第八章 蒸馏PPT课件
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整理上式，可得
气液平衡方程 y1( x1)x或 x(y1)y
利用α的大小，可判断是否能用蒸馏方法分离及分离的难易程度， 若α＞1，表示组分A较B容易挥发，α↑，分离愈易，可用普通蒸馏 方法分离； 若α=1，y=x，气相组成=液相组成，不能用普通蒸馏方法分离。
3、两组分理想溶液的气液平衡相图
t/C
1）温度-组成（t-x-y）图
气相区 t4
t3
露点 两相区
露点线
t2
泡点
泡点线
t1
液相区
0
xA xf
yA 1.0
x(y)
两条线： 饱和蒸气线（露点线） t-y的关系曲线
饱和液体线（泡点线） t-x的关系曲线
三个区域： 气相区(过热蒸气) 液相区 气液共存区
2）x-y图
图 苯-甲苯混合液的x-y图
➢曲线表示液相组成和与之平衡的气相 组成间的关系； ➢x-y曲线上各点具有不同的温度， y、
logp0 A B tC
A、B、C 为安托因常数，可由相关的手册查到。
道尔顿分压定律
pA yAp
当气、液两相达到平衡，且气相可看作理想气体时:
yA
pA P
pA0xA P
而
xA
P pB0 pA0 pB0
所以
yA
pA0 P
P pB0 pA0 pB0
气相组成与平衡温度的关系
2）用相对挥发度表示气液平衡关系
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，温度不断变 化。
1）用饱和蒸气压和相平衡常数表示气液平衡关系 拉乌尔定律（ Raoult's law ） 内容： 在一定温度下，稀溶液中溶剂的蒸气压等于纯溶 剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数。其数学表达式为：
pi pioxi
对二元理想物系：
pA pAoxA
p Bp B oxBp B o(1xA )
当气、液两相达到平衡时:
p p A p B p A 0 x A p B 0 1 x A
xA
p pB0 pA0 pB0
气液平衡下液相组成与平衡温度的关系
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：
三、蒸馏过程的分类
1.按操作流程
间歇蒸馏 连续蒸馏
2.按操作方式
简单蒸馏 平衡蒸馏 精馏 特殊精馏
3.按操作压强
常压蒸馏 减压蒸馏 加压蒸馏
两组分精馏 4.按组分数目
多组分精馏
二、 蒸馏过程的特点
A. 可用于液体混合物的分离，也可用于气体或 是固体混合物的分离； B. 操作流程简单，不需加入其他物质； C. 能耗大。
非均相物系 依靠质点运动与流体流动原理
混合物
均相物系：石油、空气等
均相物系的分离条件是必须造成一个两相物系，然后 依据物系中不同组分间某种物性的差异，使其中的某个 组分或某些组分从一相向另一相转移，以达到分离的目 的。
均相物系常见的分离方法有蒸馏、萃取和干燥。
第八章 蒸 馏 ( Distillation)
第一节 两组分溶液的气液平衡
一、相律
自由度=组分数-相数+2 即F = C –φ+2 如两组分的气液平衡，计算其物系的自由度为2，在t、p、y、
x 4个变量中，任意确定其中的两个变量，则物系的状态被唯一 地确定,余下的参数已不能任意选择。
一般精馏在恒压下操作，物系只剩下1个自由度。故： ①指定温度t，则气液组成y 、x均为t的函数被确定。换句话
本章主要内容：
概述 第一节 两组分溶液的气液平衡 第二节 平衡蒸馏和简单蒸馏 第三节 精馏原理、操作流程及计算
概述
一、蒸馏的定义
利用物系中各组分挥发度不同的特性，使液体混合物得 以分离。
在同一温度下，将沸点低的组分称为易挥发组分（轻组 分）；将沸点高的组分称为难挥发的组分（重组分）。
• 分离的目的：分离液液均相混合物，得到有用组分。 A. 浓缩：除去溶剂 B. 纯化：除去杂质 C. 回收溶媒 D. 分离：将混合物分成两种或多种目的产物 E. 促进反应：把化学反应或生化反应的产物连续取出， 以提高反应速率。
x值 越大，体系的平衡温度越低。
