第9章-蒸馏
化工原理-第九章-液体精馏
化⼯原理-第九章-液体精馏化⼯原理-第九章-液体精馏（⼀）测试⼀⼀．选择题1．蒸馏是利⽤各组分（）不同的特性实现分离的⽬的。
CA 溶解度；B 等规度；C 挥发度；D 调和度。
2．在⼆元混合液中，沸点低的组分称为（）组分。
CA 可挥发；B 不挥发；C 易挥发；D 难挥发。
3．（）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之⼀。
AA 液相回流；B 进料；C 侧线抽出；D 产品提纯。
4．在（）中溶液部分⽓化⽽产⽣上升蒸⽓，是精馏得以连续稳定操作的⼀个必不可少条件。
CA 冷凝器；B 蒸发器；C 再沸器；D 换热器。
5．再沸器的作⽤是提供⼀定量的（）流。
DA 上升物料；B 上升组分；C 上升产品；D 上升蒸⽓。
6．冷凝器的作⽤是提供（）产品及保证有适宜的液相回流。
BA 塔顶⽓相；B 塔顶液相；C 塔底⽓相；D 塔底液相。
7．冷凝器的作⽤是提供塔顶液相产品及保证有适宜的（）回流。
BA ⽓相；B 液相；C 固相；D 混合相。
8．在精馏塔中，原料液进⼊的那层板称为（）。
CA 浮阀板；B 喷射板；C 加料板；D 分离板。
9．在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（）。
BA 精馏段；B 提馏段；C 进料段；D 混合段。
10．某⼆元混合物，进料量为100 kmol/h ，x F = 0.6，要求塔顶x D 不⼩于0.9，则塔顶最⼤产量为（）。
(则W=0) BA 60 kmol/h ；B 66.7 kmol/h ；C 90 kmol/h ；D 100 kmol/h 。
11．精馏分离某⼆元混合物，规定分离要求为D x 、w x 。
如进料分别为1F x 、2F x 时，其相应的最⼩回流⽐分别为1min R 、2min R 。
当21F F x x >时，则（）。
AA ．2min 1min R R <；B ．2min 1min R R =；C ．2min 1min R R >；D ．min R 的⼤⼩⽆法确定12．精馏的操作线为直线，主要是因为（）。
化工原理复习必看 第9章_液体精馏(定稿)
第9章液体精馏知识要点液体精馏是将挥发度不同的组分组成的混合液，在精馏塔中同时进行多次部分气化和部分冷凝，使其实现高纯度分离的过程。
实现精馏需要3个条件：①设备条件：精馏塔；②回流条件：塔底气相回流，塔顶液相回流；③相平衡条件：组分的挥发度有差异。
本章讨论重点为双组分精馏过程的计算，主要应掌握的内容包括：相平衡关系的表达和应用；精馏塔的物料衡算和操作关系；回流比的确定；理论板数的求法；影响精馏过程主要因素的分析等。
本章主要知识点间的联系图见下：图9-1 液体精馏一章主要知识点联系图1. 二元物系的气液相平衡关系气液相平衡是蒸馏过程的热力学基础，传质的极限状态。
根据相平衡可以判断过程进行的可能性。
(1) 恒压下二元物系气液相平衡的特点●液相组成与温度一一对应⇔x=f(t)●气相组成与温度一一对应⇔y= f(t)●气液两相组成一一对应⇔y=f(x)(2) 理想物系含义：指由理想气体与理想溶液构成的物系。
它满足理想气体状态方程、道尔顿分压定律和拉乌尔定律。
拉乌尔定律相对挥发度/1/1A A A B B B p x y xp x y xναν-===⋅- (9-1)11y xy xα-=⋅- (气相服从道尔顿分压定律) 相对挥发度α愈是大于1 ，则y 愈是大于x ，物系愈容易分离。
● 泡点方程x -toB ooA Bp p x p p -=- (9-2) ● 露点方程y -to A BA A Bp p p y p p p -=⋅- (9-3) ● 相平衡方程y-x()11xy xαα=+- (9-4)● t -y (x )相图两端点A 与B ：端点A 代表纯易挥发组分A(x =1)，端点B 代表纯难挥发组分B(x =0)。
两线：t -x 线为泡点线，泡点与组成x 有关；t-y 线为露点线，露点与组成y 有关。
3区：t -x 线以下为过冷液体区；t-y 线以上为过热蒸汽区；在t-x 与t -y 线之间的区域为气液共存区，只有体系落在气液共存区才能实现一定程度的分离。
化工原理-14-第九章-蒸馏-习题
解：①未漏气
