化工原理下1-2平衡蒸馏.
化工原理课件第五章 蒸馏
Q FcP (T tF )
FcP (T te ) (1 q)Fr
T
te
(1
q)
r cp
tF－原料液的温度℃ T－通过加热器后原料液的温度℃
te－分离器中的平均温度℃ F－原料液流量Kmol/h
cp－原料液平均比热KJ/(Kmol. ℃) r－平均汽化潜热
三、气液平衡关系
理想溶液：
x
A
A
p
1.2.2 非理想物系的气液平衡
1.具有正偏差的溶液 一般正偏差：pA>pA理， pB>pB理。
乙醇－水溶液相图 正偏差溶液：x=0.894，最低恒沸点，78.15℃
2. 具有负偏差的溶液 一般负偏差 pA<pA理， pB<pB理。
硝酸－水溶液相图 负偏差溶液：x=0.383，最高恒沸点，121.9℃
组分： A、B 一、相律分 析： 变量 ： t、p、xA、 yA
相数： 气相、液相
自由度：f c 2 2
C:独立组分数
Ø：相数
一定压力下:液相（气相）组成xA(yA)与温度t存在一 一对应关系气液组成之间xA~yA存在一一对应关系
二、两组分理想物系气液平衡函数关系 1. 拉乌尔定律（ Raoult’s Law）
xF,y,x－－分别为原料液、气相与液相产 品的组成，摩尔分率。
y
FxF Wx D
F
F W
xF
W F W
x
q W 液化分率 F
＝1 1 q
xF
q 1 q
x
qx q 1
q
1
1
xF
平率衡为蒸馏中气液相平衡组q 成的关系。通过（xF， xF ）斜
化工原理蒸馏精馏知识要点
三、操作线方程
1. 精馏段操作线方程
对如图划定范围作物料衡算 V=L+D 对易挥发组分衡算 Vyn+1=Lxn + DxD V, yn+1
D,xD
第n板
L, xn
Dx D L y n 1 x V V 令回流比 R=L/D xD R y n1 xn R1 R1
2. 恒摩尔溢流
精馏段内，每层塔板下降的溢流摩尔流量相等。 提馏段内，每层塔板下降的溢流摩尔流量相等
L1=L2=…=Ln=定值 （精馏段） L 1=L2=…=Ln=另一定值 （提馏段） 一定注意： 精馏段和提馏段下降的溢流分别不相等。 精馏段和提馏段上升的蒸汽分别不相等。 因为加料板加入原料液后使两段汽液两相流量发 生变化。 当各组分摩尔汽化焓相等，汽液接触良好且可忽 略显热(与汽化热比较)，保温良好且塔的热损失 可忽略时，恒摩尔流假定基本上成立。
露点
泡点
x或 y
0 P p A pB p 0 x p A A B (1 x A )
xA
0 P pB 0 p0 p A B
y A p0 A xA / P
对某一温度和总压，由这几式可求出xA，yA。 得出一系列的值后便可作出如前图所示的图来。 对于非理想溶液，计算很复杂。一般由实验得 出平衡数据。实验得出的平衡数据也是计算的 基础。
2. 相对挥发度(relative volatility)
溶液中两组分挥发度之比称相对挥发度,。通 常用易挥发组分挥发度作分子。
vA pA / x A vB pB / x B
化工原理09--蒸馏
层 塔 板上 上层 升塔 蒸板 汽下 的降 组液 成体 间的 的组 关成 系和 下
操 作 线 方 程 的 物 理 意 义 ：
提馏段操作线方程
31
一精馏塔用于分离乙苯-苯乙烯混合物，进料量 3100kg/h，其中乙苯的质量分率为0.6，塔顶、底 产品中乙苯的质量分率分别要求为0.95、0.25。 求塔顶、底产品的质量流量、摩尔流量。
1、保持回馏比恒定 根据精馏段的操作线 方程，其斜率不变。
斜率 =R/R+1
xwe
xw1
xde
xd1
2、保持馏出液组成恒定
因回流比不断增大， 精馏段操作线的截 距不断减小。
63
xwe xw1
xd
第六节
特殊精馏
一、水蒸气蒸馏：
用于易分解而与水又 不互溶，或要求分离 压力不易达到的体系。 d 在分离的气相： P=pA+pw f
47
48
3、逐板计算法求理论塔板数：
平衡关系： y=x/（1+（ -1）x），x=y/（y+ （1-y））
精馏段操作线方程： y=Rx/（R+1）+xD/（R+1）
提馏段操作线方程： y=L’x/（L’-W）+L’xW/（L’-W）
反复使用平衡关系和操作线关系即可求得理论塔板数
y1=xD 平衡关系 精馏段操作线方程 y’1 提馏段操作线方程 y2 x1 x2
组成量的关系满足 杠杆定律。
17
简单蒸馏的计算： 蒸馏釜的生产能力，根据热负荷 和传热能力 计算。 馏出液、残液的浓度与馏出量（或残留量） 之间的关系。
物料衡算 相平衡关系
18
