制药化工原理课件2012-第08章 蒸馏
化工原理蒸馏培训课件
化工原理蒸馏培训课件一、蒸馏的基本原理蒸馏是一种常用的分离技术，广泛应用于化工领域。
其基本原理是利用液体的沸点差异，在加热的作用下将混合物中不同沸点的组分分别蒸发和凝结，以实现组分的分离。
在化工生产中，蒸馏通常用于从混合物中提取所需组分，去除杂质或回收溶剂等目的。
二、理想蒸馏和精馏1. 理想蒸馏理想蒸馏是指在无限理论塔板的情况下进行的蒸馏过程。
在理想蒸馏中，混合物在蒸发和凝结过程中可视为处于平衡状态，而且不发生任何物质的扩散和混合。
实际上，理想蒸馏是无法实现的，但它为我们理解蒸馏过程提供了一个很好的模型。
2. 精馏精馏是在实际工业生产中常用的一种蒸馏方法。
在精馏过程中，通过设计和优化塔板的结构和操作条件，以增加蒸发和凝结的效果，使得混合物能够在塔板之间进行多次蒸馏、凝结和液相循环，从而实现更好的分离效果。
三、蒸馏塔的结构和工作原理蒸馏塔是蒸馏过程中最常用的设备之一。
其基本结构包括进料管、塔板、塔板间隔板、冷凝管和顶部和底部的收集器。
蒸馏塔的工作原理是将混合物从塔底加热，将蒸发气体和液相分离，然后通过塔板和间隔板的作用，在各塔板之间进行多次蒸馏和凝结，最后从顶部收集纯净组分。
四、蒸发和凝结的影响因素蒸馏过程中，蒸发和凝结过程的效果直接影响着分离效果和产品纯度。
以下是影响蒸发和凝结的几个主要因素：1. 温度温度是影响蒸发和凝结的关键因素。
通过调节加热温度和冷却温度，可以控制蒸发和凝结的速率和效果，从而实现理想的分离效果。
2. 压力压力对蒸发和凝结的影响与温度相似。
通过调节系统的压力，可以改变组分的沸点和凝结点，从而影响蒸发和凝结的过程和效果。
3. 塔板结构塔板的结构和设计对蒸发和凝结过程有着重要影响。
合理设计的塔板可以提高传质效率，增加蒸发和凝结的表面积，进而提高分离效果。
4. 入料速度和塔底温度入料速度和塔底温度会影响塔内液相的循环和分布。
合理控制入料速度和塔底温度可以提高蒸发效果，减少不良组分的凝结。
化工原理蒸馏.ppt
p
0 A
＝116.9kPa，
pB0＝45.8 kPa。求得
xA
P pB0
p
0 A
pB0
0.78 0.8
重设t＝84.5 ℃，重复上述计算，可得 pA0＝115.2 kPa，
p
0 B
＝45
kPa，求得
xABiblioteka P pB0p0 A
pB0
0.802 0.8
说明所设温度正确，且 p＝A0 115.2kPa，故 y 0.9
液体的蒸 馏
——沸点不同的液体混合物的分离
混合物的分类： 非均相物系(气固相混合物) 均相物系(液体混合物、气体混合物等)
均相物系分离的条件： 依据物系中不同组分之间的某些性质差异。
传质分离过程的概念： 将物质在相间的转移过程称为传质(分离)
过程。 常见的传质分离过程有精馏、吸收、萃取等。
蒸馏分离的对象：液体混合物的分离 利用被分离液体之间挥发度的差异， 采用加热的方式 在一定范围遵循拉乌尔定律
xA
P
p
0 B
p
0 A
p
0 B
0.26
yA
p
0 A
P
xA
0.46
已知双组分混合液中，苯(A)占80％，甲苯占20％(摩尔百
分率)。试求常压下与该液相相平衡的汽相组成及温度。苯、
甲苯的饱和蒸汽压可按上例中的Antoine公式计算。
解：由已知x＝0.8，P＝101.3 kPa，汽相平衡组成可利用
蒸馏过程的特点：
10 蒸馏过程 将液体溶液加热至沸腾，液体便汽化，由于溶液
中各组分的挥发性不同，即蒸汽压不同，产生的所 相与液相组成便不同，易挥发的组成较多地进入气 相，而难挥发组分则较多的留在液相，于是，由原 来单一的液体溶液分成接触的浓度不同的汽液两 相，——这样便实现了组份的初步分离——这种分 馏原理叫蒸馏原理，根据蒸馏原理而设计的各种分 离操作都属于蒸馏过程，常见的的蒸馏过程有闪蒸， 简单蒸馏、连续精馏和间隙精馏等。
化工原理下册课件蒸馏 (2)课件
《化工原理蒸馏》课件
蒸馏的原理与流程
蒸馏原理
