA 直接获取几乎纯态的产品。而吸收、萃取等操作的产品 为混合物。 ˇ应用范围广。可分离液体混合物,气体混合物、固体混 物 MONGOL IA √能耗高。气化、冷凝需消耗大量的能量。加压、减压, 将消耗额外的能量 INNER MCNGOI NIVERSITY POLYTECHNIC UNIVERS VI O INNER MONGOL IA UNIVERSITY POLYTECHNIC ER MCNGOL IA 12021年2月21日 OLYTEO 第三章蒸馏 5/91
2021年2月21日 第三章 蒸馏 5/91 3.蒸馏分离的特点 ✓直接获取几乎纯态的产品。而吸收、萃取等操作的产品 为混合物。 ✓应用范围广。可分离液体混合物，气体混合物、固体混 合物。 ✓能耗高。气化、冷凝需消耗大量的能量。加压、减压， 将消耗额外的能量
TECHN 3.1两组分溶液的气液平衡 3.1.1两组分理想物系的汽液关系 理想物系是指符合以下条件的物系: √液相为理想溶液,遵循拉乌尔定律; LER MONGOL 汽相为理想气体,遵循道尔顿分压定律,当总压不太高 (<10kPa)时汽相可视为理想气体 理想溶液的特点: INNER MONGOL I AA BB AB. 相同与相异分子间的作用力相等。 AV混和=0,AH和0:混和前后体积和焓不变,即所形 成的溶液无容积效应和热效应。 VI O 组分组成采用摩尔分率表示: INNER MONGOL IA √液相中,A:x,B:1-x √汽相中,Ay,B:1-y01 UNIVERSITY POLYTECHNIC 12021年2月21日 OLYTEO 第三章蒸馏 6/91
2021年2月21日 第三章 蒸馏 6/91 3.1 两组分溶液的气液平衡 3.1.1 两组分理想物系的汽液关系 理想物系是指符合以下条件的物系： ✓液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律； ✓汽相为理想气体，遵循道尔顿分压定律，当总压不太高 (<104kPa)时汽相可视为理想气体。 理想溶液的特点： ✓fAA=fBB=fAB：相同与相异分子间的作用力相等。 ✓ΔV混和=0， ΔH混和=0 ：混和前后体积和焓不变，即所形 成的溶液无容积效应和热效应。 组分组成采用摩尔分率表示： ✓液相中，A:x，B:1-x ✓汽相中，A:y，B:1-y
TECHN 3.1.1.1相律 F=C-o+n INNER MONGOL IA 组分数C=2(A,B 相数=2(汽,液) INER MONGOL 影响因素n=2(温度,压力) 自由度F=2 〖说明〗 INNER MIONGOI √对两组分汽液平衡物系而言,温度t、压力P、汽相组成y 液相组成x四个参数中,任意确定其中2个变量,其余的2个 变量随之确定,两组分汽液平衡物系的状态便确定了 定压力下液相(汽相)组成x()与温度在一一对应关 系; √气液组成之间x~y在一一对应关系 YTECHNIC UNIVE R UNIVERSIT 12021年2月21日 OLYTEO 第三章蒸馏 7/91
2021年2月21日 第三章 蒸馏 7/91 3.1.1.1 相律 F=C-φ+n 组分数C=2(A，B) 相数=2(汽，液) 影响因素n=2(温度，压力) ∴自由度F=2 〖说明〗 ✓对两组分汽液平衡物系而言，温度t、压力P、汽相组成y、 液相组成x四个参数中，任意确定其中2个变量，其余的2个 变量随之确定，两组分汽液平衡物系的状态便确定了。 ✓一定压力下:液相（汽相）组成x (y)与温度t存在一一对应关 系； ✓气液组成之间x~y存在一一对应关系
TECHN 03.1.12汽液平衡的函数关系 1利用饱和蒸汽压计算汽液平衡关系 理想溶液的汽液平衡关系符合拉乌尔定律: Pa=PAx p g=p(1-x) INER MONGOL 理想气体混和时遵循道尔顿分压定律: 0 P=pA+pr=pdx+pg(+x) x÷-m0 √泡点:混合液开始沸腾时的盖温度与液 B 泡点方程 PaPB 〖说明〗 Ny因p=ft,所以,上式表明当P定时, 成x之间的关系,t~x01 12021年2月21日 OLYTEO 第三章蒸馏 8/91
2021年2月21日 第三章 蒸馏 8/91 1.利用饱和蒸汽压计算汽液平衡关系 理想溶液的汽液平衡关系符合拉乌尔定律： 理想气体混和时遵循道尔顿分压定律： 〖说明〗 ✓因p。=f(t)，所以，上式表明当P一定时，温度t与液相组 成x之间的关系，t～x。 ✓泡点：混合液开始沸腾时的温度。 (1 ) 0 0 p p x p p x A = A B = B − 3.1.1.2 汽液平衡的函数关系 (1 ) 0 0 P p p p x p x = A + B = A + B − 0 0 0 A B B p p P p x − − = ——泡点方程
TECHN 0∵P4=Py=px 0 Pa 0下 P 1、PA-PB 露点方程 〖说明CN INER MONGOL 上式表明当P一定时,温度t与汽相组成y及液相组成x之间 √露点:混合汽开始冷凝时的温度。C 的关系 INNFR A0 P=1)关系确定 冷实验测定,查手册 0。安托尼经验公式计算 lgp°=AB INNER MONGOL IA t+c UNIVERSITY POLYTECHNIC 12021年2月21日 OLYTEO 第三章蒸馏 9/91
2021年2月21日 第三章 蒸馏 9/91 0 0 0 0 0 A B A A B A A p p p p P p x P p y p Py p x − − = = = = ——露点方程 〖说明〗 ✓上式表明当P一定时，温度t与汽相组成y及液相组成x之间 的关系，t～x～y。 ✓露点：混合汽开始冷凝时的温度。 ✓P。=f(t)关系确定： ❖实验测定，查手册； ❖安托尼经验公式计算： t C B lg p A + = −
TECHN 2用相对挥发度表示的汽液平衡关系 ①挥发度y IN正 R MONGO 挥发度:是该物质挥发难易程度的标志 INER MONGOL 纯液体 溶液:v +M=3在 PAs VB= pB R ONGOI 1-xc 大理想溶液: NIVERSITY POLYTECHNICIN pR pB(1 B PB ONGOLIA UNIVERSITY POLYTECHNIC ER MCNGOL IA 12021年2月21日 OLYTEO 第三章蒸馏 10/91
2021年2月21日 第三章 蒸馏 10/91 B B B B A A A A B B A A A A B B p x p ( x ) x p p x p x x p x p , x p v p v p = − − = − = = = = − = = = = 1 1 1 1 理想溶液： 溶液： 纯液体： ； 2.用相对挥发度表示的汽液平衡关系 ①挥发度v 挥发度: 是该物质挥发难易程度的标志