➢对角线y=x是辅助线； ➢对于大多数溶液，两相达到平衡时， y>x，故平衡线位于对角线上方； ➢平衡线离对角线越远，挥发性差异越 大，物系越容易分离。
二、两组分非理想物系的气液平衡图（自学）
实际生产中所遇到的大多数物系为非理想物系。非理想 物系可能有如下三种情况：
（1）挥发度
挥发度：
A
wenku.baidu.com
pA xA
B
pB xB
若为理想溶液，应用拉乌尔定律可得
A pA0
（2）相对挥发度
B pB0
相对挥发度：
A pA/ xA B pB/ xB
若操作压强不高，气相遵循道尔顿分压定律，由此可得
A p A /x A y A p /x A y A /y B y /1 ( y ) B p B /x B y B p /x B x A /x B x /1 ( x )
理想气体(ideal gas)是指气体分子为一质点，分子仅具 有质量但自身体积为零，分子间无作用力。对于总压不太 高（≤104kPa）时气相可视为理想气体。
沸点、泡点、露点的概念
沸点：纯物质液态的蒸汽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， 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。
一、蒸馏分离的特点
➢通过蒸馏操作，可以直接获得所需要的产品，因此蒸馏操作 流程较简单。 ➢蒸馏分离的使用范围广，它不仅可以分离液体混合物，而且 也可以分离气体混合物或固体混合物。 ➢在蒸馏中由于要产生大量的气相和液相，因此需消耗大量的 能量。此外为建立气液两相系统，通常有高压、真空、高温 或低温等条件，也会带来技术问题等，这是不易采用蒸馏分 离某些物系的原因。
说， y 、x与t之间存在一一对应关系t ~ y或t ~ x ；
②指定液相组成x，则气相组成y被确定，换句话说y与x之 间存在一一对应关系y ~ x。
2、理想物系的气液平衡
理想物系 液相为理想溶液，服从拉乌尔定律；气相为理想气体，
服从道尔顿分压定律。
理想溶液（ideal solution）是指溶液中各分子之间的 作用力相同。对于性质极相近、分子结构相似的组分所组 成的溶液视为理想溶液。如苯-甲苯、甲醇-乙醇等。
气液平衡方程 y1( x1)x或 x(y1)y
利用α的大小，可判断是否能用蒸馏方法分离及分离的难易程度， 若α＞1，表示组分A较B容易挥发，α↑，分离愈易，可用普通蒸馏 方法分离； 若α=1，y=x，气相组成=液相组成，不能用普通蒸馏方法分离。
3、两组分理想溶液的气液平衡相图
t/C
1）温度-组成（t-x-y）图
气相区 t4
t3
露点 两相区
露点线
t2
泡点
泡点线
t1
液相区
0
xA xf
yA 1.0
x(y)
两条线： 饱和蒸气线（露点线） t-y的关系曲线
饱和液体线（泡点线） t-x的关系曲线
三个区域： 气相区(过热蒸气) 液相区 气液共存区
2）x-y图
图 苯-甲苯混合液的x-y图
➢曲线表示液相组成和与之平衡的气相 组成间的关系； ➢x-y曲线上各点具有不同的温度， y、
logp0 A B tC
A、B、C 为安托因常数，可由相关的手册查到。
道尔顿分压定律
pA yAp
当气、液两相达到平衡，且气相可看作理想气体时:
yA
pA P
pA0xA P
而
xA
P pB0 pA0 pB0
所以
yA
pA0 P
P pB0 pA0 pB0
气相组成与平衡温度的关系
2）用相对挥发度表示气液平衡关系
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，温度不断变 化。
1）用饱和蒸气压和相平衡常数表示气液平衡关系 拉乌尔定律（ Raoult's law ） 内容： 在一定温度下，稀溶液中溶剂的蒸气压等于纯溶 剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数。其数学表达式为：
pi pioxi
对二元理想物系：
pA pAoxA
p Bp B oxBp B o(1xA )
当气、液两相达到平衡时:
p p A p B p A 0 x A p B 0 1 x A
xA
p pB0 pA0 pB0
气液平衡下液相组成与平衡温度的关系