基于不同组分在汽化、冷凝过程中的物理性质差异，通过控制温度和压力，使 不同组分得以分离。
蒸馏流程
包括加热、汽化、冷凝、收集等步骤，通过优化流程参数，提高分离效果和效 率。
蒸馏在化工中的应用
01
02
03
石油化工
蒸馏是石油化工中常用的 分离方法，用于生产汽油 、柴油、煤油等。
02
数学模型通过建立数学方程来描述蒸馏塔内各相之间的传递和
反应过程，以便对蒸馏过程进行模拟和优化。
常见的蒸馏过程数学模型包括质量传递、动量传递和热量传递
03
模型，以及涉及化学反应的模型。
蒸馏过程的模拟软件介绍
01
蒸馏过程的模拟软件是用于模 拟和优化蒸馏过程的计算机程 序。
02
这些软件基于数学模型，通过 数值方法求解描述蒸馏过程的 偏微分方程，以预测蒸馏塔的 操作性能和优化设计。
蒸馏压力也影响蒸馏效率和产品质量。在 高压下，液体沸点升高，可分离沸点更接 近的组分。
蒸馏速率
回流比
蒸馏速率决定了蒸馏过程的效率。过快的 蒸馏速率可能导致产品质量下降，而慢速 蒸馏则可以提高产品质量和分离效果。
回流比是影响蒸馏效率和产品纯度的关键 参数。增大回流比可以提高产品纯度，但 也会增加能耗和操作成本。
新型塔板和填料的应用
采用新型塔板和填料可以提高蒸馏效率和分离效果，降低能耗和 操作成本。
强化传热传质技术
采用强化传热传质技术可以提高蒸馏效率，减小设备体积和操作成 本。
过程集成与优化
通过过程集成与优化，实现蒸馏过程的节能减排和资源高效利用。
04
蒸馏过程的模拟与计算
蒸馏过程的数学模型
01
化工原理蒸馏
化工原理蒸馏
蒸馏是一种重要的化工分离方法，利用物质的不同挥发性使其分离纯化。
蒸馏过程中，液体组分根据其挥发性差异在加热的条件下先蒸发，然后再经过冷凝回收成液体。
在蒸馏过程中，会产生不同的馏分，从而实现物质的分离和纯化。
在蒸馏中，首先将混合物加热至使其中的较易挥发组分蒸发并进入冷凝器，然后通过冷却将其转化为液体并收集。
而不易挥发的组分则在蒸馏瓶中富集，进一步提高纯度。
这样通过连续蒸发和冷凝，直到从混合物中逐渐分离出所需的纯组分。
蒸馏技术在石油、化工、制药等领域具有广泛的应用。
例如在石油炼制过程中，原油经过初次蒸馏分离得到不同沸点范围的馏分，例如天然气、汽油、柴油、液化石油气等。
而在制药过程中，蒸馏被用来纯化药物原料以去除杂质。
蒸馏的效率取决于诸多因素，包括温度、压力、液体性质和设备设计等。
不同的物质对于温度和压力的要求也不同，因此需要根据实际情况进行调整。
同时，蒸馏设备的设计也会影响蒸馏效率，例如塔板和填料的选择。
总之，蒸馏是一种重要的化工分离技术，能够实现混合物中的组分分离和纯化。
它在石油、化工、制药等领域具有广泛应用，并且可以根据具体情况进行调整以达到最佳效果。
化工原理蒸馏PPT课件
1
16
1. 利用饱和蒸气压计算气液平衡关系
在 一 定 的 压 力 下t fx
t gy
? 理想物系
在 一 定 的 温 度 下pAf x 理想物系 pBgx
p
A
pB
ห้องสมุดไป่ตู้
p
0 A
x
A
p
0 B
x
B
拉乌尔定律
理 想 物 系 的 t - x （ y ） 相 平 衡 关 系 ：
对 理 想 物 系 ， 汽 相 满 足 ： P p A p B p0 AxpB 0(1x)
vA
pA xA
vB
pB xB
显 然 对 理 想 溶 液 ， 根 据 拉 乌 尔 定 律 有 ：
Ap0 A，BpB 0
什 么 是 相 对 挥 发 度 ？
相对挥发度
vA vB
pA pB
xA xB
yA yB
xA xB
显然对理想溶液，有：
p
0 A
p
0 B
y x 1( 1)x
8
液体混合物的蒸气压
10
§6.2 双组分溶液的气液相平衡
二元物系汽液相平衡时，所涉及的变量有：
温度t、压力P、汽相组成y、液相组成x等4个。
t, P, y
A
B
f C 2 2 2 2 2 t, x
溶 液 （ A+B）
加热
11
§6.2 二元物系的汽液相平衡
P 一定
B
露点线 汽相区
t-y