P
p
0 A
x
A
p
0 B
x
B
p
0 A
x
A
p
0 B
1 xA
则： xA
P pB0
p
0 A
pB0
A、B饱和蒸气压通过安托因公式计算，查表得：
乙苯 苯乙烯
A 9.3993 9.3991
B 3279.47 3328.57
C -59.95 -63.72
3
ln p0 A B T C
式中p0单位：bar；T的单位K
V ' xe2 xW
0.2 0.05
24
皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
• 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
• 1、早期皮肌炎患者，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
W2
两阶段总平均组成：
yT
W1x1 W3 x3 W1 W3
x1
W3 W1
x3
1 W3
0.6 0.7 0.5297 1 0.7
0.764
W1
12
结论：在馏出率相等的条件下，简单蒸馏所得到的馏出物的浓 度高于平衡蒸馏。这是因为平衡蒸馏所得到的全部馏出物皆与 残余浓度（x=0.5389）成平衡，而简单蒸馏所得的大部分馏出 物（第一阶段得到的馏出物）是与组成较高的液体成平衡，只 有较少部分（第二阶段得到的馏出物）与浓度低于0.5389的液 体成平衡的缘故。由此可见，平衡蒸馏虽然实现了过程的连续 化，但同时也造成了物料的返混，其分离效果不如间歇操作的 简单蒸馏。
化工原理第九章液体精馏
FiF Li V I Li VI
由恒摩尔假定，不同温度和组成的饱和液体焓i和汽 化潜热均相等。
20
联立上二式，得 定义：
L L I iF F I i
q
I iF分子：1kmol原料变成饱和蒸气所需的热 I i 分母：原料的摩尔汽化热
可得
L L qF
V V (1 q)F
q为加料热状态参数 q＝0，饱和气体（露点）；q＝0，饱和液体（泡点） q<0，过热蒸气；0<q<1，气液两相，q>1，冷液
不管加料板上状态如何，离开加料板的两相温度相
等，组成互为平衡。
V,I,ym
L,i,xm-1
物料衡算式
F,iF,xF
FxF V ym1 Lxm1 Vym Lxm 相平衡方程
ym f (xm )
3）精馏段和提馏段流量的关系
V’,I,ym+1
L’,i,xm
列加料板物料和热量衡算式
F LV LV
临界压强时，气液共存区 缩小，分离只能在一定范 围内进行，不能得到轻组 分的高纯度产品。
8
9.3 平衡蒸馏和简单蒸馏
D
9.3.1 平衡蒸馏
令W q, F
则D 1q F
物料衡算：F xF D y W x
F
F DW
xF
联立得：y q x xF q 1 q 1
热量衡算：忽略组成对比热影响，
2)对理想物系
A / B
pA / xA pB / xB
p
0 A
xA
/
xA
pB0 xB / xB
pA0
pB0
3)对物系相对挥发度 1和相差2 不大
m
1 2
(1
蒸馏
FiF V ' I Li VI L'i
F V 'L V L'
加料板（2）
L'L I iF
F I i
若定义：
q
L'L F
1koml原料变成饱和蒸汽 原料的摩尔汽化潜热
可得：L‘=L+qF V=V’+(1-q)F
q线方程
在进料板上，同时满足精馏段和提馏段的物料衡算， 故两操作线的交点落在进料板上。当q为定值，改变塔操 作的回流比时，两操作线交点轨迹即q线。联立两操作线 方程式的进料线方程。
第五章
蒸馏
第一节 概 述
一、蒸馏操作在化工生产中的应用 用于均相液 体混合物的分离，以达到提纯或回收某组分的目 的。 二、蒸馏分离的依据 蒸馏过程是利用流体混合 物中各组分挥发能力的差异，则将混合物进行分 离的单元操作。 三、蒸馏的分类
1、按操作方式：间歇蒸馏和连续蒸馏。 2、按蒸馏方法：简单蒸馏、平衡蒸馏(闪蒸) 精馏、特殊精馏。
F,iF,xF
ym,I,V
加料板（1）
xn-1,i,L
ห้องสมุดไป่ตู้
1.加料的热状态：五种
第 2.理论板加料
m 料衡算式：
块 板
FxF V ' ym1 Lx m1 Vym L' xm
ym+1,I,V' xm,i,L'
单板物料与热量衡算
相平衡方程： ym f (xm ) 3.精馏段与提馏段的两 相物流关系
