第十章蒸馏 Chapter 10 Distillation 乙烯厂环氧乙烷、乙二醇装置
第十章 蒸 馏 Chapter 10 Distillation
畅运( ntroduction 蒸馏分离操作:利用液体混合物中各组分( component) 挥发性(。 atility)的差异,以热能为媒介使其部分汽化 从而在汽相富集轻组分,液相富集重组分,使液体混合物得 以分离的方法。 加减 塔顶产品 热压 原料液器首闪 或 3蒸 塔底产品
概述（Introduction） 蒸馏分离操作：利用液体混合物中各组分（component） 挥发性（volatility）的差异，以热能为媒介使其部分汽化， 从而在汽相富集轻组分，液相富集重组分，使液体混合物得 以分离的方法。 闪 蒸 罐 塔顶产品 yA xA 加 热 器 原料液 塔底产品 Q B A B A A A x x y y y x 或 减 压 阀
畅运( ntroduction 蒸馏操作的用途:许多生产工艺常常涉及到互溶液体混合 物的分离问题,如石油炼制品的切割,有机合成产品的提 纯,溶剂回收和废液排放前的达标处理等等。分离的方法 有多种,工业上最常用的是蒸馏或精馏。 蒸馏分离操作实例:石油炼制中使用的 250万吨常减压装置
概述（Introduction） 蒸馏分离操作实例：石油炼制中使用的 250 万吨常减压装置 蒸馏操作的用途：许多生产工艺常常涉及到互溶液体混合 物的分离问题，如石油炼制品的切割，有机合成产品的提 纯，溶剂回收和废液排放前的达标处理等等。分离的方法 有多种，工业上最常用的是蒸馏或精馏
畅运( ntroduction 简单蒸馏或平衡蒸馏:一般用在混合物各组分挥发性相差大, 对组分分离程度要求又不高的情况下。 精馏:在混合物组分分离纯度要求很高时采用。 特殊精馏:混合物中各组分挥发性相差很小,或形成恒沸液 ( azeotrope),难以或不能用普通精馏加以分离 时,借助某些特殊手段进行的精馏。 国间歇精馏:多用于小批量生产或某些有特殊要求的场合。 磔连续精馏:多用于大批量工业生产中
概述（Introduction） 简单蒸馏或平衡蒸馏：一般用在混合物各组分挥发性相差大， 对组分分离程度要求又不高的情况下。 精馏：在混合物组分分离纯度要求很高时采用。 特殊精馏：混合物中各组分挥发性相差很小，或形成恒沸液 （azeotrope），难以或不能用普通精馏加以分离 时，借助某些特殊手段进行的精馏。 间歇精馏：多用于小批量生产或某些有特殊要求的场合。 连续精馏：多用于大批量工业生产中
畅运( ntroduction 常压蒸馏:蒸馏在常压下进行。 减压蒸馏:用于常压下物系沸点较高,使用高温加热介质不 经济或热敏性物质不能承受的情况。减压可降低操 作温度。 加压蒸馏:对常压沸点很低的物系,蒸汽相的冷凝不能采用 常温水和空气等廉价冷却剂,或对常温常压下为气 体的物系(如空气)进行精馏分离,可采用加压以 提高混合物的沸点。 多组分精馏:例如原油的分离。 双组分精馏:例如乙纯水体系的分离。 本章着重讨论常压下双组分连续精馏。其原理和计算方法可 推广应用到多组分体系
概述（Introduction） 常压蒸馏：蒸馏在常压下进行。 减压蒸馏：用于常压下物系沸点较高，使用高温加热介质不 经济或热敏性物质不能承受的情况。减压可降低操 作温度。 加压蒸馏：对常压沸点很低的物系，蒸汽相的冷凝不能采用 常温水和空气等廉价冷却剂，或对常温常压下为气 体的物系（如空气）进行精馏分离，可采用加压以 提高混合物的沸点。 多组分精馏：例如原油的分离。 双组分精馏：例如乙纯-水体系的分离。 本章着重讨论常压下双组分连续精馏。其原理和计算方法可 推广应用到多组分体系
气依的相的接触方式 连续接触(微分接触):气、液两 相的浓度呈连续变化。如填料塔。 溶剂 规整填料 散装填料 塑料丝网波纹填料塑料鲍尔环填料 级式接触 液两相逐级接触传 微分接触 b级式接触 质,两相的组成呈阶跃变化。如板 图9-2填料塔和板式塔 审式塔。 DJ塔盘 新型塔板、填料
气液两相的接触方式 连续接触（微分接触）：气、液两 相的浓度呈连续变化。如填料塔。 级式接触：气、液两相逐级接触传 质，两相的组成呈阶跃变化。 如板 式塔。 散装填料 塑料鲍尔环填料 规整填料 塑料丝网波纹填料 DJ 塔盘 新型塔板、填料溶剂 a 微分接触 b 级式接触 图9-2 填料塔和板式塔 气体 溶剂 气体
纽分液的气相华撕关糸 Varpor-liqurid equilibria in binary systens 蒸馏分离的物系由加热至沸腾的液相和产生的蒸汽相构成。 相平衡关系既是组分在两相中分配的依据,也为确定传质推 动力所必需,是蒸馏过程分析和设计计算的重要基础。 理想溶液的汽液平衡—拉乌尔(Rα○υt)定律 汽、液两相物系分为理想物系与非理想物系两大类。 围理想物系:液相为理想溶液、汽相为理想气体的物系。 实验表明,理想溶液服从拉乌尔(R○υt)定律,理想气体 服从理想气体定律或道尔顿分压定律
