最新化工原理下册天津大学柴诚敬19-20学时
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化工原理下册天津大学柴诚 敬19－20学时
第九章 蒸 馏
9.1 概述 9.1.1 蒸馏的原理及其应用
一、气液平衡相图
1. 温度—组成图 在恒定的总压下，溶液的平衡温度随组成而
变，将平衡温度与液（气）相的组成关系标绘成 曲线图，该曲线图即为温度一组成图。
t - x –y
图
露点
tF
td tb
泡点
tF
E 气相区
D C
B x
A
y
液相区
xF
苯－甲苯混合液的 t- x- y 图
两相区
气相线 液相线
一、气液平衡相图
2. 气—液相组成图 气—液相组成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。
x –y图
x1与y1互成平衡
y1
x1 苯－甲苯混合液的 x- y 图
yA xA
yB xB yA xA
1yA 1xA
二、气液平衡关系式
略去下标，经整理可得
y x 1( 1)x
讨论
以相对挥发度表示 的气液平衡方程
❖ 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。
三、气液平衡方程的应用
1.计算泡点温度
已知 p总 、x求t、y
设：t0
平衡线
对角线
yx
平衡线与对 角线之间的 距离越大
分离越容易
二、气液平衡关系式
1.拉乌尔定律 当理想溶液气液两相呈平衡时，溶液上方组分
的分压与溶液中该组分的摩尔分数成正比。
pA p*AxA
拉乌尔定律
pBpB *xBpB *(1xA)
二、气液平衡关系式
溶液上方的总压 p总 等于各组分的分压之和
p总pApB
p总 p* AxApB *(1xA)
气液平衡时液 相组成与平衡
整理，得
温度间的关系
xA
p总 pB* p*A pB*
泡点方程
p* A(pB *)f(t)
安托尼 方程
二、气液平衡关系式
2.以平衡常数表示的气液平衡方程
设平衡的气相遵循道尔顿分压定律，即
yA
pA p总
yA
p
* A
p总
xA
令
kA
p
* A
1.由安托尼方程求取
lgpi*
Ai
t
Bi Ci
2.由手册查得
安托尼方程
权威的气液平衡数据手册
Gmehlimg J, et al. 《Vapor-Liquid Equilibrium Data Collection》
3.由实验测定
第九章 蒸 馏
9.1 蒸馏过程概述 9.2 两组分溶液的气液平衡 9.2.1 两组分理想物系的气液平衡 9.2.2 两组分非理想物系的气液平衡
整理得
t
te
(1q)
r cp
二、平衡蒸馏过程的计算
3.气液平衡关系 平衡蒸馏中，气液两相处于平衡状态，即两
相温度相等，组成互为平衡。
y x 1 ( 1)x
注意பைடு நூலகம்
❖ 在平衡蒸馏中，气液组成关系同时满足平衡
方程与物料衡算方程。
练习题目
思考题 1.讨论溶液的气液平衡关系有何意义？ 2.挥发度与相对挥发度有何不同？ 3.相对挥发度在精馏计算中有何重要意义？ 4.何为泡点和露点，如何进行计算？ 5.平衡蒸馏的原理是什么？ 作业题: 1、2
B
pB xB
对于理想物系，有
A p*A B pB*
二、气液平衡关系式
(2)相对挥发度 相对挥发度定义
相对挥发 度
A pA / xA B pB / xB
对于理想物系，有
p
* A
p
* B
二、气液平衡关系式
(3)以相对挥发度表示的气液平衡方程 由道尔顿分压定律，有
p总yA/xA yAxB
p总yB/xB yBxA
p总
平衡 常数
yA kAxA
以平衡常数表示 的气液平衡方程
