汽液相平衡与蒸馏原理
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
化工原理 2-9蒸馏
请在等压图上描述闪蒸过程。
三、精馏 1、原理 多次部分汽化、部分冷凝
如何实现多次部分汽化、部分冷凝？
2、分类 连续精馏、间歇精馏 3、连续精馏流程 ①装置组成 全凝器 回流罐
塔顶产品
原料 塔 再沸器 塔釜产品
②各部分的作用 塔顶：冷凝器、回流罐 塔—— 塔身：加料板、精馏段、提馏段 塔底：再沸器 ③连续、稳定操作的必要条件 塔顶回流液 塔底上升蒸汽
*1对于双组分物系，一相中某一组分的摩尔分数确定后，
另一组分的摩尔分数也随之而定，液相或气相组成均可 用单参数表示。即 xA、 yA
*2因物系的自由度为F=2，温度、压强与气液两相的组成
三者中任意规定两个，则物系的状态将被唯一地确定，余 下参数已不能任意选择。
因此，当压强一定时，双组分平衡物系必存在： **液相（或气相）组成与温度间的一一对应关系 （t—x t—y）； **气液相组成之间的一一对应关系（y—x）。
六、双组分非理想溶液
1、具有正偏差的非理想溶液 fAB<fAA、fBB
（苯-乙醇，乙醇-水系统）
溶液的平衡分压较理想溶液低，当偏差达到一定程度时，具 有最低恒沸点。 2、具有负偏差的非理想溶液 fAB>fAA、fBB
（氯仿-丙酮 系统）
溶液的平衡分压较理想溶液高，当偏差达到一定程度时，具
有最高恒沸点。
三、蒸馏操作费用与操作压强
蒸馏操作费用主要是加热和冷凝的费用，与加热和 冷凝的温度有关。而加热和冷凝的温度均与操作压强有
关，故工业蒸馏对操作压强应进行适当的选择。
*真空蒸馏使沸点降低，可避免使用高温载热体。
*加压蒸馏使冷凝温度提高，可避免使用冷冻剂。
四、本章重点： 1、连续精馏过程的基本原理及过程描述的基本方法
中山大学化工原理课件 第6章-精馏
0 0 pA P pB yA 0 0 P p A pB
上式为一定总压下汽相组成与温度的关系式。该温度又称为露点 （dew-point），上式又称为露点方程。
严格地说没有完全理想的物系。对那些性质相近、结构相似的组分 所组成的溶液，如苯-甲苯，甲醇-乙醇等，可视为理想溶液；若汽相 压力不太高，可视为理想气体，则物系可视为理想物系。 对非理想物系不能简单地使用上述定律。汽液相平衡数据更多地依靠 实验测定。
塔顶产品 yA 加热器 原料液
减压阀
闪 蒸 罐 xA
Q
塔底产品
三、精馏原理与流程 1. 精馏操作流程 精馏塔 精馏段 提馏段 塔顶冷凝器 塔釜再沸器 塔顶冷凝液 馏出液 回流液 塔釜产品 – 釜液 进料液 – 原料液 进料板
精 馏 段
提 馏 段
2. 精馏原理
T y2 o2 x2 x1 b 0 o1 y1
第四节 物料衡算和操作线方程
V
一. 全塔物料衡算 总：
D, xD
F D W
轻：
F, xF
FxF DxD WxW
W, xW
应用1： 确定产量及组成之间的关系
应用2： ① 确定馏出液采出率
F, xF
V
L
D, xD
D xF xW F xD xW
② 确定xD,max或 Dmax
露点
气相区
t/C
两相区
露点线
泡点 泡点线
液相区
0
xA
xf x(y)
yA
. 1.0
当温度达到该溶液的露点，溶液全部汽化成为组成为 yA= xf 的气相， 最后一滴液相的组成为 xA。
【化工原理复习笔记】第六章 蒸馏
蒸馏⏹双组分溶液的气液相平衡拉乌尔定律由溶剂与溶质组成的稀溶液，在一定温度下汽液两相达到平衡时p A=p A o x Ap A：溶剂在汽相中的蒸气分压，kPap A∗：同温度下纯溶剂A的饱和蒸气压，kPax A：溶剂A在液相中的组成（摩尔分数）对于组分Bp B=p B∗x B=p B∗(1−x A)理想溶液的t−y−x关系式➢温度(泡点) — 液相组成关系式x=p−p B∗p A∗−p B∗x：液相中易挥发组分的摩尔分数p：总压，kPap A∗、p B∗：溶液温度t时，纯组分A、B的饱和蒸气压，kPa ➢恒压下t−y−x关系式y=p A∗x p若已知汽液相平衡温度t下的液相组成x，用上式就可求出与x平衡的汽相组成y ➢温度(露点) — 汽相组成关系式将上面两式合并y=p A∗p×p−p B∗p A∗−p B∗双组分理想溶液的汽液两相达到平衡时，总压p、温度t、汽相组成y及液相组成x的4个变量中，只要决定了两个变量的数值，其他两个变量的数值就被决定了。