三、简单蒸馏的计算： 在釜内某一瞬时，液体量为W，经微分时间dt 后，残液量为（W-dW），液相组成由x降为 （x-dx），气相组成为y。 对dt时间作易挥发组分的物料衡算： Wx=（W-dW）（x-dx）+ydW dW = dx W y-x 积分限为W=W1，x=x1；W=W2，x=x2， 1、溶液为理想溶液，得： lnW1/W2 =[1/(-1)] ln[x1(1-x2)/x2(1-x1)]+ln[1-x2/1-x1] 由:x1=A1/W1, x2=A2/W2 得:A1/A2=(B1/B2) W1=A1+B1,W2=A2+B2
(完整版)化工原理教案(下册)
第一章蒸馏（下册）1. 教学目的通过本章的学习，掌握蒸馏的基本概念和蒸馏过程的基本计算方法。
2. 教学重点（1）两组分理想物系的汽液平衡关系（2）蒸馏过程的原理（3）两组分连续精馏过程的计算（物料衡算与进料热状况的影响、理论板层数的计算与回流比的影响、塔板效率）3. 教学难点进料热状况参数及对精馏的影响；多侧线的精馏塔理论板层数的求解；间歇精馏的计算。
4. 本章学习应注意的问题（1）汽液平衡关系是精馏过程计算的基础，要理解平衡常数、相对挥发度等基本概念，熟练地运用汽液平衡关系进行有关计算。
（2）两组分连续精馏过程计算的主要内容是物料衡算、理论板层数的计算及塔高和塔径的计算，涉及到进料热状况、最小回流比和回流比、塔板效率等诸多概念，要理解上述概念，熟练地掌握各计算公式之间的联系。
（3）两组分连续精馏过程计算所涉及的公式较多，学习时不要机械地记忆，应注意掌握其推导过程。
（4）塔板效率计算通常需联立操作线方程、汽液平衡方程及塔板效率定义式，应注意给出有关组成可计算塔板效率；给出塔板效率亦可计算有关组成。
计算时应注意所求塔板的位置和类型（是理论板还是实际板）。
5. 教学方法以课堂讲授为主，辅之以课堂讨论和习题课进行巩固和强化训练。
6. 本章学习资料(1)夏清等.化工原理,下册. 天津: 天津大学出版社, 2005(2)姚玉英等. 化工原理,下册. 天津: 天津大学出版社, 1999(3)大连理工大学. 化工原理,下册. 大连: 大连理工大学出版社, 1992(4) 贾绍义，柴诚敬.化工传质与分离过程.北京：化学工业出版社，2001(5) 蒋维钧，雷良恒，刘茂林.化工原理,下册.北京：清华大学出版社， 19931-1 蒸馏过程概述与汽液平衡关系学习目的通过本知识点的学习，应掌握蒸馏过程汽液平衡关系的不同表示方法。
一、蒸馏过程概述1. 蒸馏过程在化工中的应用蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作，应用最为广泛。
化工原理下平衡蒸馏
环保要求的不断提高将推动平衡蒸馏技术向更加绿色、环保的方向 发展，如采用更环保的溶剂、优化能源利用等。
多元化发展
随着市场需求的多样化，平衡蒸馏技术将不断拓展应用领域，如生物 医药、新能源等领域。
面临挑战及解决策略
能源消耗大
传统平衡蒸馏技术能源消耗较大，不符合绿色发展趋势。
设备投资高
高性能的蒸馏设备投资成本较高，增加了企业经济压力。
面临挑战及解决策略
• 操作技术要求高：平衡蒸馏操作技术要求较高，需要专业 的技术人员进行操作和维护。
面临挑战及解决策略
加强技术创新
通过研发新的节能技术和设备，降低能源消耗和 物耗。
优化设备设计
通过优化蒸馏塔结构和设备设计，降低设备投资 成本和提高生产效率。
加强人才培养
加强专业技术人才的培养和引进，提高操作技术 水平和管理水平。
资源回收
平衡蒸馏技术还可以应用于资源回收领域。例如，从废旧 塑料、橡胶等材料中回收有价值的化学品或燃料等。
06
平衡蒸馏技术发展趋势与挑战
技术创新点及优势分析
高效分离技术
通过优化蒸馏塔结构和操作条件，提 高组分分离效率。
节能降耗技术
采用先进的节能设备和工艺，降低蒸 馏过程能耗和物耗。
技术创新点及优势分析
轻组分被蒸汽带至塔顶，经冷 凝器冷凝后部分回流，部分作
为产品采出。
重组分在塔底富集，经再沸器 加热后提供上升蒸汽，维持塔 内气液平衡。
通过调节回流比、加热量等操 作参数，实现不同组分的分离 。
设备性能评价指标
分离效率
衡量设备对原料液中不同组分 的分离程度。
产品纯度
反映设备生产出的产品的纯净 度。
热效率
化工原理实验精馏实验报告
北京化工大学学生实验报告学院：化学工程学院姓名：王敬尧学号：专业：化学工程与工艺班级：化工1012班同组人员：雍维、雷雄飞课程名称：化工原理实验实验名称：精馏实验实验日期北京化工大学实验五精馏实验摘要：本实验通过测定稳定工作状态下塔顶、塔釜及任意两块塔板的液相折光度，得到该处液相浓度，根据数据绘出x-y图并用图解法求出理论塔板数，从而得到全回流时的全塔效率及单板效率。