二、气液平衡关系式
由
yA
p
* A
p总
xA
代入泡点方程，得
yA
p*A p总
p总 pB* p*A pB*
露点方程
气液平衡时气 相组成与平衡 温度间的关系
二、气液平衡关系式
3.以相对挥发度表示的气液平衡方程 (1)挥发度
挥发度定义
A
pA xA
p
* i
NO
ki
yi
1yi
tb = t0
YES
三、气液平衡方程的应用
2.计算露点温度
已知 p总 、 y 求t、x
设：t0
p
* i
NO
ki
xi
1xi
td = t0
YES
三、气液平衡方程的应用
3.计算气液平衡组成
已知 p总 、 t 求 x－ y关系
t
p
* i
给定 xi
ki
yi
列表
xi yi
课外资料：气液平衡数据获取途径
(选读) 9.3 平衡蒸馏与简单蒸馏 9.3.1 平衡蒸馏
一、平衡蒸馏装置
平衡蒸馏为单级蒸馏操作。
将混合液在压力P1下加 热，然后通过减压阀使压力 降低至P2后进入分离器。过 热液体混合物在分离器中部 分汽化，将平衡的气、液两 相分别从分离器的顶部、底 部引出，即实现了混合液的 初步分离。
闪 蒸 平衡蒸馏的原理
整理得
直线 方程
y q x xF q1 q1
q
斜率 q 1
过点 (xF, xF )
平衡蒸馏中气液 相组成的关系式
二、平衡蒸馏过程的计算
2.热量衡算 对加热器作热量衡算，忽略热损失，得
Qqn,Fcp(ttF)
对减压阀和分离器作热量衡算，忽略热损失，得
qn,F cp(tte)(1q)rn q ,F
结束语
谢谢大家聆听！！！
33
平衡蒸馏 装置简图
1.加热器； 2.减压阀； 3.分离器。
二、平衡蒸馏过程的计算
1.物料衡算 总物料衡算
qn,Fqn,Dqn,W
易挥发组分物料衡算
qn,FxFqn,Dyqn,W x
气相产品的流量为
qn,D
qn,F
xF x yx
二、平衡蒸馏过程的计算
设 qqn,W/qn,F 液化率
则 1qqn,D/qn,F 汽化率
第九章 蒸 馏
9.1 概述 9.1.1 蒸馏的原理及其应用
一、气液平衡相图
1. 温度—组成图 在恒定的总压下，溶液的平衡温度随组成而
变，将平衡温度与液（气）相的组成关系标绘成 曲线图，该曲线图即为温度一组成图。
t - x –y
图
露点
tF
td tb
泡点
tF
E 气相区
D C
B x
A
y
液相区
xF
苯－甲苯混合液的 t- x- y 图
两相区
气相线 液相线
一、气液平衡相图
2. 气—液相组成图 气—液相组成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。
x –y图
x1与y1互成平衡
y1
x1 苯－甲苯混合液的 x- y 图
yA xA
yB xB yA xA
1yA 1xA
二、气液平衡关系式
略去下标，经整理可得
y x 1( 1)x
讨论
以相对挥发度表示 的气液平衡方程
❖ 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。
三、气液平衡方程的应用
1.计算泡点温度
已知 p总 、x求t、y
设：t0
平衡线
对角线
yx
平衡线与对 角线之间的 距离越大
分离越容易
二、气液平衡关系式
1.拉乌尔定律 当理想溶液气液两相呈平衡时，溶液上方组分
的分压与溶液中该组分的摩尔分数成正比。
pA p*AxA
拉乌尔定律
pBpB *xBpB *(1xA)
二、气液平衡关系式
溶液上方的总压 p总 等于各组分的分压之和
p总pApB
p总 p* AxApB *(1xA)
气液平衡时液 相组成与平衡
整理，得
温度间的关系
xA
p总 pB* p*A pB*
泡点方程
p* A(pB *)f(t)