相对挥发度与理想溶液的y−x关系式挥发度v挥发度是用来表示物质挥发能力大小的物理量，前面已提到纯组分液体的饱和蒸气压能反映其挥发能力。
理想溶液中各组分的挥发能力因不受其他组分存在的影响，仍可用各组分纯态时的饱和蒸气压表示，即挥发度v等于饱和蒸气压p∘v A=p A ov B=p B o相对挥发度α溶液中两组分挥发度之比称为相对挥发度αa=v Av B=p A op B o对于理想溶液，在操作温度范围内，取最低温度的α值与最高温度的α值之几何平均值理想溶液的汽液相平衡方程式非理想溶液汽液相平衡非理想溶液中各组分的蒸气分压不服从拉乌尔定律，他们对拉乌尔定律发生的偏差有正偏差与负偏差两大类。
实际溶液中，正偏差的溶液比负偏差者多蒸馏与精馏原理简单蒸馏与平衡蒸馏简单蒸馏：只适用于混合液中各组分的挥发度相差较大，而分离要求不高的情况，或者作为初步加工，粗略分离多组分混合液平衡蒸馏：为稳定连续过程，生产能力大。
蒸馏––––基本概念和基本原理
蒸馏––––基本概念和基本原理利用各组分挥发度不同将液体混合物部分汽化而使混合物得到分离的单元操作称为蒸馏。
这种分离操作是通过液相和气相之间的质量传递过程来实现的。
对于均相物系，必须造成一个两相物系才能将均相混合物分离。
蒸馏操作采用改变状态参数的办法（如加热和冷却）使混合物系内部产生出第二个物相（气相）；吸收操作中则采用从外界引入另一相物质（吸收剂）的办法形成两相系统。
一、两组分溶液的气液平衡1．拉乌尔定律理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律：p A=p A0x A p B=p B0x B=p B0（1—x A）根据道尔顿分压定律：p A=Py A而P=p A+p B则两组分理想物系的气液相平衡关系：x A=（P—p B0）/（p A0—p B0）———泡点方程y A=p A0x A/P———露点方程对于任一理想溶液，利用一定温度下纯组分饱和蒸汽压数据可求得平衡的气液相组成；反之，已知一相组成，可求得与之平衡的另一相组成和温度（试差法）。
2．用相对挥发度表示气液平衡关系溶液中各组分的挥发度v可用它在蒸汽中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分率来表示，即v A=p A/x A v B=p B/x B溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比为相对挥发度。
其表达式有：α=v A/v B=（p A/x A）/（p B/x B）=y A x B/y B x A对于理想溶液：α=p A0/p B0气液平衡方程：y=αx/[1+（α—1）x]Α值的大小可用来判断蒸馏分离的难易程度。
α愈大，挥发度差异愈大，分离愈易；α=1时不能用普通精馏方法分离。
3．气液平衡相图（1）温度—组成（t-x-y）图该图由饱和蒸汽线（露点线）、饱和液体线（泡点线）组成，饱和液体线以下区域为液相区，饱和蒸汽线上方区域为过热蒸汽区，两曲线之间区域为气液共存区。
气液两相呈平衡状态时，气液两相温度相同，但气相组成大于液相组成；若气液两相组成相同，则气相露点温度大于液相泡点温度。
《化工原理》气液平衡 _液体精馏
第7章 液体精馏
7.4.2 物料衡算－操作线方程
1．全塔的物料衡算 对图7-8所示的间接 蒸汽加热的连续精馏塔 作全塔物料衡算，并以 单位时间为基准，源自图7-7 精馏塔的物料衡算
16
第7章 液体精馏
则总物料 易挥发组分 F=D+W FxF=DxD+WxW （7-12） （7-12a）
式中 F－原料液流量（kmol/s）； D－塔顶产品（馏出液）流量（kmol/s）； W－塔底产品（釜残液）流量（kmol/s）； xF－原料液中易挥发组分的摩尔分率； xD－馏出液中易挥发组分的摩尔分率； xW－釜残液中易挥发组分的摩尔分率。
18
第7章 液体精馏
图7-8 精馏段操作线方程的推导
19
第7章 液体精馏
将式7-15代入式7-15a，并整理得：
y n +1 L D = xn + xD L+D L+D