通过实验，了解精馏塔工作原理。
关键词：精馏，图解法，理论板数，全塔效率，单板效率。
一、目的及任务①熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。
②了解板式塔的结构，观察塔板上汽-液接触状况。
③测定全回流时的全塔效率及单塔效率。
④测定部分回流时的全塔效率。
⑤测定全塔的浓度（或温度）分布。
⑥测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。
二、基本原理在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。
回流是精馏操作得以实现的基础。
塔顶的回流量与采出量之比，称为回流比。
回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。
回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。
若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要无穷多塔板的精馏塔。
当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。
若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中午实际意义。
但是由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时采用。
实际回流比常取最小回流比的1.2～2.0倍。
在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。
板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。
（1）总板效率EE=N/Ne式中 E——总板效率；N——理论板数（不包括塔釜）；Ne——实际板数。
(2)单板效率EmlEml =(xn-1-xn)/(xn-1-xn*)式中 Eml——以液相浓度表示的单板效率；xn ，xn-1——第n块板和第n-1块板的液相浓度；xn*——与第n块板气相浓度相平衡的液相浓度。
化工原理 精馏
6.2 平衡蒸馏与简单蒸馏
露点线
t/C
泡点线
0
xA xf
yA 1.0
x(y)
任一时刻，易挥发组分在蒸汽中的含量 y 始终大于剩余在釜内的液
相中的含量 x，釜内易挥发组分含量 x 由原料的初始组成 xF 沿泡点 线不断下降直至终止蒸馏时组成 xE，釜内溶液的沸点温度不断升高 ，蒸汽相组成 y 也随之沿露点线不断降低。
图 3.3 无中间产品的 多次部分 气化的分离示意图
3.精馏原理
混合液体连续或多次部分汽化，液相组成沿 t-x(y) 相图的 泡点线变化，可得难挥发组分含量很高而易挥发组分含量很低的 釜液。
组成也可算出溶液泡点。
纯组分 饱和蒸汽压与温度的关系，用安托因（Antoine）方程表示：
logp0 A B tC
A、B、C 为安托因常数，可由相关的手册查到。
6.1 双组分溶液的气液相平衡关系
当汽相为理想气体时
yA
pA P
pA0xA P
xA
P pB0 pA0 pB0
yA
pA0 P
PpB0 pA0 pB0
减
压
加热器 F, xF, tF
阀
t0 Q
D, yD, te yD
闪 蒸 罐
xW W, xW, te
2 平衡蒸馏与简单蒸馏
2.1 平衡蒸馏
2. 物料衡算 总物料衡算
FD W
减
压
加热器 F, xF, tF
阀
t0 Q
D, yD, te yD
闪 蒸 罐
xW W, xW, te
易挥发组分的物料衡算 FFxDDy WWx
3.1 多次部分气化和部分冷凝 过程分析
t/C
化工原理精馏-PPT
提馏段 V1 ' V2 ' V3 ' ... V ' constant 2.恒摩尔液流
精馏段 L1 L2 L3 ... L constant 提馏段 L1 ' L2 ' L3 ' ... L ' constant
某组分在气相中的平衡分压与该组分在液相中
的摩尔分率之比
挥发度意义
vi
pi xi
某组分由液相挥发到气相中的趋势，是该组分 挥发性大小的标志
双组分理想溶液
vA
pA xA
pAo xA xA