恒摩尔流假定成立的条件 (1)各组分的摩尔气化潜热相等。 (2)气液接触时因温度不同而交换的显热可以 忽略。 (3)塔设备保温良好，热损失可以忽略不计。
化工原理 第9章 液体精馏 典型例题题解(2)
yn1
R x x D 第2段：操作线方程 R1 R1 Wxw L xn 得：所需理论板10块，自顶数第5块进料。 V V
2段
W , xw
例：2000年华东理工大学硕士入学考试试题
用连续精馏塔分离某双组分混合液，混合液中含易挥发组分 xF=0.4（摩尔分率，下同），原料以饱和液体状态加入塔中部，塔 顶全凝，泡点回流。操作条件下物系的相对挥发度α=2 . 5 ，要求 塔顶产品浓度xD=0.8 ，塔顶易挥发组分的回收率η=0. 9 。塔釜间接 蒸汽加热。试求：（1）完成上述分离任务的最小回流比；
W , xw
第2段：操作线方程
V ' ' y F1 x f 1 L' ' x Dx D
Dx D Fx f L' ' y x V '' V ''
Wxw L 第3段：操作线方程 yn1 xn V V 得：所需理论板8块，自顶数第3块为F1进料，第6块 为F2进料。
（2）将两股原料混合后在其泡点下进入相应浓 度的塔板上 两股原料混合后的组成xf F、q=1
y1
V0
L0
D
xD
xD
V
L
F
结论：冷回流时精馏段的操作线方程形式不变。
例： 有两股原料，一股为100kmol/h含苯0.6（摩尔分率，下同）和含甲苯0.4的 混合液。另一股为100kmol/h含苯0.2（摩尔分率，下同）和含甲苯0.8的混合液。 拟用精馏操作进行分离，要求馏出液含苯0.9 ，釜液含苯0.05 。塔顶设全凝器， 塔釜为水蒸气间接加热。操作回流比为2 。问下述两种方案哪种方案所需的理论 板数少？（1）两股原料分别在其泡点下进入相应浓度的塔板上； （2）将两股原料混合后在其泡点下进入相应浓度的塔板上。 解： （1）两股原料分别在其泡点下进入相应浓度的塔板上
化工原理 第9章 液体精馏 典型例题题解(1)
第9章 精馏 典型例题例1：逐板法求理论板的基本思想有一常压连续操作的精馏塔用来分离苯-甲苯混合液，塔顶设有一平衡分凝器，自塔顶逸出的蒸汽经分凝器后，液相摩尔数为汽相摩尔数的二倍，所得液相全部在泡点下回流于塔，所得汽相经全凝器冷凝后作为产品。
已知产品中含苯0.95（摩尔分率），苯对甲苯的相对挥发度可取为2.5 。
试计算从塔顶向下数第二块理论板的上升蒸汽组成。
解: 884.095.05.15.295.05.115.20000=⨯-=→=+=x x x x y DR=L/D=2905.03/95.0884.0323/95.032:11=+⨯=+=+y x y n n 精馏段方程845.03/95.0793.032793.0905.05.15.2905.05.15.22111=+⨯==⨯-=-=y y y x例2：板数较少塔的操作型计算拟用一 3 块理论板的（含塔釜）的精馏塔分离含苯50%（摩尔分率，下同）的苯-氯苯混合物。
处理量F=100 Kmol/h ，要求 D=45 Kmol/h 且 x D >84%。
若精馏条件为：回流比R=1 ，泡点进料，加料位置在第二块理论板，α=4.10 ，问能否完成上述分离任务？ 解：W=55kmol/h精馏段操作线方程：y n+1=0.5x n +0.42提馏段的操作线方程：Fq D R Wx x F q D R qFRD y w )1()1()1()1(--+---++=将相关数据代入得提馏段操作线方程：134.061.1-=x y 逐板计算：y 1=x D =0.84y 2=0.5×0.56+0.42=0.7057.0134.036.061.13=-⨯=y.22.05584.04550=⨯-=-=WDx Fx x Df w ()56.084.01.31.484.01111=⨯-=--=y y x αα36.07.01.31.470.02=⨯-=x22.024.057.01.31.457.03≥=⨯-=x所以不能完成任务。
第九章 液体精馏-第二节 双组分溶液的气液相平衡
二
PA = P x Aγ A
0 A
PB = P x B γ B
0 B
西北大学化工原理
γ A , γ B 分别为组分A,B的活度系数,它与组成有关
当总压不太高时,汽相仍服从道尔顿定律.