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：
三、蒸馏过程的分类
1.按操作流程
间歇蒸馏 连续蒸馏
2.按操作方式
简单蒸馏 平衡蒸馏 精馏 特殊精馏
3.按操作压强
常压蒸馏 减压蒸馏 加压蒸馏
两组分精馏 4.按组分数目
多组分精馏
二、 蒸馏过程的特点
A. 可用于液体混合物的分离，也可用于气体或 是固体混合物的分离； B. 操作流程简单，不需加入其他物质； C. 能耗大。
非均相物系 依靠质点运动与流体流动原理
混合物
均相物系：石油、空气等
均相物系的分离条件是必须造成一个两相物系，然后 依据物系中不同组分间某种物性的差异，使其中的某个 组分或某些组分从一相向另一相转移，以达到分离的目 的。
均相物系常见的分离方法有蒸馏、萃取和干燥。
第八章 蒸 馏 ( Distillation)
第一节 两组分溶液的气液平衡
一、相律
自由度=组分数-相数+2 即F = C –φ+2 如两组分的气液平衡，计算其物系的自由度为2，在t、p、y、
x 4个变量中，任意确定其中的两个变量，则物系的状态被唯一 地确定,余下的参数已不能任意选择。
一般精馏在恒压下操作，物系只剩下1个自由度。故： ①指定温度t，则气液组成y 、x均为t的函数被确定。换句话
本章主要内容：
概述 第一节 两组分溶液的气液平衡 第二节 平衡蒸馏和简单蒸馏 第三节 精馏原理、操作流程及计算
概述
一、蒸馏的定义
利用物系中各组分挥发度不同的特性，使液体混合物得 以分离。
在同一温度下，将沸点低的组分称为易挥发组分（轻组 分）；将沸点高的组分称为难挥发的组分（重组分）。
• 分离的目的：分离液液均相混合物，得到有用组分。 A. 浓缩：除去溶剂 B. 纯化：除去杂质 C. 回收溶媒 D. 分离：将混合物分成两种或多种目的产物 E. 促进反应：把化学反应或生化反应的产物连续取出， 以提高反应速率。
x值 越大，体系的平衡温度越低。
➢对角线y=x是辅助线； ➢对于大多数溶液，两相达到平衡时， y>x，故平衡线位于对角线上方； ➢平衡线离对角线越远，挥发性差异越 大，物系越容易分离。
二、两组分非理想物系的气液平衡图（自学）
实际生产中所遇到的大多数物系为非理想物系。非理想 物系可能有如下三种情况：
（1）挥发度
挥发度：
A
wenku.baidu.com
pA xA
B
pB xB
若为理想溶液，应用拉乌尔定律可得
A pA0
（2）相对挥发度
B pB0
相对挥发度：
A pA/ xA B pB/ xB
若操作压强不高，气相遵循道尔顿分压定律，由此可得
A p A /x A y A p /x A y A /y B y /1 ( y ) B p B /x B y B p /x B x A /x B x /1 ( x )
理想气体(ideal gas)是指气体分子为一质点，分子仅具 有质量但自身体积为零，分子间无作用力。对于总压不太 高（≤104kPa）时气相可视为理想气体。
沸点、泡点、露点的概念
沸点：纯物质液态的蒸汽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， 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。
一、蒸馏分离的特点
➢通过蒸馏操作，可以直接获得所需要的产品，因此蒸馏操作 流程较简单。 ➢蒸馏分离的使用范围广，它不仅可以分离液体混合物，而且 也可以分离气体混合物或固体混合物。 ➢在蒸馏中由于要产生大量的气相和液相，因此需消耗大量的 能量。此外为建立气液两相系统，通常有高压、真空、高温 或低温等条件，也会带来技术问题等，这是不易采用蒸馏分 离某些物系的原因。
说， y 、x与t之间存在一一对应关系t ~ y或t ~ x ；
②指定液相组成x，则气相组成y被确定，换句话说y与x之 间存在一一对应关系y ~ x。
2、理想物系的气液平衡
理想物系 液相为理想溶液，服从拉乌尔定律；气相为理想气体，
服从道尔顿分压定律。
理想溶液（ideal solution）是指溶液中各分子之间的 作用力相同。对于性质极相近、分子结构相似的组分所组 成的溶液视为理想溶液。如苯-甲苯、甲醇-乙醇等。