pAo
vB
pB xB
pBo xB xB
pBo
☆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
vA pA / xA
气液平衡关系的表示法 1）用饱和蒸气压表示
拉乌尔定律：理想溶液气相中组分的分压等于纯组分 在该温度下的饱和蒸气压与其在溶液中摩尔分数乘积
pA pAo xA pB pBo xB pBo (1 xA )
A:易挥发组分，沸点低组分 B:难挥发组分，沸点高组分
x: 液相中易挥发组分的摩尔分数； 1-x:难挥发组分的摩尔分数
在精馏塔的塔板上气液两相接触时，若有n kmol/h的蒸气冷凝，相应有n kmol/h液体气 化。
1.5.2 物料衡算与操作线方程 1.全塔物料衡算 总物料：
F D W
F ， D ， W--- 原 料 液 、 馏 出 液 、 釜残液摩尔流量,kmol/s
易挥发组分：
FxF DxD WxW
xF，xD，xW---易挥发组分的 摩尔分数
L qF L qF W
化工原理 蒸馏
V' W W xm ' xW ' V V V' /W 1 W /W xm ' xW ' V /W V /W
R' V ' / W ——塔釜的气相回流比
ym 1 R' 1 1 xm ' xW ' R R
q线对两操作线的影响
对精馏操作线无影响， 对提馏操作线有影响， q 提馏操作线斜率 推动力 。
0 0 0 p p A pB p 0 x p x p x p A A B B A A B (1 x A )
xA
0 p pB 0 p0 p A B
p f B (t ) f A (t ) f B (t )
——泡点方程
p A pyA p 0 A xA
F L V V L
' '
H
L L q F
'
V ' V (q 1)F
四、 操作线方程与q线方程
（一）精馏段操作线方程 总物料衡算：V=L+D 易挥发组分的物料衡算： Vyn+1=Lxn+DxD 精馏段的操作线方程
yn1
L D xn x D V V
yn1
L/ D D/ D xn xD L/ D D/ D L/ D D/ D
蒸馏过程的分离依据
蒸馏过程 液体混合物 部分汽化
加热
汽相：yA, yB 冷凝 液相 液相：xA, xB
易挥发组分(或轻组分): 挥发性高的组分，以A表示； 难挥发组分(或重组分): 挥发性低的组分，以B表示。 依据：蒸馏是利用混合物中各组分挥发性的差异。
工作原理: 利用液体混合物中各组分(component) 挥发性 (volatility) 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而分 离的方法。
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
化工原理 第六章 蒸馏(传质过程)
t
121.9℃
X=0.383
负偏差
x y
x y
y
y
x
x
19
挥发度与相对挥发度
挥发度：表示某种溶液易挥发的程度。 若为纯组分液体时，通常用其当时温度下饱和蒸 气压PA°来表示。 若为混合溶液时，各组分的挥发度，则用它在一 定温度下蒸气中的分压和与之平衡的液相中该组 分的 摩尔分数之比来表示， vA = pA / xA vB = pB / xB
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
xn 1
n 1
yn xn yn 1
n
n 1
T-x(y) 图
t 假设蒸汽和液体充分接触，并在离 n 1 开第 n 层板时达到相平衡，则 yn 与 xn t n t n 1 平衡，且yn>yn+1，xn<xn-1。
这说明塔板主要起到了传质作用， 使蒸汽中易挥发组分的浓度增加， 同时也使液体中易挥发组分的浓度 减少。
t5 t4 t3 t2 t1
E D
C
B A
x（y）
温度-组成图（ t-x-y 图）
12
上述的两条曲线将tx-y图分成三个区域。
液相线以下的区域 代表未沸腾的液体, 称为液相区 气相线上方的区域 代表过热蒸气,称为 过热蒸气区； 二曲线包围的区域 表示气液同时存在, 称为气液共存区。
化工原理精馏-PPT
Rmin
理想溶液 x D yq
Rmin 1
xD xq
吸收
c
xW xq xF
xD
非理想溶液
Rmin
xD yq yq xq
37
6、3 双组分连续精馏塔得计 算 NT,min
当操作线远离平衡线 NT减少,与对角线重合 时达到 NT,min,一般由图解法求取。若体系为双组 分理想溶液,则可通过解析法计算 (Fenske方程):