P x Aγ A yA = P
0 A
西北大学化工原理
某些溶液和理想溶液比具有较大的正负差, 具有正偏差的溶液 一般正偏差：pA>pA理， pB>pB理。
2 非理想气体
在高压、低温下进行蒸馏操作时,物系的汽 相与理想气体偏差很大。对实际气体的非理想 性的修正,可查阅有关参考书。
3 总压对相平衡的影响 P升高,泡点t 升高,各组分间挥发度的差异减小,分离 较困难。
西北大学化工原理
p3 > p2 > p1
压力增加，平衡线靠近对角线，分离难度大
西北大学化工原理
平衡物系涉及到参数 t , P , y , x . (利用归一条件) 对双组分物系，一相中某一组分的摩尔分率确定后，另一组分 的摩尔分率也随之而定。则P , t 和组成三个参数中若规定两 个，其余的则不能任意给定。
蒸馏操作在操作之前先要确定操作压力P,（一般为常 压）此时F=1，若 t 一定，组成便随着之确定。即P一定 时， t x； x y（一一对应的关系）.
西北大学化工原理
2. 拉乌尔定律
描述的是：理想溶液某一组分在汽相中 的分压和该组分在液相中的浓度的关系。
y A yB
x A xB
P = f ( A)(t )
0 A
B = PB0 x B
PA0 , PB0 − −在溶液温度 (t)下纯组分 A, B的饱和蒸汽压 PB0 = f ( B )(t )
化工原理-蒸馏
第六章 蒸 馏1、质量分数与摩尔分数的相互换算：（1） 甲醇-水溶液中，甲醇（CH 3OH ）的摩尔分数为0.45，试求其质量分数。
（2） 苯-甲苯混合液中，苯的质量分数为0.21，试求其摩尔分数。
解：（1）因为 x A =0.45所以（2）因为 w A =0.21所以2、在压强为101.3kPa 下，正己烷-正庚烷物系的平衡数据如下：t,℃ 30 36 40 46 50 56 58 x 1.0 0.715 0.524 0.374 0.214 0.091 0 y1.00.8560.7700.6250.4490.228试求：（1）正己烷组成为0.5（摩尔分数）的溶液的泡点温度及其平衡蒸汽的组成；（2）将该溶液加热到45℃时，溶液处于什么状态？各相的组成是多少？（3）将溶液加热到什么温度才能全部气化为饱和蒸汽？这时蒸汽的组成是多少？解：由所给平衡数据做t-x-y 图（见本题附图）。
（1）当x A =0.5时，由图中读得泡点温度t s =41℃，其平衡瞬间蒸汽组成y A =0.75；（2）当t =45℃时，溶液处于气液共存状态，此时x A ‘=0.38 ，y A ’=0.64 ； （3）由图知，将溶液加热到49℃时，才能全部汽化为饱和蒸汽，蒸汽组成为0.5 。
3、在常压下将某原料液组成为0.6（易挥发组分的摩尔分数）的两组分溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3，试求两种情况下的釜液和馏出液组成。
假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y =0.46x +0.549 。
解：（1）简单蒸馏时 因为 D /F =1/3 所以 W /F =2/3 将y =0.46x +0.549直接代入式（6-20）593.018)45.01(3245.03245.0=⨯-+⨯⨯=+=BB AA AA A Mx Mx M x w 239.092/)21.01(78/21.078/21.0///=-+=+=BB A A AA A Mw Mw M wx解之x w =0.498由式（6-22）其中所以（2）平衡蒸馏时 由Fx F =Dy +Wx得与y =0.46x +0.549 联立求解，得到x =0.509 ，y =0.7834、在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四氯化碳所组成的混合液。
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第9章蒸馏1．在苯-甲苯的精馏中，（1）已知塔顶温度为82℃，塔顶蒸气组成为苯0.95，甲苯0.05（摩尔分数），求塔顶操作压力；（2）若塔顶压力不变而塔顶温度变为85℃，求塔顶蒸气的组成。
已知苯和甲苯的蒸气压方程分别如下：其中压强的单位为kPa，温度的单位为℃。
解：（1）由蒸气压方程求82℃时苯和甲苯作为纯组分时的蒸气压：由露点方程：①②联立求解式①、式②两式可得：x＝0.880p＝99.67kPa（2）由蒸气压方程求85℃时苯和甲苯作为纯组分时的蒸气压：由泡点方程求液相组成：由露点方程求气相组成：2．苯-甲苯混合液（理想溶液）中，苯的质量分数＝0.3。