双组分溶液的气液相平衡关系 Vapor-liquid equilibria in binary systems 理想溶液的汽液平衡——拉乌尔（Raoult）定律 蒸馏分离的物系由加热至沸腾的液相和产生的蒸汽相构成。 相平衡关系既是组分在两相中分配的依据，也为确定传质推 动力所必需，是蒸馏过程分析和设计计算的重要基础。 汽、液两相物系分为理想物系与非理想物系两大类。 理想物系：液相为理想溶液、汽相为理想气体的物系。 实验表明，理想溶液服从拉乌尔（Raoult）定律，理想气体 服从理想气体定律或道尔顿分压定律
理想溶液的汽液平衡拉乌尔(RQoU)定律 根据拉乌尔定律,两组分物系理想溶液上方的平衡蒸汽压为 PA=p PB-pB 式中:P小PB-液相上方A、B两组分的蒸汽压,Pa; xA、xg—液相中A、B两组分的摩尔分数 p°g—在溶液温度t下纯组分A、B的饱和蒸汽压 为温度的函数,Pa 国溶液沸腾时,溶液上方的总压应等于各组分的分压之和,即 P=P+PB=Pix+P8(1-x) P 泡点方程( bubble-point equation)
理想溶液的汽液平衡——拉乌尔（Raoult）定律 溶液沸腾时，溶液上方的总压应等于各组分的分压之和，即 ( ) A B A A B A P = p + p = p x + p 1− x 0 0 根据拉乌尔定律，两组分物系理想溶液上方的平衡蒸汽压为 A A A p p x = B B B p p x = 式中：pA、pB — 液相上方A、B两组分的蒸汽压，Pa； xA、xB — 液相中A、B两组分的摩尔分数； p o A、p o B — 在溶液温度 t 下纯组分A、B的饱和蒸汽压， 为温度的函数，Pa。 0 0 泡点方程（bubble-point equation） 0 A B B A p p P p x − − =
理想溶液的汽液平衡拉乌尔(RQoU)定律 Pa- PB 因p 的是 取决于溶液沸腾时的(泡点)温度,所以上式实 际表达的 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,已知组成也 可由上式算出溶液的泡点,但一般需试差。 含式中纯组分A、B的饱和蒸汽压与温度的关系,通常用安托 因( Antoine)方程表示 B log p=a+ t+C A、B、C为安托因常数,可由相关的手册查到
理想溶液的汽液平衡——拉乌尔（Raoult）定律 A、B、C 为安托因常数，可由相关的手册查到。 t C B p A + = + 0 log 因 p o A、p o B 取决于溶液沸腾时的（泡点）温度，所以上式实 际表达的是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，已知组成也 可由上式算出溶液的泡点，但一般需试差。 式中纯组分 A、B 的饱和蒸汽压与温度的关系，通常用安托 因（Antoine）方程表示： 0 0 0 A B B A p p P p x − − =
理想溶液的汽液平衡拉乌尔(RQoU)定律 当汽相为理想气体时 L=PA PAXA P B A P P 0 PaP 上式为一定总压下汽相组成与温度的关系式。 对一定组成的汽相而言该温度又称为露点(dew- point),故上 式又称为露点方程。 国严格地说没有完全理想的物系。 对性质相近、分子结构相似的组分所组成的溶液,如苯甲 苯,甲醇-乙醇,烃内同系物等,可视为理想溶液; 若汽相压力不高,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。汽液相平衡数据可 以通过分子模拟计算,但更多地依靠实验测定
理想溶液的汽液平衡——拉乌尔（Raoult）定律 当汽相为理想气体时 P p x P p y A A A A 0 = = 0 0 0 0 A B A B A p p P p P p y − − = 上式为一定总压下汽相组成与温度的关系式。 对一定组成的汽相而言该温度又称为露点(dew-point)，故上 式又称为露点方程。 严格地说没有完全理想的物系。 对性质相近、分子结构相似的组分所组成的溶液，如苯-甲 苯，甲醇-乙醇，烃内同系物等，可视为理想溶液； 若汽相压力不高，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。汽液相平衡数据可 以通过分子模拟计算，但更多地依靠实验测定。 0 0 0 A B B A p p P p x − − =