–
0 +
6、3 双组分连续精馏塔得计
算 不同q值对操
作线得影响
f
0 < q <1
q值不同改变得
是提馏段得操作线
q=0
方程。当进料组成、q < 0 回流比及分离要求
一定时,q值得减少使
提馏段操作线越来
越靠近平衡线。
xW
吸收
28
q=1
q>1
eHale Waihona Puke xFxD29
6、3 双组分连续精馏塔得计 算6、3、5 NT及加料板位置得确定
一次部分气化和部分冷
凝
t
y1>xF>x1
y1——加热原料液时产 生得第一个 气泡得组成。
x1——经过一次气化后 原料剩下得液体得组成。
11
P=定值
D C B
A
xw x1 xF y1 yF
吸收
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
6、2 精馏原理
多次得部分气化和部分冷凝
t
y3
冷凝器
y1
xF
分离 器
需 NT及进料板位置均不同。
3)随着进料得 q值逐渐减小,精馏塔所需得 NT 是逐渐增加得。
化工原理下1-2平衡蒸馏
D L1 L2 DxD L1 x1 L2 x2
L1 x1 L2 x2 xD D
1.4 精馏原理
D,yD
3’
t
2’ 1’ 1 2
3
F,xF
xW
xF
yD
W,xW
多次部分汽化和部分冷凝可分别得 到较纯的轻重组分 重复单级操作，流程复杂，能耗大，中间产品 多，产品收率低
D,yD
t 3’
tn+1>tn-1：传热 xn-1 >x*n+1（与yn+1呈相平 衡）：传质
塔板上的传质与传热
第n块板的情况 离开物流
第n板上升蒸气：Vn， yn，tn 第n板下降液体： Ln，,xn ，tn
传质结果
Xn< xn-1 ， yn >yn+1 使重组分进入液相，浓度增高 使轻组分进入气相，浓度增加
• 回流的作用：
提供不平衡的气液两相，提供传 质的必要条件； 通过回流带入热量和“冷量”， 维持塔内的温度分布。
精馏原理的文字描述
从塔顶下降的液相与从塔底上升的气 相，在塔板(或填料)上接触，进行多次部 分气化和部分冷凝的传热传质过程； 热量从气相传到液相，轻组分从液相 传到气相，重组分从气相传到液相； 塔顶气相成为高纯度的轻组分，塔底 的液相成为高纯度的重组分，从而实现了 混合液的分离。
Q
x W
r T te (1 q) cp
气液相平衡关系
D y F xF
tF
x y 1 ( 1) x
对于二元体系的平衡体系，自 由度为2，当体系的压力P确定 后，只有一个自由度，当体系 温度再确定后，体系组成就确 定了，即：
化工原理蒸馏
化工原理蒸馏
蒸馏是一种常用的分离技术，在化工工艺中广泛应用。
它通过利用液体混合物的不同沸点差异，将液体混合物分离成组成相对纯净的组分。
蒸馏过程中，液体混合物首先被加热至使得其中组分开始蒸发。
蒸气进入蒸馏塔，通过与冷凝在塔顶的冷却介质接触，发生冷凝，而后与塔内回流液体混合物进行质量和热量的交换。
这种热量和质量的交换使得高沸点组分向下方下降，而低沸点组分则向上升腾。
在蒸馏塔的上部，收集到的冷凝液体称为顶产物，中间的蒸馏液称为塔底产物。
通过逐步加热混合物，我们可以连续地收集不同沸点组分，并达到分离的目的。
在进行蒸馏操作时，需要考虑几个重要因素。
首先是选择适当的塔设计。
蒸馏塔的设计取决于混合物的性质和所需分离的组分。
其次是控制好供热的方式和力度，以确保达到适当的沸点差，使得分离过程更为高效。
此外，在实际操作过程中，还需要对蒸馏塔进行不断的操作和参数调整，以达到最佳的分离效果。
蒸馏作为一种常用的分离技术，在石油、化工等行业得到广泛应用。
通过蒸馏可以分离出石油中的汽油、柴油等燃料，也可以分离出化学反应中产生的不同组分。
不仅如此，蒸馏还可用于酒精的提取、水的纯化等领域。
总之，蒸馏是一种重要的分离技术，通过利用液体混合物的沸点差异，实现组分的有效分离。
在化工工艺中的广泛应用使得蒸馏具有重要的实际意义和理论价值。
化工原理下册课后答案
第一章 蒸馏的习题解答1．.已知含苯0.5(摩尔分数)的苯—甲苯混合液,若外压为99KPa,试求该搭液的泡点温度。
苯和甲苯的饱和蒸气压数据见例14附表。
解：本题需用试差法确定溶液的饱和温度。
先假设一温度，查苯和甲苯的饱和蒸汽压 0A p 和0B p则000B A B P P x P P -=-，若所求的x 与题给的x 值相等, 则证明假设正确。
设假设温度恰为泡点温度, 否则需修正。