求体系总压分别为109.86kPa 和5.332kPa时的泡点温度和相对挥发度，并预测相应的气相组成。
（蒸气压方程如上题所示）解：将苯的质量分数转化为摩尔分数：（1）总压为109.86kPa时试差：设泡点温度为100℃，由蒸气压方程求得：由泡点方程计算苯的摩尔分数：计算值与假定值足够接近，以上计算有效，溶液泡点温度为100℃。
相对挥发度：由相平衡方程预测气相组成：（2）总压为5.332kPa时，同理，可以试差求得体系的泡点温度为20℃。
在试差过程中已求得20℃苯的饱和蒸气压为：由露点方程求气相组成：相对挥发度：3．某混合液含易挥发组分0.30（摩尔分数，下同），以饱和液体状态连续送入精馏塔，塔顶馏出液组成为0.93，釜液组成为0.05。
气、液相在塔内满足恒摩尔流假定条件。
试求：（1）回流比为2.3时精馏段的液-气比和提馏段的气-液比及这两段的操作线方程；（2）回流比为4.0时精馏段的液-气比和提馏段的气-液比。
解：塔顶产品的采出率：（1）R＝2.3时，精馏段液气比：精馏段操作线方程：将R＝2.3、代入得：y＝0.697x＋0.282泡点进料，q＝1提馏段气液比：提馏段操作线方程：将D/F＝0.284、R＝2.3及代入上式可得y＝1.764x－0.038（2）R＝4时，精馏段液气比：提馏段的气液比为：4．某二元混合物以10kmol/h 的流量连续加入某精馏塔，塔内气、液两相满足恒摩尔流假定。
第2讲9.3平衡蒸馏和简单蒸馏平衡蒸馏过程的计算、简单蒸
2、平衡蒸馏的热量衡算 首先确定原料加热温度T 已知：F、xf 、to ，规定 y 或者 x ，即规定了 te 总物料降温的显热=部分物料汽化的潜热
kmol / s
te
器闪 蒸
te为闪蒸温度，1-q为汽化率，r为te下的
汽化潜热。
解决问题的过程中，用到 过程特征方程：
其作用等价于一次平衡蒸馏
2018/8/5
若 : xF y0 , te 2 te1 , 则分离效果？第 9 章 液体精馏 11
若 : xF y0 , te 2 te1 , 则分离效果？
TB ,b
TA,b
2018/8/5
第 9 章 液体精馏
9.3完
12
2、 指 定 了 x（ 或 者 y) te q 由e点 和f点 得 到 斜 率 ， 即 的 值 q和1 q q 1
2018/8/5 第 9 章 液体精馏 5
9.3.2 简单蒸馏
简单蒸馏的流程
简单蒸馏的原理
x
xf
随着蒸馏时间的延长，釜内的泡点温度升高，釜内液相组成减小，相应地蒸汽的 组成减小。
2018/8/5
第 9 章 液体精馏
1
9.3 平衡蒸馏和简单蒸馏 9.3.1 平衡蒸馏
平衡蒸馏的流程 平衡蒸馏分离的原理
2018/8/5
第 9 章 液体精馏
2
平衡蒸馏的数学描述 1、物料衡算
F D W Fx f Dy Wx
kmol / s
te
闪 蒸 器
D xf x F y x xf x y x
2018/8/5 第 9 章 液体精馏 9
y 2 x 2.10
化工原理 第9章 液体精馏 典型例题题解(1)
第9章 精馏 典型例题例1：逐板法求理论板的基本思想有一常压连续操作的精馏塔用来分离苯-甲苯混合液，塔顶设有一平衡分凝器，自塔顶逸出的蒸汽经分凝器后，液相摩尔数为汽相摩尔数的二倍，所得液相全部在泡点下回流于塔，所得汽相经全凝器冷凝后作为产品。
已知产品中含苯0.95（摩尔分率），苯对甲苯的相对挥发度可取为2.5 。
试计算从塔顶向下数第二块理论板的上升蒸汽组成。
解: 884.095.05.15.295.05.115.20000=⨯-=→=+=x x x x y DR=L/D=2905.03/95.0884.0323/95.032:11=+⨯=+=+y x y n n 精馏段方程845.03/95.0793.032793.0905.05.15.2905.05.15.22111=+⨯==⨯-=-=y y y x例2：板数较少塔的操作型计算拟用一 3 块理论板的（含塔釜）的精馏塔分离含苯50%（摩尔分率，下同）的苯-氯苯混合物。
处理量F=100 Kmol/h ，要求 D=45 Kmol/h 且 x D >84%。