（7-16）
若将上式等号右边的两项的分子和分母同时除以D，可得：
y n +1 = L/D 1 xn + xD L / D +1 L / D +1
13
第7章 液体精馏
7.4 双组分连续精馏的计算
精馏过程的计算可分为设计型和操作型两类。本章重点 讨论板式塔的设计型计算。精馏过程设计型计算，通常已知 原料液流量、组成及分离程度，需要计算和确定的内容有： ①选定操作压强和进料热状态等； ②确定产品流量和组成； ③确定精馏塔的理论板数和加料位置； ④选择精馏塔的类型，确定塔径、塔高和塔板结构尺寸，并 进行流体力学验算； ⑤计算冷凝器和再沸器的热负荷，并确定两者的类型和尺寸。
14
第7章 液体精馏
7.4.1 理论板的概念及恒摩尔流的假定
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。
p=p A0x AA（6-2）p=p B0x B=p B0(1－Bx) （6-3）A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；x、x B——溶液中A，B组分的摩尔分数。
A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x1(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-蒸馏
0
x或y
量 浓度差
L2
A 即：液相量L1=汽相量L2
pA A pA0
1 xA
A
t
§9.2 二元物系的汽液相平衡
说明：
（1）相平衡曲线必落在对角 线的上方；Why？ 因为yx
y1
y x 1( 1)x
（2） 越远离1，也就愈
有利于蒸馏操作---------- y
越大，相平衡曲线偏离对
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 v A vB
pA pB
xA xB
yA xA yB xB
显然对理想溶液，有：
p
0 A
p
0 B
y x 1( 1)x
满 足 理 想 气 体 状 态 方 程 、 道 尔 顿 分 压 定 律
1、理想溶液
p A P A yp B P BP y p A p B
在全部浓度范围内都服从拉乌尔定律的溶液称为理想溶液。
在组分A、B组成的理想溶液中，则有： fAAfBBfAB
只有物性和结构相似，且分子大小也相近的物系才符合 拉乌尔定律，如苯－甲苯、甲醇－乙醇、烃类同系物组成 的溶液等等
t gy
溶 液 （ A+B） 加热
pAP yfx,t 在 一 定 的 温 度 下 pAfx
p B P 1 y g x ,t
pBgx
§9.2 二元物系的汽液相平衡 一、理想物系的汽液相平衡
汽 相 为 理 想 气 体 、 液 相 为 理 想 溶 液 的 体 系 ， 称 为 。
《化工原理》气液平衡 _液体精馏
图7-2 苯-甲苯混合液的y-x图
7第7章 液体ຫໍສະໝຸດ 馏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。
图7-3 乙醇-水溶液的y-x图
24
第7章 液体精馏
2.进料热状态参数 ⑴ 进料板的物料衡算与热量衡算 对图7-11所示的进料板分别作物料衡算及热量衡算，即 F+ V′+L=V+ L′ （7-20） FIF+ V′IV′+LIL=VIV+ L′IL′ （7-20a） 式中 IF——原料液的焓（kJ/kmol）； IV ， IV′—— 分 别 为 进 料 板 上 、 下 处 饱 和 蒸 气 的 焓 （kJ/kmol）； IL ， IL′—— 分 别 为 进 料 板 上 、 下 处 饱 和 液 体 的 焓 （kJ/kmol）。 由于与进料板相邻的上下板的温度及气液相组成各自都 很相近，故有： IV≈IV′ IL≈IL′
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。
第十章---蒸馏PPT课件
y m L 0 x 0 V L x1 0 0 ..5 0 3 0 6 8 2 0 .2 8 0 .818 6
3．水蒸气蒸馏
ppwpA
（a）0.69，（b）0.88， （c） 0.92，（d）0.94。
.
