化工原理讲稿(中国石油大学)第十章 蒸馏讲稿1.
化工原理蒸馏培训课件
化工原理蒸馏培训课件一、蒸馏的基本原理蒸馏是一种常用的分离技术，广泛应用于化工领域。
其基本原理是利用液体的沸点差异，在加热的作用下将混合物中不同沸点的组分分别蒸发和凝结，以实现组分的分离。
在化工生产中，蒸馏通常用于从混合物中提取所需组分，去除杂质或回收溶剂等目的。
二、理想蒸馏和精馏1. 理想蒸馏理想蒸馏是指在无限理论塔板的情况下进行的蒸馏过程。
在理想蒸馏中，混合物在蒸发和凝结过程中可视为处于平衡状态，而且不发生任何物质的扩散和混合。
实际上，理想蒸馏是无法实现的，但它为我们理解蒸馏过程提供了一个很好的模型。
2. 精馏精馏是在实际工业生产中常用的一种蒸馏方法。
在精馏过程中，通过设计和优化塔板的结构和操作条件，以增加蒸发和凝结的效果，使得混合物能够在塔板之间进行多次蒸馏、凝结和液相循环，从而实现更好的分离效果。
三、蒸馏塔的结构和工作原理蒸馏塔是蒸馏过程中最常用的设备之一。
其基本结构包括进料管、塔板、塔板间隔板、冷凝管和顶部和底部的收集器。
蒸馏塔的工作原理是将混合物从塔底加热，将蒸发气体和液相分离，然后通过塔板和间隔板的作用，在各塔板之间进行多次蒸馏和凝结，最后从顶部收集纯净组分。
四、蒸发和凝结的影响因素蒸馏过程中，蒸发和凝结过程的效果直接影响着分离效果和产品纯度。
以下是影响蒸发和凝结的几个主要因素：1. 温度温度是影响蒸发和凝结的关键因素。
通过调节加热温度和冷却温度，可以控制蒸发和凝结的速率和效果，从而实现理想的分离效果。
2. 压力压力对蒸发和凝结的影响与温度相似。
通过调节系统的压力，可以改变组分的沸点和凝结点，从而影响蒸发和凝结的过程和效果。
3. 塔板结构塔板的结构和设计对蒸发和凝结过程有着重要影响。
合理设计的塔板可以提高传质效率，增加蒸发和凝结的表面积，进而提高分离效果。
4. 入料速度和塔底温度入料速度和塔底温度会影响塔内液相的循环和分布。
合理控制入料速度和塔底温度可以提高蒸发效果，减少不良组分的凝结。
《化工原理蒸馏》课件
蒸馏的原理与流程
蒸馏原理
基于不同组分在汽化、冷凝过程中的物理性质差异，通过控制温度和压力，使 不同组分得以分离。
蒸馏流程
包括加热、汽化、冷凝、收集等步骤，通过优化流程参数，提高分离效果和效 率。
蒸馏在化工中的应用
01
02
03
石油化工
蒸馏是石油化工中常用的 分离方法，用于生产汽油 、柴油、煤油等。
02
数学模型通过建立数学方程来描述蒸馏塔内各相之间的传递和
反应过程，以便对蒸馏过程进行模拟和优化。
常见的蒸馏过程数学模型包括质量传递、动量传递和热量传递
03
模型，以及涉及化学反应的模型。
蒸馏过程的模拟软件介绍
01
蒸馏过程的模拟软件是用于模 拟和优化蒸馏过程的计算机程 序。
02
这些软件基于数学模型，通过 数值方法求解描述蒸馏过程的 偏微分方程，以预测蒸馏塔的 操作性能和优化设计。
蒸馏压力也影响蒸馏效率和产品质量。在 高压下，液体沸点升高，可分离沸点更接 近的组分。
蒸馏速率
回流比
蒸馏速率决定了蒸馏过程的效率。过快的 蒸馏速率可能导致产品质量下降，而慢速 蒸馏则可以提高产品质量和分离效果。
回流比是影响蒸馏效率和产品纯度的关键 参数。增大回流比可以提高产品纯度，但 也会增加能耗和操作成本。
新型塔板和填料的应用
采用新型塔板和填料可以提高蒸馏效率和分离效果，降低能耗和 操作成本。
强化传热传质技术
采用强化传热传质技术可以提高蒸馏效率，减小设备体积和操作成 本。
过程集成与优化