若精馏条件为：回流比R=1 ，泡点进料，加料位置在第二块理论板，α=4.10 ，问能否完成上述分离任务？ 解：W=55kmol/h精馏段操作线方程：y n+1=0.5x n +0.42提馏段的操作线方程：Fq D R Wx x F q D R qFRD y w )1()1()1()1(--+---++=将相关数据代入得提馏段操作线方程：134.061.1-=x y 逐板计算：y 1=x D =0.84y 2=0.5×0.56+0.42=0.7057.0134.036.061.13=-⨯=y.22.05584.04550=⨯-=-=WDx Fx x Df w ()56.084.01.31.484.01111=⨯-=--=y y x αα36.07.01.31.470.02=⨯-=x22.024.057.01.31.457.03≥=⨯-=x所以不能完成任务。
新版化工原理习题答案第九章蒸馏
第九章 蒸馏1．在密闭容器中将A 、B 两组分的理想溶液升温至82 ℃，在该温度下，两组分的饱和蒸气压分别为*A p = kPa 及*B p ＝ kPa ，取样测得液面上方气相中组分A 的摩尔分数为。
试求平衡的液相组成及容器中液面上方总压。
解：本题可用露点及泡点方程求解。
()()()()95.085.416.10785.416.107总总*B*A 总*B 总*A A 总*AA =-=--==p p p p p p p p x p p y － 解得 76.99＝总p kPa8808.085.416.10785.4176.99*B*A *B =--=--=p p p p x 总本题也可通过相对挥发度求解571.285.416.107*B *A ===p p α由气液平衡方程得()()8808.095.01571.295.095.01=-+=-+=y y y x α()()[]kPa 76.99kPa 8808.0185.418808.06.1071A *BA *A =-+⨯=-+x p x p p ＝总 2．试分别计算含苯（摩尔分数）的苯—甲苯混合液在总压100 kPa 和10 kPa 的相对挥发度和平衡的气相组成。
苯（A ）和甲苯（B ）的饱和蒸气压和温度的关系为24.22035.1206032.6lg *A +-=t p58.21994.1343078.6lg *B +-=t p 式中p ﹡的单位为kPa ，t 的单位为℃。
苯—甲苯混合液可视为理想溶液。
（作为试差起点，100 kPa 和10 kPa对应的泡点分别取94.6 ℃和31.5 ℃）解：本题需试差计算 （1）总压p 总＝100 kPa 初设泡点为94.6℃，则191.224.2206.9435.1206032.6lg *A =+-=p 得 37.155*A =p kPa同理 80.158.2196.9494.1343078.6lg *B =+-=p 15.63*B =p kPa4.03996.015.6337.15515.63100A ≈=--=x或 ()kPa04.100kPa 15.636.037.1554.0=⨯+⨯＝总p则 46.215.6337.155*B *A ===p p α 6212.04.046.114.046.2)1(1=⨯+⨯=-+=x x y αα（2）总压为p 总＝10 kPa通过试差，泡点为31.5℃，*A p =，*B p ＝203.3313.502.17==α 681.04.0203.214.0203.3=⨯+⨯=y随压力降低，α增大，气相组成提高。
蒸馏
蒸馏化工生产中经常要处理由若干组分所组成的混合物，其中大部分是均相物系。
生产中为了满足贮存、运输、加工和使用的要求，时常需要将这些混合物分离成为较纯净或几乎纯态的物质或组分。
蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作。
这种操作是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以实现分离的目的。
它是通过液相和气相间的质量传递来实现的。
蒸馏过程可以按不同方法分类。
按照操作方式可分为间歇和连续蒸馏。
按蒸馏方法可分为简单蒸馏、平衡蒸馏（闪蒸）、精馏和特殊精馏等。
当一般较易分离的物系或对分离要求不高时，可采用简单蒸馏或闪蒸，较难分离的可采用精馏，很难分离的或用普通精馏不能分离的可采用特殊精馏。
工业中以精馏的应用最为广泛。
按操作压强可分为常压、加压和减压精馏。
按待分离混合物中组分的数目可以分为两（双）组分和多组分精馏。
因两组分精馏计算较为简单，故常以两组分溶液的精馏原理为计算基础，然后引申用于多组分精馏的计算中。
在本章中将着重讨论常压下两组分连续精馏。
蒸馏在化学工业中应用十分广泛，其历史也最为悠久，因此它是分离（传质）过程中最重要的单元操作之一。
在前面我们已经知道，蒸馏是气液两相间的传质过程,因此常用组分在两相中的浓度(组成)偏离平衡的程度来衡量传质推动力的大小。
传质过程是以两相达到相平衡为极限的。