安托尼 方程
二、气液平衡关系式
2.以平衡常数表示的气液平衡方程
设平衡的气相遵循道尔顿分压定律，即
yA
pA p总
yA
p
* A
p总
xA
令
kA
p
* A
1.由安托尼方程求取
lgpi*
Ai
t
Bi Ci
2.由手册查得
安托尼方程
权威的气液平衡数据手册
Gmehlimg J, et al. 《Vapor-Liquid Equilibrium Data Collection》
3.由实验测定
第九章 蒸 馏
9.1 蒸馏过程概述 9.2 两组分溶液的气液平衡 9.2.1 两组分理想物系的气液平衡 9.2.2 两组分非理想物系的气液平衡
整理得
t
te
(1q)
r cp
二、平衡蒸馏过程的计算
3.气液平衡关系 平衡蒸馏中，气液两相处于平衡状态，即两
相温度相等，组成互为平衡。
y x 1 ( 1)x
注意பைடு நூலகம்
❖ 在平衡蒸馏中，气液组成关系同时满足平衡
方程与物料衡算方程。
练习题目
思考题 1.讨论溶液的气液平衡关系有何意义？ 2.挥发度与相对挥发度有何不同？ 3.相对挥发度在精馏计算中有何重要意义？ 4.何为泡点和露点，如何进行计算？ 5.平衡蒸馏的原理是什么？ 作业题: 1、2
B
pB xB
对于理想物系，有
A p*A B pB*
二、气液平衡关系式
(2)相对挥发度 相对挥发度定义
相对挥发 度
A pA / xA B pB / xB
对于理想物系，有
p
* A
p
* B
二、气液平衡关系式
(3)以相对挥发度表示的气液平衡方程 由道尔顿分压定律，有
p总yA/xA yAxB
p总yB/xB yBxA
p总
平衡 常数
yA kAxA
以平衡常数表示 的气液平衡方程
二、气液平衡关系式
由
yA
p
* A
p总
xA
代入泡点方程，得
yA
p*A p总
p总 pB* p*A pB*
露点方程
气液平衡时气 相组成与平衡 温度间的关系
二、气液平衡关系式
3.以相对挥发度表示的气液平衡方程 (1)挥发度
挥发度定义
A
pA xA
p
* i
NO
ki
yi
1yi
tb = t0
YES
三、气液平衡方程的应用
2.计算露点温度
已知 p总 、 y 求t、x
设：t0
p
* i
NO
ki
xi
1xi
td = t0
YES
三、气液平衡方程的应用
3.计算气液平衡组成
已知 p总 、 t 求 x－ y关系
t
p
* i
给定 xi
ki
yi
列表
xi yi
课外资料：气液平衡数据获取途径
(选读) 9.3 平衡蒸馏与简单蒸馏 9.3.1 平衡蒸馏
一、平衡蒸馏装置
平衡蒸馏为单级蒸馏操作。
将混合液在压力P1下加 热，然后通过减压阀使压力 降低至P2后进入分离器。过 热液体混合物在分离器中部 分汽化，将平衡的气、液两 相分别从分离器的顶部、底 部引出，即实现了混合液的 初步分离。
闪 蒸 平衡蒸馏的原理
整理得
直线 方程
y q x xF q1 q1
q
斜率 q 1
过点 (xF, xF )
平衡蒸馏中气液 相组成的关系式
二、平衡蒸馏过程的计算
2.热量衡算 对加热器作热量衡算，忽略热损失，得
Qqn,Fcp(ttF)
对减压阀和分离器作热量衡算，忽略热损失，得
qn,F cp(tte)(1q)rn q ,F
结束语
谢谢大家聆听！！！
33
平衡蒸馏 装置简图
1.加热器； 2.减压阀； 3.分离器。
二、平衡蒸馏过程的计算
1.物料衡算 总物料衡算
qn,Fqn,Dqn,W
易挥发组分物料衡算
qn,FxFqn,Dyqn,W x
气相产品的流量为
qn,D
qn,F
xF x yx
二、平衡蒸馏过程的计算
设 qqn,W/qn,F 液化率
则 1qqn,D/qn,F 汽化率