精馏原理

• 图7-6所示的多釜
精馏流程可以看成 精馏塔的模型。
塔顶产品
冷凝器 y3
y2
y1 原料 xF
xD 3
x3 2
x2 1
x1 2′
图7-6 精馏塔模型
3′
4′
加热器 塔底产品
•
图中由第n+1级（第3级）下降的液相（组成
为y温1）x度3）在差与第，由n同级第时（n进-第1行级2级传（）质第接和1级触传），热上由，升于液的存相气在中相着易（浓挥组度发成差组为分和
• 该图表示在一定总压 下，温度与气、液相 组成之间的关系。
• 在总压为101.33kPa 下，苯-甲苯混合液 的t-x-y图如图7-1所 示。
温度t,℃
120 t4 B
110
100 t3
t2 90
80
t1
H J
A
70 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
x1(y 1)
x(或y )
图7-1 苯-甲苯混合液的t-x-y图
分精馏。
• 3.物系分离的难易：可分为精馏和特殊精馏。 • 4.操作压强：可分为常压精馏、减压精馏和加压
精馏。
• 7.2 精馏原理 • 7.2.1双组分溶液的气液相平衡 • 1．双组分理想溶液的气液相平衡关系 • 气液相平衡关系，是指溶液与其上方的蒸气达到平衡时，系统的
总压、温度及各组分在气液两相中组成间的关系。 • ⑴ 理想溶液及拉乌尔定律 • 实验表明，理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律。 • 拉乌尔定律表示：当气液呈平衡时，溶液上方组分的蒸气分压与
x1
0
wk.baidu.com0.2
0.4 0.6
0.8
1.0
x
图7-2 苯-甲苯混合液的y-x图
• 2．双组分非理想溶液的气液平衡关系
• 非理想溶液可分为与理想溶液发生正偏差的溶液和负偏差的溶液。例如，乙 醇-水物系是具有正偏差的非理想溶液；硝酸-水物系是具有负偏差的非理想溶 液。它们的y-x图分别如图7-3和7-4所示。
• ② y-x图
1.0
• 在一定外压下，以y为纵
坐标，以x为横坐标，建 0.8
立气-液相平衡图，即y-x
y1
D
图，图中曲线代表气液相
平衡时的气相组成y与液 相组成x之间的关系。
y
0.6 0.4
• 图7-2为苯-甲苯混合液在
外压为101.33kPa下的y-x 图。如图中曲线的D点表 0.2
示为组y1的成气为相x1的互液成相平与衡组。成该 曲线又称为平衡曲线。
溶液中该组分的摩尔分率成正比。
• 在一定压强下，液体混合物开始沸腾产生第一个气泡的温度，称 为泡点温度（简称泡点）。
• 严格而言，实际上理想溶液是不存在的，仅对于那些由性质极相 近、分子结构相似的组分所组成的溶液，例如苯-甲苯、甲醇-乙 醇、烃类同系物等可视为理想溶液。
• ⑵ 气液平衡相图
• ① t-x-y图
从液相转移至气相，气相中难挥发组分从气相转移
至液相，从而省去了中间产物。目前工业上使用的
精馏塔就是它的体现。精馏塔内通常有一些塔板或
充填一定高度的填料。塔板上的液层或填料的湿表
面是气液两相进行热量交换和质量交换的场所。操
作时，由塔顶可得到近于纯的易挥发组分产品，同
时塔底可得到近于纯的难挥发组分产品。塔中各级
馏出液 1
釜残液
图7-7 连续精馏装置流程 1.精馏塔 2.再沸器 3.冷凝器 4.回流液泵
• 7.3 双组分连续精馏的计算 • 7.3.1理论板的概念及恒摩尔流的假定 • 1．理论板的概念 • 所谓理论板，是指气液两相在板上充分接触混合，塔板上不存在
部y3＞分y冷2＞凝y，1，则可可见得气到体组混成合为物y3经的多气次相部和分组冷成凝为后x3，的在液气相相，中且
可加获热得器高加纯热度，的使易其挥部发 分组 气分 化。 ，同 则时 可， 得若 到将 组组成成为为x2＇x1的的液液相相和经 组进成行为部分y2＇气（化图，中可未得标到出组）成的为气x3相＇，的再液将相组和成组为成x为2＇y3的＇液（相图 中经未过标多出次）部的分气气相化，，且 在液x3＇相＜中x可2＇获＜得x高1＇纯，度可的见难液挥体发混组合分物。
第七章 精馏
7.1 概述 7.2 精馏原理 7.3 双组分连续精馏的计算 7.4 板式塔
• 7.1 概 述 • 7.1.1精馏操作在化工中的应用 • 7.1.2 精馏的分类 • 工业上精馏操作可按以下方法分类 • 1.操作方式：可分为间歇精馏和连续精馏。 • 2.物系中组分的数目：可分为双组分精馏和多组
• 2．相对挥发度
• 相对挥发度，即为混合液中组分挥发度之比，用α表示。
• 7.2.3精馏原理
• 精馏过程原理可
t1
用气液平衡相图
t2
说明，如图7-5所 t t3
示。
P 定值
1 2 3
x3′ x2′x1
x2 xF x3 y1 y2 y3
x (y)
图7-5 多次部分气化和部分冷凝
• 若将组成为xF、温度低于泡点的某混合液加热到泡点以上， 使液其相部组分成气为化x1，，且并y将1＞气x相F＞和x液1，相此分时开气，液则相所量得可气用相杠组杆成规为则y1， 确组定成。为若y2的将气组相成和为组y1成的为气相x2的混液合相物；进又行若部将分组冷成凝为，y则2的可气得相到
1.0
1.0
M
0.8
0.8
0.6
y
0.4
N
0.6 y
0.4
0.2
0.2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
图7-3 乙醇-水x 溶液的y-x图
0
0.2 0.4 0.6 0.8 xM 1.0
图7-4 硝酸x-水溶液的y-x图
• 7.2.2相对挥发度
• 1 ．挥发度
• 挥发度可表示物质挥发的难易程度。纯物质的挥发度可 用该物质在一定温度下的饱和蒸气压来表示。同一温度 下，蒸气压愈大，表示挥发性愈大。对于混合液，因组 分间的相互影响，使其中各组分的蒸气压要比纯组分的 蒸气压低，故混合液中组分的挥发度可用该组分在气相 中平衡分压与其在液相中组成（摩尔分率）之比表示，
的易挥发组分含量由上至下逐渐降低，当某级的浓
度与原料液的浓度相同或相近时，原料液就由此引
入。
• 7.2.4 精馏装置的流程 • 典型的连续精馏流程如图7-7
所示。
• 原料液经预热后，送入精馏 塔内。操作时，连续地从再 沸器取出部分液体作为塔底 产品（釜残液），部分液体 原料 气化，产生上升蒸气，依次 通过各层塔板。塔顶蒸气进 入冷凝器中被全部冷凝，并 将部分冷凝液借助重力作用 （也可用泵送）送回塔顶作 为回流液体，其余部分经冷 却器（图中末画出）后被送 出作为塔顶产品（馏出液）。