由此可见，气液相平衡关系是分析蒸馏原理和进行设备计算的理论基础，故在讨论精馏过程的计算前，首先简述相平衡关系。
相平衡是《物理化学》课程的基本内容，本章侧重于论述其在化学工程中的应用，且讨论的只限于两组分理想溶液。
本节包含四个部分的内容：拉乌尔定律相律相图相对挥发度。
拉乌尔定律根据溶液中同分子间的与异分子间的作用力的差异，可将溶液分为理想溶液和非理想溶液两种。
实验表明，理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律(Raoult's Law)，即:式中溶液上方组分的平衡分压，Pa；同温度下纯组分的饱和蒸气压,Pa；(下标A表示易挥发组分、B表示难挥发组分)通常略去上式中的下标，习惯上以线ｘ表示液相中易挥发组分的摩尔分率，以（1-ｘ）表示难挥发组分的摩尔分率；以ｙ表示气相中易挥发组分的摩尔分率，以（1-ｙ）表示难挥发组分的摩尔分率。
蒸馏
q 线方程或进料方程： y q x xF
q 1 q 1
，代表两操作线交点的轨迹方程，是通过点（xF，xF）
的直线，其斜率为 q 。图解理论板层数的方法称为麦克布－蒂利法，简称 M-T 法。
q 1
有时从塔顶出来的蒸气先在分凝器中部分冷凝，冷凝液作为回流，未冷凝的蒸气再用全凝器 冷凝，凝液作为塔顶产品。因为离开分凝器的气相与液相可视为互相平衡，故分凝器也相当于一 层理论板。此时精馏段的理论板层数应比相应的梯级数少一。
精馏塔内装有若干层塔板或填充一定高度的填料，还需要塔底再沸器和塔顶冷凝器。再沸器
的作用是提供一定量的上升蒸气流，冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的液相回流，
因而精馏塔能连续稳定地进行。
n 层塔板附近（上层 n-1；下层 n+1）：tn+1>tn-1；xn<xn-1；yn>yn+1 。即离开第 n 板的液相中易 挥发组分的浓度较加入该板时的减低，而离开的气相中易挥发组分浓度又较进入的增高。
90
t
2
J
80 t
1
A
70
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
x
y
1
1
成大于液相组成。若汽、液两相组成相同，则气相露点温度总是大于液相的泡点温度。
x－y 图 对于大多数溶液，两相达到平衡时，y 总是大于 x，故平衡线位于对角线上方，平衡
线偏离对角线愈远，表示该溶液愈易分离。实际溶液中以正偏差溶液为多。
就被唯一地确定了。
所谓理想物系是指（1）液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律；（2）气相为理想气体，遵循道尔
蒸馏
现场
32
连续精馏流程图
组成：
塔体、塔板(填料)、再沸器、 冷凝器
温度分布规律
塔底温度最高，越往上温度 越低，塔顶温度最低。
气液组成的变化规律
越往上易挥发组分含量越高， 越往下难挥发组分含量越高。
理论板
离开塔板的气液两相达到平 衡状态且液相组成均匀一致 时，该塔板称为理论板。
演示
37
xn
xn 1 yn 1 yn
第四节 双组分连续精馏计算
38
物料衡算
F—原料(液)摩尔流量，kmol/h； D—馏出液摩尔流量，kmol/h； W—釜残液摩尔流量，kmol/h； 总物料衡算 易挥发组分的物料衡算
D xD F xF
F D W
D F ( xF xW ) xD xW
连续精馏流程图
35
动画演示
36
塔板的作用
以第n层板为例来说明塔板的作用， 其上为第n-1层板，其下为第n+1层 板。 来自n-1层板组成为xn-1 的液体与来 自n+1层板组成为yn+1的蒸汽在第n层 板上接触。 由于xn-1 与yn+1 不平衡，而且蒸汽的 温度（tn+1 ）比液体的温度（tn-1 ） 高，所以，组成为yn+1 的蒸汽在第n 层板上部分冷凝，并使xn-1的液体部 分汽化。
0 A
0 B
22
气液相平衡方程 （相对挥发度α表示）
当压力不太高时，根据分压定律有：
A pA / x A B pB / x B
yA xA 1 xA 1 yA
p yA / x p yB / x
A B
x y 1 ( 1) x
化工原理--第九章 蒸馏
p
* A
p
* B
107.6 2.571 41.85
由气液平衡方程得
x
y
y
1
y
0.95
0.95
2.5711
0.95
0.8808
p
总＝p
* A
xA
p
* B
1
xA
107.6 0.8808
41.851
0.8808kPa
99.76kPa
解：（1）平衡蒸馏（闪蒸）