本题外压为99a KP ，据常压下苯~甲苯混合液的t-x-y 图 设该溶液的泡点温度091.5t C =，则查教材附录可知00.141.6,56.8A a B a P KP p KP ==9956.80.4980.5141.656.8x -==≈-故溶液的泡点温度为92C2. .正戊烷 (C 5H 12)和正己烷（C 6H 14）的饱和蒸气压数据列于本题附表,试求p=13.3KPa 下该溶液的平衡数据。
假设该溶液为理想溶液。
习题2附表解：由以下二式求,x y 的数据。
记0000,B AA B P P P x y x P P P-==- 求解本题时应确定温度范围以查取0A P 和0B P .由本题附表可知平衡温度在260.6 K 和289 K 之间，选取以上两温度间的若干温度，求,x y 。
计算过程从略，结果如下表所示：3.利用习题2的数据,计算:(1)平均相对挥发度；(2)在平均相对挥发度下的x-y 数据,并与习题2的结果相比较。
解： α的计算结果处于本题附表的第二列1(4.70+4.94+5.14+5.30+4.04+3.79+3.68)=4.517mα=⨯平衡方程为 4.51(1)1 3.5m m x xy x xαα==+-+计算结果表明：由于α随t 略有变化，故用平均相对挥发度求得的,x y 与习题2 的结果稍有差异。
4．在常压下将某原料液组成为0.6(易挥发组分的摩尔分数)的两组分洛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。
化工原理蒸馏习题详解
蒸馏练习下册第一章蒸馏概念1、精馏原理2、简捷法3、漏液4、板式塔与填料塔公式全塔物料衡算【例1－4】、精馏段、提馏段操作线方程、q线方程、相平衡方程、逐板计算法求理论板层数和进料版位置〔完整手算过程〕进料热状况对汽液相流量的影响2．连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D和W，则精馏段液气比总是小于1，提馏段液气比总是大于1，这种说法是否正确？全回流时，该说法是否成立？为什么？正确；全回流时该说法不正确；因为，D=W=0，此时是液汽比的极限值，即4.简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么？1.恒沸精馏和萃取精馏。
对于形成恒沸物的体系，可通过参加第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于别离。
对于相对挥发度很小的物系，可参加第三组分作为萃取剂，以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于别离。
5．恒沸精馏原理6．试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。
〔5分〕1.漏液线〔气体流量下限线〕〔1分〕2.雾沫夹带线〔气体流量上限线〕〔1分〕3.液相流量下限线〔1分〕4.液相流量上限线〔1分〕5.液泛线〔1分〕最适宜的区域为五条线相交的区域。
7．进料热状况参数8、平衡蒸馏原理9、液泛的定义及其预防措施10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。
11、什么是理想物系？四 计算题1、用一精馏塔别离苯-甲苯溶液〔α=2.5〕,进料为气液混合物，气相占50%〔摩尔分率,下同〕，进料混合物中苯占0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为0.95和0.05,回流比取最小回流比的1.5倍,塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后作为产品，试求：塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍？〔2〕塔顶第一理论板上升的蒸汽组成为多少？2、*连续精馏塔的操作线方程分别为：精馏段：263.0723.01+=+n n x y提馏段：0187.025.11-=+n n x y设进料为泡点液体，试求上述条件下的回流比，以及馏出液、釜液和进料的组成。
化工原理-蒸馏
第六章蒸馏蒸馏定义：蒸馏分类：易挥发组分难挥发组分有回流蒸馏（精馏）无回流蒸馏：简单蒸馏（间歇操作）平衡蒸馏（连续操作）特殊蒸馏：萃取蒸馏、恒沸蒸馏按操作压力可分为加压、常压和减压蒸馏两组分精馏和多组分精馏第一节双组分溶液的气液相平衡一、溶液的蒸汽压与拉乌尔定律纯组分的蒸汽压与温度的关系：拉乌尔定律：在一定温度下，理想溶液上方气相中任意组分的分压等于纯组分在该温度下的饱和蒸气压与它在溶液中的摩尔分数的乘积。