通过过程集成与优化，实现蒸馏过程的节能减排和资源高效利用。
04
蒸馏过程的模拟与计算
蒸馏过程的数学模型
01
化工原理第十章 蒸馏
3. 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
2019/11/26
塔顶回流液
回流液：在任意塔板上，上一块塔板下来的液 体，轻组分含量高，温度低。
2019/11/26
塔釜汽相回流
xA , xB ——液相中A、B组分的摩尔分率。
2019/11/26
2、泡点、露点方程：
汽相压力不高时，可视为理想气体，满足道 尔顿分压定律。
pA pA0 xA fA (t)xA ; pB pB0 xB fB (t)xB
p pA pB pA0 xA pB0 xB pA0 xA pB0 (1 xA )
理想溶液：
A
pA xA
pAo xA xA
pAo
B
pB xB
pBo xB xB
pBo
2. 相对挥发度(以α表示) (relative volatility)
定义：溶液中两组分挥发度之比。
pA
一般物系： A
B
xA pB
xB
yA
理想气体：
xA yB
xB
注：习惯上将易挥发组分的挥发度与难挥发组
xA
p pB0 pA0 pB0
p fB(t) fA(t) fB(t)
表达了一定总压下液相组成 x 与溶液泡点之间 的关系 ——————泡点方程
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气液两相平衡组成间的关系：
pA pyA pA0 xA
yA
化工原理蒸馏方式讲解
F
W
D
F
B
2个方程
F,xF
y
x
D, xD
W,XW 3个未知数
加热
A
XW
xF
xD
x或 y
二、简单蒸馏
（2）微分物料衡算式：
设某一时刻釜液量为L，kmol，组 成为x，与之平衡的汽相组成为y。
设经微分时间段d 后，蒸出的釜液 量为dL。在d 时间内对易挥发组分A 作物料衡算，（参考课本）有：
dW y
Wx
加热x
x
对理想物系 y
1 ( 1)x
ln F W
1 1
ln
x1 x2
ln
1 1
x2 x1
二、简单蒸馏
若平衡关系不符合上述公式，则； 1）若平衡曲线用曲线或表格表示时，用图解积分或数值 积分法； 2）若平衡曲线为直线y=mx+b时，则可得：
ln F 1 ln (m 1)x1 b W m 1 (m 1)x2 b
二、简单蒸馏
流程及特点：
特点： ①间歇、不稳定 ②分离程度不高
简单蒸馏 平衡蒸馏 精馏
t B
y2 WWx 21xx21
加热
WD, xD
x2
x1
x或y
A
yx2 yD1
二、简单蒸馏
2．物料衡算
(1)宏观物料衡算：
F W D
Fx F
Wx w
Dx D
杠杆原理：
t W x x D x x
饱和液相
x0 t0 L
y V t
y y0
B
t-y
T0
t t-x
t0
x
y0 x0 y
B
接触级
化工原理精馏PPT课件全
用饱和蒸气压表示的气液平衡关系
2）用相对挥发度表示 ☆挥发度定义
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
pA pyA
pB pyB p(1 yA )
p
o A
xA
pyA
yA
p
o A
xA
p
pBo xB pyB
yB
pBo xB p
yA
p
o A
x
A
p
xA
p pBo pAo pBo
yA
pAo p
p pBo pAo pBo
xA
p pBo pAo pBo
,
yA
pAo p
p pBo pAo pBo