27
10.3C 提馏段的物料衡算
LVW
LxmVym1WWx
提馏段操作线方程式：
ym1L'L W ' xmLW 'WxW
.
28
10-4 进料状态对精馏的影响
10.4A 进料热状态
1． 进料热状态参数 假设进料为汽液混合物， 每1mol进料中液相为qmol ，
轻组分 汽液两相单共存区
汽相线 汽相单相区
.
7
（２）定p下的T-x图 双组分体系
泡点（bubble point）
汽相单相区 露点
汽相线
露点（dew point）
汽液两相 平衡共存区。
泡点
液相线
液相单相区
.
8
（２）定p下的T-x图 双组分体系
恒沸物
恒沸物
最低恒沸点
.
最高恒沸点
9
（３）定p下的y-x图
.
43
，求 q 值：q H V H F V h c p ( T b T F ) 3 .1 2 0 .1 5 ( 3 9 6 3) 7 2 1 .2 8
H V H L V h
3 .1 2
q 1.20 6.00 q1 1.201
从对角线上y = x = xF = 0.45 的点作斜率为6.00 的直线，即为 q 线， 与精馏段操作线交于点d 。
蒸馏
每一块塔板是一个混合 分离器。
足够多的板数可使各组 分较完全分离。
(4) 精馏过程的回流
•
回流的作用： 提供不平衡的气液两相，是构成气液两相传质的 必要条件。 精馏的主要特点就是有回流。
回流包括：
塔顶回流液
塔底回流汽
三、精馏过程的基本计算
1.全塔物料衡算的方法
F D W Fx F Dx D Wx W
D, xD F, xF
式中：F、D、W—原料液、 塔顶馏出液、塔底釜残液的 流量，kmol/h xF、xD、xW—原料液、塔 顶馏出液、塔底釜残液的组 成，摩尔分率
W, xW
2.精馏岗位其他工艺计算
（1）精馏成品收率的计算 精馏成品收率是指精馏实际产品量与原 料中该组分的质量之比，以百分数表示。 计算公式为：
蒸馏单元 介绍完毕
谢谢大家！
t~y
t~x
液相区 tB
理想溶液气液相平衡
将温度为t5，组成为y1(点 E)的过热蒸汽冷却，当温 度降到t4时(点D)，混和气 开始冷凝，产生第一滴液 体，因此饱和蒸汽线又称 露点线，对应的液相组成 为x1。
因此只有将液体部分汽化，才能起到分离作用。 所以蒸馏操作必须在气液两相共存区内进行。
三、 简单蒸馏
蒸馏
蒸馏的主要内容
一、 二、 三、 四、 五、 六、
概述 蒸馏基本原理和简单蒸馏 精馏原理与流程 精馏设备 精馏的操作 特殊蒸馏
概述
蒸馏是分离液体混合物典型的单Fra bibliotek操作。
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：03区轻沸塔C-350进料为DOX与少量轻沸物 甲醇等的混合液，在塔的底部控制温度77℃，塔顶控 制温度72℃，操作压力微正压。由于甲醇的沸点沸 64.8 ℃，较DOX的沸点75℃低，即其挥发度较DOX的 高，故甲醇较DOX易于从液相中气化出来。经过蒸馏， 使甲醇等轻组分和DOX（重组分）得以分离，从而在 塔底得到高纯度的DOX。
平衡蒸馏与简单蒸馏
三、平衡蒸馏与简单蒸馏平衡蒸馏（闪蒸）是液体的一次部分气化的蒸馏操作。
1、流程2. 原理：将原料液加热到泡点温度以上，再经节流阀减压后进入闪蒸室，因压力下降原料液变为过热而使液体发生部分气化，形成气液两相，气化耗热使得液体温度下降，最后气、液两相温度趋于一致，两相组成趋于平衡。
简单蒸馏也称微分蒸馏，在蒸馏过程中系统的温度和气液相组成均随时间而改变，属于间歇非定态操作。