t 泡点线 两相区
露点线一定在泡点线上方。 杠杆原理： 力力臂 = 常数
t-x
L1
液相区
0
x 或y
蒸馏课件
蒸馏：将液体部分气化，利用各组分挥发度的不同从 将液体部分气化，
而使混合物达到分离的单元操作。 而使混合物达到分离的单元操作。蒸馏是分离液相混 合物的典型单元操作。 合物的典型单元操作。
易挥发组分：沸点低的组分，又称为轻组分 沸点低的组分， 沸点低的组分 又称为轻组分。 难挥发组分：沸点高的组分，又称为重组分 沸点高的组分， 沸点高的组分 又称为重组分。
冷凝器
冷却水 原料液 蒸汽 蒸馏釜 收集 器
3.简单蒸馏的特点 3.简单蒸馏的特点
间歇操作 塔顶塔底组成不是 一对平衡组成 适合于混合物的粗 分离，特别适合于 沸点相差较大而分 离要求不高的场合， 例如原油或煤油的 初馏。
F,xF
W,x2
D, y
将一定组分的液体加热至泡点以上， 原理：将一定组分的液体加热至泡点以上，使 其部分气化，或者将一定组分的蒸汽冷却至露点以下， 其部分气化，或者将一定组分的蒸汽冷却至露点以下， 使其部分冷凝，两相达到平衡，然后将两相分离。 使其部分冷凝，两相达到平衡，然后将两相分离。此 过程的结果是易挥发组分在气相中富集， 过程的结果是易挥发组分在气相中富集，难挥发组分 在液相中富集。 在液相中富集。
根据道尔顿分压定律， 根据道尔顿分压定律，溶液上方的蒸汽总压为
P = pA + pB = p x + p (1 xA)
0 A A 0 B
P pB xA = 0 0 p A pB
0
（a） ）
当总压P不高时，平衡的气相可视为理想气体，服从道尔 当总压 不高时，平衡的气相可视为理想气体， 不高时
顿分压定律，即
1.蒸馏分离的依据 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：加热苯的。例如：加热苯-甲苯的混合液，使之部分气化， 由于苯的沸点(353K)较甲苯的沸点(383K) 由于苯的沸点(353K)较甲苯的沸点(383K)低，即其 挥发度比甲苯的高，故苯较甲苯易于从液相中气化出 来。若将气化的蒸汽全部冷凝，即可得到苯组成高于 原料的产品，从而使苯和甲苯得以分离。 将沸点低的组分称为易挥发组分或轻组分， 表示。 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， 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 则混合液：A+B
化工原理之蒸馏培训课件
化工原理之蒸馏培训课件1. 蒸馏的基本原理蒸馏是一种通过控制液体的汽化和冷凝来分离混合物的常用技术。
在蒸馏过程中，通过对混合物加热，使其蒸发，然后将蒸汽通过冷凝器冷凝，生成纯净的组分。
1.1 蒸馏的基本过程蒸馏可以分为以下几个基本过程： - 加热：将混合物加热到使其中的易挥发组分蒸发的温度。
-蒸发：易挥发组分随着蒸汽脱离混合物。
- 冷凝：将蒸汽通过冷凝器冷凝成液体。
- 收集：将冷凝后的液体收集。
1.2 蒸馏的作用蒸馏技术可以用于以下几个方面： - 分离纯净组分：通过蒸馏，可以将混合物中的组分分离出来，得到纯净的单一组分。
- 浓缩液体：通过蒸馏，可以将溶液蒸发浓缩，得到更浓的溶液或者固体。
- 去除杂质：通过蒸馏，可以将混合物中的杂质分离出去，得到纯净的物质。
2. 蒸馏的分类根据不同的实际应用和具体工艺条件，蒸馏可以分为以下几种分类：2.1 常压蒸馏常压蒸馏是一种在大气压下进行的蒸馏过程，常用于液体分离和某些化学反应的应用中。
常压蒸馏的特点是操作简单，但分离效果较差。
2.2 精馏精馏是一种利用物料在不同温度下汽化和冷凝的特性进行分离的技术。
精馏相对于常压蒸馏来说，可以得到更高纯度的产品。
精馏过程中，通常会采用多个分馏塔，每个分馏塔的操作压力和温度都不同。
2.3 水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏是一种利用水蒸气的汽化和冷凝过程进行分离的技术。