解 (1)利用拉乌尔定律计算气液平衡数据
xA
p pBo pAo pBo
yA
p
o A
x
A
p
t/℃ x y
80.1 84 88 92 96 100 104 108 110.8 1.000 0.822 0.639 0.508 0.376 0.256 0.155 0.058 0.000 1.000 0.922 0.819 0.720 0.595 0.453 0.305 0.127 0.000
xF，y，x---原料液、气相、液相产品的组成，摩尔分数
y
1
F D
x
化工原理蒸馏教案
化工原理蒸馏教案一、引言蒸馏是化工领域中常用的分离技术方法之一，广泛应用于石油、化工、制药等行业。
为了帮助学生更好地理解和掌握蒸馏的原理和操作方法，本教案将介绍蒸馏的基本概念、原理、设备以及操作注意事项等内容。
二、蒸馏的概念蒸馏是一种利用液体混合物中不同成分的沸点差异，通过加热液体混合物以分离其组成部分的过程。
在蒸馏过程中，液体混合物被加热至其中某个组分的沸点，这个组分先发生汽化，然后进入蒸馏塔等设备，通过冷凝后收集，得到纯度较高的组分。
三、蒸馏的原理蒸馏的原理基于液体混合物中不同组分的沸点差异。
当液体混合物被加热时，其沸点较低的组分首先发生汽化，进入蒸馏塔等设备，在设备中通过冷却再次凝结成液体，最后以纯度较高的形式收集。
四、蒸馏设备1. 蒸馏塔蒸馏塔是用来进行蒸馏分离的装置，根据不同的需求和物料特性，蒸馏塔可以有多种设计。
常见的蒸馏塔有平板塔和填料塔两种类型，它们分别利用不同的原理来实现分离效果。
2. 冷凝器冷凝器主要用于将蒸馏塔中汽化的组分冷凝成液体。
冷凝器通常采用水冷或空气冷却方式，将蒸汽冷却后转化为液体。
3. 分离器分离器用于将收集到的液体组分进行进一步的分离。
分离器可以根据需要采用不同的分离方式，如提取、结晶等。
五、蒸馏的操作步骤1. 准备工作a. 确定需要分离的液体混合物及其组分的沸点差异。
b. 检查蒸馏设备，确保设备完好无损。
c. 准备收集容器和冷却设备。
2. 加热液体混合物a. 将液体混合物装入蒸馏塔。
b. 启动加热设备，逐渐升温。
3. 蒸馏分离a. 确保蒸馏塔中压力适宜，使得沸点较低的组分先行汽化。
b. 进行冷凝，将汽化的组分冷凝成液体。
4. 收集组分a. 通过分离器，将收集到的液体组分进一步纯化和分离。
b. 将纯度较高的组分收集至容器中。
六、蒸馏操作注意事项1. 安全第一。
a. 确保蒸馏设备的安全性能良好。
b. 加热时注意火源控制，避免发生火灾或爆炸。
2. 操作细节。
a. 严格控制蒸馏温度，避免过高或过低的温度导致分离效果不理想。
化工原理之蒸馏培训课件
化工原理之蒸馏培训课件1. 蒸馏的基本原理蒸馏是一种通过控制液体的汽化和冷凝来分离混合物的常用技术。
在蒸馏过程中，通过对混合物加热，使其蒸发，然后将蒸汽通过冷凝器冷凝，生成纯净的组分。
1.1 蒸馏的基本过程蒸馏可以分为以下几个基本过程： - 加热：将混合物加热到使其中的易挥发组分蒸发的温度。
-蒸发：易挥发组分随着蒸汽脱离混合物。
- 冷凝：将蒸汽通过冷凝器冷凝成液体。
- 收集：将冷凝后的液体收集。
1.2 蒸馏的作用蒸馏技术可以用于以下几个方面： - 分离纯净组分：通过蒸馏，可以将混合物中的组分分离出来，得到纯净的单一组分。
- 浓缩液体：通过蒸馏，可以将溶液蒸发浓缩，得到更浓的溶液或者固体。
- 去除杂质：通过蒸馏，可以将混合物中的杂质分离出去，得到纯净的物质。
