第一章蒸馏
1 第一章 蒸馏
回顾：1、分离是创造出一个非均相的状态，利用不同特性的差异使其中一个组分从一个相向另一个相转移一传质。物料守恒能量守恒相平衡动力学技术经济2、蒸馏过程必要条件1）通过加热或冷却使混合物形成气、液两相共存体系，为相际传质提供必要的条件；2）各组分间挥发能力的差异足够大，以保证蒸馏过程的传质推动力。2
2 1、分离是创造出一个非均相的状态，利用不同特性的差异， 使其中一个组分从一个相向另一个相转移——传质。 2、 蒸馏过程必要条件 1） 通过加热或冷却使混合物形成气、液两相共存体系，为相 际传质提供必要的条件； 2） 各组分间挥发能力的差异足够大，以保证蒸馏过程的传质 推动力。 回顾： 物料守恒 能量守恒 相平衡 动力学 技术经济
3、根据相率和双组分体系的特点可知：一定压力下，液相（气相）组成x）与温度存在一一对应关系，液气组成之间x~y存在一一对应关系。4、相平衡关系及其表示方法相平衡关系：两相或多相接触达物理平衡时，各相组成之间的关系poa、相平衡常数法：Ky= KxKpoxb、相对挥发度法：aV1+(α -1)x3
3 4、相平衡关系及其表示方法 相平衡关系：两相或多相接触达物理平衡时，各相组成之 间的关系。 3、根据相率和双组分体系的特点可知： 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，液气组成之间xA~yA存在一一对应关系。 a、相平衡常数法：K y Kx = x x y 1+ ( −1) = α α b、相对挥发度法：α 0 A A p K p =
1205、平衡温度-组成图（t-x-y）110温两条线，三种点，三个区度100泡点曲线，露点曲线t,C 90泡点，露点，沸点液相区，气相区，两相区8070门0.2 0.4 0.60.81.cx(y)汽液两相处于平衡时，两相温度相同。此时，易挥发组分气相组成大于液相组成；当气液两相组成相同时，气相露点温度总是高于液相的泡点温度。4
4 5、 平衡温度-组成图（t-x-y） 两条线，三种点，三个区 泡点曲线，露点曲线 液相区，气相区，两相区 泡点，露点，沸点 汽液两相处于平衡时，两相温度相同。此时，易挥发组分气 相组成大于液相组成； 当气液两相组成相同时，气相露点温度总是高于液相的泡 点温度
②气、液平衡组成的x-y图定义：在一定温度，压强下，气液两相平衡时的组成p=const标绘：略去温度坐标，依x-y的对应关系做图，得x-y图。1.0t-xo图x(y)xy0.81p=consty0.60.40.2x-y图00.2 0.40. 6 0.81.0t-x(y)图与x-y图的转换x
5 ②气、液平衡组成的 x-y 图 标绘：略去温度坐标，依x-y 的对应关 系做图 ，得x-y图。 定义：在一定温度，压强下，气液两相平衡时的组成
说明：t-x-y图到x-y图的转换（1）组成均以易挥发组分的组成表示p=constT故曲线位于对角线（左）上方ti（2）平衡线上不同点代表一个气、液平衡状态，即对应一组x、yx(g)t，且y(或x)越大，t愈低。（3）对理想体系，每条平衡线对应一个相对挥发度α，α越大，平衡线距对角线越远。x（4）平衡线距对角线越远，物系越易分离。高等化学教学资源库000
6 说明： （1）组成均以易挥发组分的组成表示， 故曲线位于对角线（左）上方 （2）平衡线上不同点代表一个气、 液平衡状态，即对应一组x、y、 t，且y (或x) 越大，t 愈低。 （4）平衡线距对角线越远，物系 越易分离。 （3）对理想体系，每条平衡线对 应一个相对挥发度α， α越 大，平衡线距对角线越远
压力对x-y图的影响压力增加，平衡线靠近对角线分离难度大p，t，αl，对分离不利pl，tl，α，对分离有利。当p变化小于30%L50.1其对α的影响可忽略不计0.20.30.40.50.70.80.91.00.10.6正丁烷与正已烷α随压力变化规律故蒸馏压力的选择，优先考虑采用常压操作，只在特殊情况下采用加压（处理量增加，塔径不够）或减压（热敏性物料）
7 压力对x-y图的影响 故蒸馏压力的选择，优先考虑采用常压操作，只在特殊情况 下采用加压（处理量增加，塔径不够）或减压（热敏性物料）。 p 30% α 当 变化小于 ， 其对 的影响可忽略不计 压力增加，平衡线靠近对角线， 分离难度大 p↑，t ↑ ，α↓，对分离不利 p↓，t ↓ ，α↑，对分离有利
1.2.4非理想体系的气、液相平衡关系讨论：气相属于理想气体，而液相为非理想溶液的体系。非理想溶液：p, = yipixpy; = YixipiYip,Yipix或y, = K,x,Yipp活度系数，分子间引力发生变化，使得？≠1。?i
8 1.2.4 非理想体系的气、液相平衡关系 非理想溶液： i i i i p p x 0 = γ 0 i i i i py = γ x p p p x y i i i i 0 γ = p p y K x K i i i i i i 0 γ = = γi —— 活度系数，分子间引力发生变化，使得 γ i ≠ 1。 讨论：气相属于理想气体，而液相为非理想溶液的体系。 或
（1）正偏差溶液p, = ip;x;Xi >1PA>PA理想，PB>PB理想平衡分压高于拉乌尔定律的计算值，当温度比较低的时候，液体就可以沸腾，即泡点下降。t/℃1.p-101.3kpa105p=101.3kPa1100950.90850.0.380750.20.20.103040.5060.70.80.91.0x(y)0.10.20.50.60.70.80.9常压下乙醇-水溶液的t-x(y）图常压下乙醇一水溶液的x-图正偏差溶液：x=0.894，最低恒沸点，78.15℃
9 （1）正偏差溶液 平衡分压高于拉乌尔定律的计算值，当温度比较低的时 候，液体就可以沸腾，即泡点下降。 > 1 i γ pA>pA理想， pB>pB理想 i i i i p p x 0 = γ 正偏差溶液：x=0.894，最低恒沸点，78.15℃
（2）负偏差溶液p, = Yip'x,Xi<1PA<PA理PB<PB理平衡分压低于拉乌尔定律的计算值，当温度较高时候，液体才可以沸腾，即泡点升高。1.0p=101.3kPap=101.3kPa700.9t/℃0.865V0.6600.5o.550.30.2500.100.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0x(y)0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0X常压下氯仿一丙酮溶液的t-x(y）图常压下氯仿-丙酮溶液的x-y图10
10 （2）负偏差溶液 < 1 i γ 平衡分压低于拉乌尔定律的计算值，当温度较高时候， 液体才可以沸腾，即泡点升高。 pA<pA理， pB<pB理 i i i i p p x 0 = γ