水蒸气蒸馏广泛应用于精制石油产品、生物制药、食品加工等领域。
水蒸气蒸馏可以提高分离效果，得到更高纯度的产品。
3. 蒸馏的设备和操作在蒸馏过程中，涉及到一些常用的设备和操作方法。
3.1 蒸馏塔蒸馏塔是进行精馏蒸馏的主要设备，常用于分离液体混合物。
蒸馏塔通常由填料层和塔板组成，通过塔板和填料的结构，可以增加液体和气体之间的接触面积，提高分离效果。
3.2 冷凝器冷凝器是将蒸汽冷凝成液体的设备，常用于蒸馏过程中收集纯净组分。
冷凝器通常采用冷却水循环或冷却剂来降低蒸汽的温度并冷却。
蒸馏PPT课件
在100℃时蒸汽压小的高沸点 物质用过热水蒸汽蒸馏。
连续水蒸汽蒸馏及少量物质的蒸馏
分子蒸馏
在实验室中常常需要纯化在 沸点分解而又不能用提取、 结晶、层析来纯化的高沸点 物质。用分子蒸馏可以达到 达个目的，此时物质的沸点 降低200—300℃。分子蒸馏 是减压蒸馏的一种变种，它 在压力不高于0.001毫米汞柱 的条件下进行。
(3)．蒸馏是通过对混合物加热建立汽液两相体系的，汽相还需要再冷 凝液化，因此需要消耗大量的能量(包括加热介质和冷却介质)。另外， 加压或减压，将消耗额外的能量。蒸馏过程中的节能是个值得重视的问 题。
蒸馏操作的分类
1、按蒸馏方式可分为平衡(闪蒸)蒸馏、简单蒸馏、精馏和特殊精馏 平衡蒸馏和简单蒸馏常用于混合物中各组分的挥发度相差较大，对分 离要求又不高的场合； 精馏是借助回流技术来实现高纯度和高回收率的分离操作，它是应用 最广泛的蒸馏方式。如果混合物中各组分的挥发度相差很小(相对挥发度 接近于1)或形成恒沸液时，则应采用特殊精馏（恒沸精馏和萃取精馏）。 若精馏时混合液组分间发生化学反应，称反应精馏，这是将化学反应 与分离操作耦合的新型操作过程。 对于含有高沸点杂质的混合液，若它与水互不相溶，可采用水蒸气蒸 馏，从而降低操作温度。 对于热敏性混合液，则可采用高真空下操作的分子蒸馏。
仪器的效率由三个因素决定： (1) 装置中的压力 （0.001~0.0001mmHg， (2) 冷却面到蒸发面的距离 (1~2cm) ， (3) 待蒸馏物层的厚度。
恒沸精馏和萃取精馏的比较
共同点: （１）都加入另一组分。 （２）使相对挥发度增大。 （３）计算过程所用的基本关系式都是物料衡算、热量衡算和相平衡关系。 不同点: （１）恒沸精馏塔形成恒沸物，从塔顶蒸出。 （２）萃取精馏不形成恒沸物，从塔釜离开。
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。
蒸馏操作技术—蒸馏基础知识(化工原理课件)
流对于温度分布不均匀的设备，如 何表征物系的相对挥发度？
化工原理
蒸馏
简单蒸馏是普通蒸馏的典型代表， 属于间歇蒸馏，具有一定的操作 周期，广泛应用于间歇生产或生 产规模不大的情况。
简 单 蒸 馏 工 艺 简 图
简单蒸馏基本操作步骤
01
03
进料至一定液位
蒸汽冷凝得到馏出液
加热产生蒸汽
02
釜液排放
04
简单 蒸馏
间歇 操作
操作具有周期性
一级 在一个操作周期内，只实现了液体的一次汽化和 分离 蒸汽的一次冷凝，所以简单蒸馏属于一级分离。
缺点
一级分离的分离程度不高，产品纯度较低，只 适用于初级分离的场合
优点 设备简答、操作方便
简 单 蒸 馏
简单蒸馏属于连续操作？还是间歇操作？
化工原理
操作 方便
化工原理
液体的挥发度
挥发度表征液体在一定温度下 的挥发能力，它是反映液体挥 发性能难易程度的物理量
绝对挥 发度
将某液体在一定温度下的饱和蒸汽压，定义 为该液体在该温度下的绝对挥发度，用希腊字母ν 表示，单位Pa。
挥 发 度
相对挥 发度
相对挥发度是两种液体挥发能力的比较，是 指相同温度下，两种液体绝对挥发度的比值。通常 绝对挥发度大的做分子，小的做分母。
易挥发组分
相对容易挥发 的液体称为易挥发 组分，也称轻组分。
相对挥发度
难挥发组分
相对难挥发的 液体称为难挥发组 分，也称重组分。