闪蒸罐塔顶产品yAxA加热器原料液塔底产品Q减压阀1. 流程2. 原理：原料液一次加入釜中，将其加热至泡点，使之不断的气化，产生的蒸气由釜顶连续引入冷凝器得馏出液产品。
釜内任一时刻的气液两相组成互成平衡。
由于 y ，随着蒸气的不断引出，釜液中易挥发组分的组成不断减少，泡点逐渐升高，与之相应的气化蒸气中的易挥发组分的含量也不断降低，故常设有几个接受器，按时间的先后，分别得到不同组成的馏出液。
四、精馏精馏：把液体混合物进行多次部分气化，同时把产生的蒸气多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏 1. 精馏流程y原料液x蒸气xD1xD2xD3冷凝器预热到一定温度的原料液送入精馏塔的进料板,在每层塔板上, 回流液体与上升蒸气互相接触, 进行热和质的传递.塔顶冷凝器的作用: 获得塔顶产品及保证有适宜的液相回流。
再沸器的作用: 提供一定量的上升蒸蒸气。
精馏段:加料板以上的塔段.上升气相中重组分向液相传递，液相中轻组分向气相传递，完成上升蒸气轻组分精制。
提馏段:加料板及其以下的塔段.下降液体中轻组分向气相传递，气相中重组分向液相传递，完成下降液体重组分提浓。
2. 精馏原理任意第n 块塔板上的精馏过程混合蒸汽多次部分冷凝，蒸汽组成沿 t-x(y) 相图的露点线变化，可得到易挥发组分含量很高而难挥发组分含量很低的蒸汽。
混合液体多次部分汽化，釜液组成沿 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。
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。
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第二节 双组分溶液的汽液相平衡
三、非理想溶液的汽液平衡[444]
1.0 p=const
y
正偏差物系 最低恒沸物
乙 水
0
醇
78.3℃ 100℃ 78.15℃ 0.894
x
1.0
恒沸点 恒沸组成
第二节 双组分溶液的汽液相平衡
三、非理想溶液的汽液平衡[444]
硝 水 恒沸点 恒沸组成 酸 86℃ 100℃ 121.9℃ 0.383 y
t
B
p=const 过热汽相区
汽液
两相
区
过冷液相区 0
x(y)
1. 0
【滴水穿石】 滴水穿石
1.气相中，温度升高则物质的扩散系数______，压力升 高则物质的扩散系数______；液相中，粘度增加则物质的 扩散系数______。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不确定
2. 两组分理想气体系统经等温压缩后，其总压增加一 倍，则压缩后系统的分子扩散系数将变为原来的 倍。
1.0 p=const
负偏差物系 最高恒沸物
0
x
1.0
第九章
第一节 第二节
பைடு நூலகம்
蒸馏
概述 双组分溶液的汽液相平衡
一、双组分溶液汽液平衡的自由度 二、双组分理想溶液的汽液平衡 三、非理想溶液的汽液平衡 四、总压对汽液平衡的影响
第二节 双组分溶液的汽液相平衡
四、总压对汽液平衡的影响[441]
1.0
压力升高，相 对挥发度减小 y
第三节 平衡蒸馏与简单蒸馏
t
p=const
xmin 液相最 小浓度 ymax 汽相最 大浓度
简单蒸馏和 平衡蒸馏只能使 混合物得到初步 的分离，无法达 到高纯度分离。
0
xF
x(y)
1.0
本次课内容及要求
第二节 第三节 双组分溶液的汽液相平衡 平衡蒸馏与简单蒸馏