依题给条件 q 1 0.44 0.56
则
y q x xF 0.56 x 0.55 1.25 1.273x
q 1 q 1 0.56 1 0.56 1
由平衡方程 y 0.46x 0.549
联立两方程，得 y = 0.735， x = 0.4045
（3）两操作线交点的坐标值 xq 及 yq 联立操作线及 q 线两方程，即
y 0.75x 0.238
y 2 3x
解得 xq = 0.4699 及 yq = 0.5903
（4）提馏段操作线方程 其一般表达式为
y
q n, L q n, V
x
qn,W q n, V
xW
式中有关参数计算如下：
差异。饱和蒸气进料 V′最小。
7．在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为 50 kmol/h，要求馏出液
中易挥发组分的收率为 94％。已知精馏段操作线方程为 y = 0.75x+0.238；q 线方程为 y = 2-3x。
化工原理学--蒸馏
化工原理学–蒸馏引言蒸馏是化工过程中常用的一种分离技术，通过对混合物进行加热使其产生蒸汽，再将蒸汽冷凝得到纯净物质的方法。
在化工领域，蒸馏广泛应用于石油和化学工业中，用于分离液体混合物中的组分。
蒸馏原理蒸馏是基于物质的不同沸点而进行的分离技术。
在一种混合物中，不同成分具有不同的沸点，通过加热可以将低沸点成分转变为蒸汽，然后再通过冷凝将蒸汽转变为液体，从而实现纯度较高的分离。
在蒸馏过程中，需要一个蒸馏塔来进行操作。
蒸馏塔通常由一个加热器、塔板和冷凝器组成。
混合物首先被加热，在塔板上产生蒸汽。
蒸汽在塔板上与冷凝液进行接触，使其冷凝并收集。
这样，高沸点成分留在塔板上，而低沸点成分则以蒸汽的形式进入上层。
通过逐层重复这个过程，可以实现对混合物中各成分的分离。
蒸馏的分类蒸馏可以根据不同的条件和原理进行分类。
常见的蒸馏方法包括常压蒸馏、减压蒸馏、真空蒸馏等。
1.常压蒸馏：常压蒸馏是在常压条件下进行的蒸馏过程。
常压蒸馏适用于沸点较低的液体混合物，其中低沸点成分可以轻松转化为蒸汽。
2.减压蒸馏：减压蒸馏是在降低环境压力的条件下进行的蒸馏过程。
通过降低环境压力，可以使高沸点成分在较低温度下转化为蒸汽，从而减少热量的需求。
3.真空蒸馏：真空蒸馏是在低于大气压的条件下进行的蒸馏过程。
真空蒸馏适用于高沸点液体或易分解的物质，可以避免在较高温度下进行加热，从而减少热敏感成分的损失。
蒸馏的应用蒸馏作为一种常用的分离技术，广泛应用于石油炼制、化学工业、食品工业等领域。
1.石油炼制：蒸馏在石油炼制过程中起到了至关重要的作用。
通过蒸馏，可以将原油中的各种成分分离出来，例如汽油、柴油、润滑油和残渣等。
这种蒸馏过程被称为石油精馏。
2.化学工业：在化学工业中，蒸馏被广泛用于分离和纯化化学品。
例如，通过蒸馏可以从反应产物中分离出目标产品，并去除杂质。
3.食品工业：蒸馏也在食品工业中得到应用。
例如，酿酒过程中的蒸馏可以用于分离酒精和水，从而提高酒精的浓度。
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特点7Fra bibliotek结构和原理8
经济性
9
3、太阳能蒸馏器的性能评价
评价指标
日产水率（kg/m2· day）
效率
单位面积蒸发传热速率 太阳辐射强度
10
4、蒸馏过程分析
11
1、
过程描述
12
2、
13
qc 、qe 、 qk ？ 如何确定 qr 、
14
3、qr
15
16
4、qc
17
太阳能热转换原理
第九章
太阳能蒸馏
1
第一节 太阳能蒸馏的实用意义
1、地球水资源的概况
总量情况
淡水资源情况
2
淡水供应现状
3
含盐度对饮用水的影响
海水淡化的方法
缺点
4
用太阳能淡化海水的优点
5
第二节 盘形太阳能蒸馏器的原理 及其效率
1、太阳能蒸馏的历史
6
2、盘形太阳能蒸馏器的概念
18
修正
19
饱和水蒸气压的确定
20
5、qe
21
6、qk
22
7、qga 的确定
23
24
影响蒸馏效果的因素
1 提高 qe
25
26
２ 减小底槽热容量
27
限制水层厚度的因素
28
５、太阳能蒸馏的理想效率
29
未计入的能量损失项
30
太阳能在通常的盘形蒸馏器中的分配
31
第三节 其它形式的太阳能蒸馏器
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
多次效应蒸馏器的性能提升效果
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