不同的液体具有不同的挥发 性能，这是分离均相混合液 的主要的原理之一，也是蒸 馏操作的理论基础。
挥发度
绝对挥发 度
与温度有关
相对挥发度
与液体本身的性质有关 蒸馏操作的理论基础
制药化工原理课件2012-第08章 蒸馏
一. 溶液的蒸气压及拉乌尔定律
4. 拉乌尔定律（ Raoult's law ）
在一定温度下，理想溶液的气液相平衡关系服从拉乌尔定律，即某组分蒸 气压等于纯组分的饱和蒸气压乘以该组分的摩尔分数。对二元理想物系：
沸点、泡点、露点的概念
沸点：纯物质液态的蒸气压等于某一外界压力时的温度，称 为沸点，即沸腾温度。纯物质从开始沸腾到全部气化， 温度不变。 泡点：液相混合物在某一外界压力下开始沸腾时的温度 泡点：液相混合物在某 外界压力下开始沸腾时的温度，称 称 为泡点。液相混合物从开始沸腾到全部气化，温度不断 变化。 露点：气相混合物在某一外界压力下开始冷凝时的温度，称 为露点。气相混合物从开始冷凝到全部液化，温度不断
制药化工原理 第八章 蒸馏 7/156
一. 溶液的蒸气压及拉乌尔定律
3.道尔顿分压定律 (Dolton Partial pressure law)
A ↑↓
pA0
B ↑↓
pB0
pA+pB ↑↓
A
t
B
t
A+B
t
理想气体混合物中某一组分A的分压等于该组分单独存在于混 合气体的温度 T及总体积 V的条件下所具有的压力，即混合气 体的总压等于各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下 产生压力的总和。
制药化工原理
常压蒸馏：在常压下进行 3. 根据操作压力的高低： 加压蒸馏：常压为气相的物系分离 减压蒸馏：高沸点、热敏性物系分离 简单蒸馏：易分离，要求不高的物系 4. 根据操作方式： 平衡蒸馏：易分离，要求不高的物系 精馏：难分离，要求高的物系 特殊精馏：普通精馏不能分离物系
第八章 蒸馏 5/156
xA x
o P pB o po A pB
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制药化工原理
第八章 蒸馏
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1
制药化工原理‐第八章 蒸馏
2012/12/9
一. 溶液的蒸气压及拉乌尔定律
1. 饱和蒸汽压 在某一温度下，液体与其液面 上的蒸气呈平衡状态时，蒸气 所产生的压力称为饱和蒸汽压 所产生的压力称为饱和蒸汽压。 2. 理想溶液与非理想溶液 由组分A和组分B混合而成的溶液，既无热效应，也无体积效 应，这种溶液称为理想溶液。如：苯-甲苯，甲醇-乙醇。 由组分A和组分B混合而成的溶液，产生热效应和体积效应， 这种溶液称为非理想溶液。如：硝酸-水，乙醇-水。
2 .5 x x 1 ( 1) x 1 1.5 x
yA
po 180.3 0.225 Ax 0 .895 P 101 .3
117.8 p0 A 2 .56 0 46 pB
⑵用相对挥发度计算气液平衡数据 t =85℃时：
t = 85℃时： y
x 2 .5 x 2 .5 0 .770 0 .893 1 ( 1) x 1 1 .5 x 1 1.5 0.77 x 2 .5 x 2 .5 0 .255 0 .461 1 ( 1 ) x 1 1 .5 x 1 1 .5 0 .255
制药化工原理 第八章 蒸馏
P
露点 两相区
气相区
P
露点线
相平衡曲线 对角线
t/C
泡点 泡点线 液相区
y x
1.0
0
xA xF x(y)
轻重组分得到 一定程度分离
yA
平衡线与对角线 之间的距离越大
苯－甲苯混合液的 x- y 图
11/156 制药化工原理 第八章 蒸馏
分离越容易
12/156
2
制药化工原理‐第八章 蒸馏
o pB pB xB
理想溶液：
对于双组分溶液： 整理得： y A
理想溶液符合拉乌尔定律： 则：
p A po A xA