pA=p A0x A（6-2）pB=p B0x B=p B0(1－xA) （6-3）式中p A、p B——溶液上方A，B组分的平衡分压，Pa；p0——在溶液温度下纯组成的饱和蒸汽压，随温度而变，其值可用安托尼(Antoine)公式计算或由相关手册查得，Pa；xA、x B——溶液中A，B组分的摩尔分数。
二、理想溶液气液平衡（一）t-y-x图1．沸点－组成图（t－ x－ y图）（1）结构以常压下苯-甲苯混合液t－ x－ y图为例，纵坐标为温度t，横坐标为液相组成x A和汽相组成y A（x，y均指易挥发组分的摩尔分数）。
下曲线表示平衡时液相组成与温度的关系，称为液相线，上曲线表示平衡时汽相组成与温度的关系，称为汽相线。
两条曲线将整个t－ x－ y图分成三个区域，液相线以下称为液相区。
汽相线以上代表过热蒸汽区。
被两曲线包围的部分为汽液共存区。
t－ x－ y图数据通常由实验测得。
对于理想溶液，可用露点、泡点方程计算。
（2）应用在恒定总压下，组成为x，温度为t1（图中的点A）的混合液升温至t2(点J)时，溶液开始沸腾，产生第一个汽泡，相应的温度t2称为泡点，产生的第一个气泡组成为y1(点C)。
同样，组成为y、温度为t4（点B）的过热蒸汽冷却至温度t3（点H）时，混合气体开始冷凝产生第一滴液滴，相应的温度t3称为露点，凝结出第一个液滴的组成为x 1(点Q)。
F 、E 两点为纯苯和纯甲苯的沸点。
图 苯－甲苯物系的t － x － y 图 图 苯－甲苯物系的y － x 图应用t － x － y 图，可以求取任一沸点的气液相平衡组成。
化工原理蒸馏精馏总结
化工原理蒸馏精馏总结化工原理里的蒸馏精馏可太有意思啦！蒸馏和精馏呢，简单来说就是分离混合物的方法。
咱就想象一下，有一堆混在一起的东西，就像不同颜色的小珠子混在一个盒子里，我们要把它们分开，这时候蒸馏精馏就像一把神奇的小镊子，能把不同的“小珠子”挑出来。
蒸馏是利用混合物中各组分挥发性的差异。
比如说，有两种液体，一种特别容易变成气体，另一种没那么容易。
那我们就可以加热这个混合物，容易变成气体的那个组分就会先变成蒸汽飞出去。
就像一群小动物在一个屋子里，有个特别调皮的小动物，一加热就先跑出去了。
然后我们把这个蒸汽收集起来再冷却，就又变回液体啦，这样就初步实现了分离。
精馏可就更高级一点喽。
它是在蒸馏的基础上发展起来的。
精馏就像是给蒸馏盖了一座大楼，这座大楼有好多层呢。
在精馏塔里，有很多块塔板或者填料。
混合物在塔里一边上升一边进行多次的部分汽化和部分冷凝。
就像那些小珠子在一个有很多关卡的迷宫里，每经过一个关卡，就会被分得更开一些。
通过这个过程，我们就能把混合物分离得更彻底。
在实际的化工生产中，蒸馏精馏的应用超级广泛。
比如说石油化工，原油可是个超级复杂的混合物，通过蒸馏精馏就能把它分成汽油、柴油、煤油等等不同的产品。
这就像是把一个超级大的蛋糕切成一块一块不同口味的小蛋糕，满足不同的需求。
不过呢，蒸馏精馏也不是那么容易就能完全掌握的。
这里面有好多影响因素呢。
像操作压力、回流比这些东西。
操作压力要是变了，混合物的沸点也会跟着变，就像人在不同的海拔高度，感觉也不一样。
回流比呢，就像是在这个分离的游戏里，我们调整的一个规则。
回流比大一点或者小一点，分离出来的东西的纯度就会不一样。
在学习蒸馏精馏的时候，也有不少好玩的小窍门。
我们可以把那些复杂的公式想象成是在给这个分离游戏制定规则。
比如说那个精馏塔的操作线方程，就像是在告诉我们每个小珠子在塔里应该怎么跑的路线。
还有那些相平衡关系，就像是在说不同的小珠子在不同的环境下，它们之间是怎么相处的。
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• 1）按操作流程 间歇蒸馏、连续蒸馏 • 2）按蒸馏方式 简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏 • 3）按操作压强 常压、减压、加压蒸馏 • 4）按混合物中的组分数 双组分精馏、多组分精馏
1.3.1平衡蒸馏（闪蒸） 既可以间歇又可以连续方式进行 （1）流程：
特点： 低温沸腾，放出的 显热作为气化的潜热。 适用于： 粗略分离的物料； 轻组分含量不高。
则W / F q（液化率）
q 1 y x xF q 1 q 1
xF
tF
x
——操作性方程
热量衡算：