自学：【例9-1】～【例9-8】 作业： P513— 1, 2, 7 预习：精馏原理、二元连续精馏塔的计算
2.y～t关系 露点方程
0 0 pA p − pB yA = ⋅ 0 0 p p A − pB
高压
K A − K AK B yA = KA − KB
3. x～y关系
yi Ki = xi
理想 溶液
0
pi0 Ki = p
B 安托因（Antoine）方程 lg p = A − C +T
第二节 双组分溶液的汽液相平衡
1.0 p=const
此线偏离对角线 越远，混合物越 容易分离
参 考 线
y
0
y= x
x
1.0
第二节 双组分溶液的汽液相平衡
二、双组分理想溶液的汽液平衡[442]
5.相对挥发度α 挥 发 度：
相对挥发度：
pA pB vA = vB = xA xB vA y A / yB 低压 α= = vB xA / xB 高压
第九章
第一节 概述
蒸 馏
第二节 双组分溶液的汽液相平衡
一、双组分溶液汽液平衡的自由度 二、双组分理想溶液的汽液平衡
第二节 双组分溶液的汽液相平衡
二、双组分理想溶液的汽液平衡[430]
1. x～t关系 泡点方程
0 p − pB xA = 0 0 pA − pB
高压
xA =
1− KB KA − KB
0
x
1.0
第九章
第一节 第二节
蒸馏
概述 双组分溶液的汽液相平衡
第三节 平衡蒸馏与简单蒸馏
第三节 平衡蒸馏与简单蒸馏
一、平衡蒸馏(闪蒸）[446-449]
将一定组成的液相/气相混合 物通过加热/冷凝使其形成汽液两 相，使轻组分在气相中富集、重 组分在液相中富集，此过程称为 平衡蒸馏。 物料衡算
V xF − x e= = F y−x
二、双组分理想溶液的汽液平衡[440]
4. t～x(y)图和y～x图
t
B 重组分沸点
过热汽相区
p=const
汽液
两相
区
t-y 线 露点线 饱和汽相线 A 轻组分沸点
t-x 线 泡点线 饱和液相线
0
过冷液相区
x(y)
1.0
第二节 双组分溶液的汽液相平衡
二、双组分理想溶液的汽液平衡[441]
4. t～x(y)图和y～x图
αx y= 1 + (α − 1) x
1 − x0 ⎤ L1 1 ⎡ x1 = ln ⎢ ln + α ln ⎥ 1 − x1 ⎦ L0 α − 1 ⎣ x0
此过程是一稳定过程吗？
【例9-9 平衡蒸馏与简单蒸馏比较】
某苯—甲苯二元混合物溶液含苯70%（摩尔分数），今 欲将其汽化40%（摩尔），已知此二元混合物在汽化的温度 范围内相对挥发度为2.4。试计算： ① 平衡蒸馏时，汽相与液相产物的组成； ② 简单蒸馏时，馏出液的平均组成及残余液组成。 【结论】汽化率相同时，简单蒸馏的馏出物中含轻组分较多。
x= y
0 0 α = pA pB
α = K A KB
——相平衡方程
αx y= 1 + (α − 1) x
α − (α − 1) y
α愈大，愈有利于蒸馏分离； α =1，无法用普通蒸馏方法分离。
第九章
第一节 第二节
蒸馏
概述 双组分溶液的汽液相平衡
一、双组分溶液汽液平衡的自由度 二、双组分理想溶液的汽液平衡 三、非理想溶液的汽液平衡
L y − xF q= = F y−x
q xF y= x− q −1 q −1
平衡关系 x-y成平衡关系
V y
F xF
L x
第三节 平衡蒸馏与简单蒸馏
二、简单蒸馏(渐次汽化）[449-451]
x1 dx L1 ln = ∫ x0 y − x L0
y = mx
xD
L0→L1 x0→ x1
L1 1 x1 ln = ln L0 m − 1 x 0