yA x yA xA A 或 yB xB 1 y A 1 xA
x A 1 ( 1) x A
即： y
x 1 ( 1) x
气液相平衡 方程式
2012/12/9
三. 气液平衡图（ y-x图）
① 相平衡曲线上的一点代表平衡两相 的组成，但不同点的温度是不同的。 ② 对角线上的点代表气液两相轻组分 组成相同。 ③ 相平衡曲线离对角线越远 相平衡曲线离对角线越远，越易于 越易于 用蒸馏方法分离。 ④ 若相平衡曲线与对角线相交或相切， 则溶液达到平衡时交点或切点处两 相组成完全相同，表明该溶液不能 采用普通精馏方法同时得到两个纯 组分。 ⑤ 压力升高，相平衡曲线靠近对角线，对分离不利。
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第一节 概述
三、蒸馏的分类 1. 根据混合溶液的组分数： 2. 根据操作过程是否连续： 二元蒸馏 多元蒸馏 连续蒸馏：大工业生产 间歇蒸馏 小批量生产 间歇蒸馏：
第二节 双组分溶液的汽液相平衡
一. 溶液的蒸汽压及拉乌尔定律 二. 温度组成图（t-x-y图） 三. 气液平衡图（y-x图） 四. 双组分非理想溶液 五. 挥发度及相对挥发度
v A po A
o v B pB
存在问题：溶液中各组 分的挥发度随温度而变。
第八章 蒸馏 17/156
讨论：蒸馏操作α >1，α值愈大，分离愈容易。 若α=1，不能用普通蒸馏方法分离。
制药化工原理 第八章 蒸馏 18/156
制药化工原理
3
制药化工原理‐第八章 蒸馏
2012/12/9
例8-1
制药化工原理
常压蒸馏：在常压下进行 3. 根据操作压力的高低： 加压蒸馏：常压为气相的物系分离 减压蒸馏：高沸点、热敏性物系分离 简单蒸馏：易分离，要求不高的物系 4. 根据操作方式： 平衡蒸馏：易分离，要求不高的物系 精馏：难分离，要求高的物系 特殊精馏：普通精馏不能分离物系
第八章 蒸馏 5/156
制药化工原理 第八章 蒸馏 13/156
四. 双组分非理想溶液
非理性溶液：指不符合拉乌尔定律的溶液，原因是不同种分
P 相平衡曲线
子间的作用力不同于同种分子间的作用力，溶 液的分压pi与由拉乌尔定律计算出的值相比可以 是正偏差也可以是负偏差。
对角线
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第八章 蒸馏
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四. 双组分非理想溶液
1.具有正偏差的非理想溶液
pA>pA理， pB>pB理 乙醇－水溶液相图中，气相线与液相线在M点相切 切点处温度为78.15 78 15℃，称为恒沸点； 称为恒沸点 切点处乙醇的摩尔分率为0.894，称为恒沸组成； 具有这种组成的溶液称为恒沸液； M点处，气、液相组成相同，加热该液体，将在恒 沸点下沸腾，产生的气相液相组成完全相同。 恒沸点(78.15℃)比乙醇(78.3℃)和水(100℃)的沸点 低，故称为具有最低恒沸点的恒沸液。
p A Py A
（8 1）
pB Py B P( 1 y A ) （8 2） P p A pB （8 3）
y A，y B 气相中组分 A和B的摩尔分率； p A，pB 气相中组分 A和B的分压， Pa ; p 气相总压， Pa。
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第八章 蒸馏 22/156
0 180.3 pA t =100℃时： p 0 74.2 2.43 B
t =100℃时： y
pA po （8 4） A x A pA x
o o o pB pB x B pB ( 1 x A ) pB ( 1 x ) （8 5）
将（ 8-4 ）和（8-5）代入（8-3）得： o o o P p A pB p o A x A pB xB p A x pB ( 1 x )
第八章 蒸馏
露点方程