换热器热交换:
Q Fcp (T t F )
D y F xF
tF
T
te P
节流后进入分离器，物料放 出的显然等于部分汽化所需 潜热
Fcp (T te ) (1 q) Fr
则离开换热器的物料温度:
忽略dxdL，整理得：
dL dx L yx
dL dx L yx
积分，上限：L=F，x=xF 下限：L=W，x=x2
xF dx F ln x2 y x W
代入相平衡关系
蒸馏产品的平均组成 设L1和L2分别为“1”、“2” 时刻的釜液量，kmol x1和x2分别为“1”、“2” 时刻釜液摩尔浓度 D为蒸馏产品量，kmol
D L1 L2 DxD L1 x1 L2 x2
L1 x1 L2 x2 xD D
1.4 精馏原理
3’
D,yD
t
2’ 1’ 1 2
3
F,xF
xW
xF
yD
W,xW
多次部分汽化和部分冷凝可分别得 到较纯的轻重组分 重复单级操作，流程复杂，能耗大，中间产品 多，产品收率低
D,yD
t 3’
2’ 1’
1
F,xF
2
3
xW W,xW
xF
yD
多次部分汽化和冷凝联合操作——精馏塔
D,yD
F,xF
W,xW
塔设备——板式塔、填料塔
塔板上的传质与传热
第n块板的情况 进入物流（准备接触的两相） • 下一层板（n+1）上升蒸气： Vn+1，yn+1， tn+1 • 上一层板（n-1）下降的液体： Ln-1,xn-1 ，tn-1
tn+1>tn-1：传热 xn-1 >x*n+1（与yn+1呈相平 衡）：传质
塔板上的传质与传热
第n块板的情况 离开物流
第n板上升蒸气：Vn， yn，tn 第n板下降液体： Ln，,xn ，tn
传质结果
Xn< xn-1 ， yn >yn+1 使重组分进入液相，浓度增高 使轻组分进入气相，浓度增加
F xF
T
D y
te P
tF Q
相对挥发度很大。
W x
（2）平衡蒸馏原理
(3) 特点 ① 连续操作； ② 组成和温度恒定不变； ③ 气、液两相平衡 。
温度和压力对平衡蒸馏的影响
(4) 平衡蒸馏的计算
D
F
物料衡算： F D W
FxF Dy Wx
T Q
y te P
W
y ( FxF Wx ) / D [ FxF ( F D) x] / D F F (1 ) x xF D D 令D / F e（汽化率）
——操作性方程
平衡蒸馏中，q为恒定值，在x-y图上为过 点（xF.xF），斜率为q/(q-1)的直线。
x y 1 ( 1) x
——相平衡方程
给定压力与汽化率，可用图解法方便地确定闪 蒸后的两相组成。
图解过程：
1.3.2 简单蒸馏
（1）流程
(2) 特点 ① 间歇操作过程是一动态过程； ② 易挥发组分更多地传递到气相中去，釜液温度 不断升高； ③ 产品与釜液组成随时间而改变(降低）； ④ 瞬时蒸气与釜中液体处于平衡状态。 适用于： 1. 沸点差较大的混合液； 2. 分离要求不高的粗加 工过程。
理论板 通过理论板上的传质，使离开该板的上 升蒸气（Vn，yn）与下降液体（ Ln，,xn ） 呈相平衡
精馏操作必要条件
上升蒸气——气相回 流——再沸器 下降液体——液相回 流——冷凝器 精馏操作的基本流程：塔、 再沸器、冷凝器
精馏过程的回流
• 回流包括：
塔顶液相回流、塔底气相回流
(3) 简单蒸馏的计算 L——釜内液相量； x ——任一时刻液相组成； dL ——d时间内蒸发的釜液量； 经过时间d 后，釜液量为L-dL、组成为x-dx； dD——d时间内移出的蒸汽量，其组成为 y； y与x呈平衡关系。 则：对d时间内做物料衡算
dD dL Lx ( L dL)(x dx) ydD
从塔的温度分布去理解精馏原理
塔内的温度如何分布？ 不同的温度对气、液的组成有什么影响？ 如何才能保持塔内的温度分布？
Q
x W
r T te (1 q) cp
气液相平衡关系
D y F xF
tF
x y 1 ( 1) x
对于二元体系的平衡体系，自 由度为2，当体系的压力P确定 后，只有一个自由度，当体系 温度再确定后，体系组成就确 定了
te f ( x)
q 1 y x xF q 1 q 1
• 回流的作用：
提供不平衡的气液两相，提供传 质的必要条件； 通过回流带入热量和“冷量”， 维持塔内的温度分布。
精馏原理的文字描述
从塔顶下降的液相与从塔底上升的气 相，在塔板(或填料)上接触，进行多次部 分气化和部分冷凝的传热传质过程； 热量从气相传到液相，轻组分从液相 传到气相，重组分从气相传到液相； 塔顶气相成为高纯度的轻组分，塔底 的液相成为高纯度的重组分，从而实现了 混合液的分离。