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解：
当 t=100℃时： 由安托因公式得：
xA
o pA 180.3 kPa o pB 74.2 kPa
解：
平均相对挥发度： m 气液平衡方程：
y
2 .56 2 .43 2 .50 2
0 P pB 101.3 - 74.2 0.255 0 0 p A pB 117.8 - 74.2
五.挥发度及相对挥发度
2. 相对挥发度
定义：溶液中易挥发组分挥发度与难挥发组分挥发度之比。 定义：
v A pA xA PyA xA yA xB vB pB xB PyB xB yB xA
po A o pB
vA
pA xA
vB
相中的趋势。
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四. 双组分非理想溶液
2.具有负偏差的非理想溶液
pA<pA理， pB<pB理 硝酸－水溶液相图，气相线与液相线相切于M点（相平衡 曲线与对角线相交于M点）； 沸点M处的 处的温度 度( (121.9℃)，高 ，高于硝酸 硝酸( (86℃)和水 水( (100 ℃) 恒沸点 的沸点，称为具有最高沸点的恒沸液。 对于有恒沸点的混合液，用普通精馏法不能同时得到两个 几乎纯的组分。 溶液组成小于恒沸组成，可以得到较纯的难挥发组分和恒 沸液； 溶液组成大于恒沸组成，可以得到较纯的易挥发组分和恒 沸液。 注意：不是所有的非理想溶液都有恒沸点
xA x
o P pB o po A pB
泡点方程 露点方程
o po x p p o P pB yA A A A A o o P P P p A pB
变化。
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x A，xB 组分A和组分B的液相摩尔分率。
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乙醇－水溶液相图
15/156 制药化工原理 第八章 蒸馏
硝酸－水溶液相图
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五.挥发度及相对挥发度
1.挥发度 纯液体的挥发度是指该液体在一定温度下的饱和蒸汽压。 混合溶液中，由于组分间的相互影响，各组分的蒸汽压比纯态时低； 混合溶液中，某组分的挥发度可用该组分在蒸气中的分压与平衡液相 中的摩尔分率之比来表示 中的摩尔分率之比来表示。
加热 溶液（A+B） A
第一节 概述
二、蒸馏在工业生产中的应用 易挥发组分
B 难挥发组分
获得高纯度产品； 获得粗馏分。
例如： 例如 在制药化工生产中，将混合物分离，进行 提纯等； 在石油炼制工业中，原油经蒸馏后制取汽 油、煤油、柴油等产品。
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二. 温度组成图
yA
0 p0 P pB A 0 0 P p A pB
xA
0 P pB 0 p0 p A B
三. 气液平衡图
气—液平衡图( y-x图)直观地表达了在一定压力下，处于平衡 状态的气液两相组成的关系，在蒸馏计算中应用最为普遍。
温度 - 组成（ t-x-y) 相图代表的是在总 压 P 一定的条件下，相平衡时气 ( 液 ) 相组成与温度的关系 ( 泡点线 t-x 和露 点线t-y）。 在总压一定的条件下，将组成为 xF 的溶液加热至该溶液的泡点，产生第 一个气泡的组成为yA。 继续加热升高温度，物系变为互成 平衡的气、液两相，两相温度相同组 成分别为yA和 xA。 当温度达到该溶液的露点，溶液全 部气化成为组成为 yA= xF 的气相，最 后一滴液相的组成为xA。
一. 溶液的蒸气压及拉乌尔定律
4. 拉乌尔定律（ Raoult's law ）
在一定温度下，理想溶液的气液相平衡关系服从拉乌尔定律，即某组分蒸 气压等于纯组分的饱和蒸气压乘以该组分的摩尔分数。对二元理想物系：