2. 蒸馏的分类根据不同的实际应用和具体工艺条件，蒸馏可以分为以下几种分类：2.1 常压蒸馏常压蒸馏是一种在大气压下进行的蒸馏过程，常用于液体分离和某些化学反应的应用中。
常压蒸馏的特点是操作简单，但分离效果较差。
2.2 精馏精馏是一种利用物料在不同温度下汽化和冷凝的特性进行分离的技术。
精馏相对于常压蒸馏来说，可以得到更高纯度的产品。
精馏过程中，通常会采用多个分馏塔，每个分馏塔的操作压力和温度都不同。
2.3 水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏是一种利用水蒸气的汽化和冷凝过程进行分离的技术。
水蒸气蒸馏广泛应用于精制石油产品、生物制药、食品加工等领域。
水蒸气蒸馏可以提高分离效果，得到更高纯度的产品。
3. 蒸馏的设备和操作在蒸馏过程中，涉及到一些常用的设备和操作方法。
3.1 蒸馏塔蒸馏塔是进行精馏蒸馏的主要设备，常用于分离液体混合物。
蒸馏塔通常由填料层和塔板组成，通过塔板和填料的结构，可以增加液体和气体之间的接触面积，提高分离效果。
3.2 冷凝器冷凝器是将蒸汽冷凝成液体的设备，常用于蒸馏过程中收集纯净组分。
冷凝器通常采用冷却水循环或冷却剂来降低蒸汽的温度并冷却。
化工原理学--蒸馏
化工原理学–蒸馏引言蒸馏是化工过程中常用的一种分离技术，通过对混合物进行加热使其产生蒸汽，再将蒸汽冷凝得到纯净物质的方法。
在化工领域，蒸馏广泛应用于石油和化学工业中，用于分离液体混合物中的组分。
蒸馏原理蒸馏是基于物质的不同沸点而进行的分离技术。
在一种混合物中，不同成分具有不同的沸点，通过加热可以将低沸点成分转变为蒸汽，然后再通过冷凝将蒸汽转变为液体，从而实现纯度较高的分离。
在蒸馏过程中，需要一个蒸馏塔来进行操作。
蒸馏塔通常由一个加热器、塔板和冷凝器组成。
混合物首先被加热，在塔板上产生蒸汽。
蒸汽在塔板上与冷凝液进行接触，使其冷凝并收集。
这样，高沸点成分留在塔板上，而低沸点成分则以蒸汽的形式进入上层。
通过逐层重复这个过程，可以实现对混合物中各成分的分离。
蒸馏的分类蒸馏可以根据不同的条件和原理进行分类。
常见的蒸馏方法包括常压蒸馏、减压蒸馏、真空蒸馏等。
1.常压蒸馏：常压蒸馏是在常压条件下进行的蒸馏过程。
常压蒸馏适用于沸点较低的液体混合物，其中低沸点成分可以轻松转化为蒸汽。
2.减压蒸馏：减压蒸馏是在降低环境压力的条件下进行的蒸馏过程。
通过降低环境压力，可以使高沸点成分在较低温度下转化为蒸汽，从而减少热量的需求。
3.真空蒸馏：真空蒸馏是在低于大气压的条件下进行的蒸馏过程。
真空蒸馏适用于高沸点液体或易分解的物质，可以避免在较高温度下进行加热，从而减少热敏感成分的损失。
蒸馏的应用蒸馏作为一种常用的分离技术，广泛应用于石油炼制、化学工业、食品工业等领域。
1.石油炼制：蒸馏在石油炼制过程中起到了至关重要的作用。
通过蒸馏，可以将原油中的各种成分分离出来，例如汽油、柴油、润滑油和残渣等。
这种蒸馏过程被称为石油精馏。
2.化学工业：在化学工业中，蒸馏被广泛用于分离和纯化化学品。
例如，通过蒸馏可以从反应产物中分离出目标产品，并去除杂质。
3.食品工业：蒸馏也在食品工业中得到应用。
例如，酿酒过程中的蒸馏可以用于分离酒精和水，从而提高酒精的浓度。
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第二节 二元理想溶液的气、液相平衡
4.二元理想物系相平衡方程
对二元理想物系,液相为理想溶液,由拉乌尔定律:
pA p x
o A A
对二元理想物系,气相为理想气体,由道尔顿定律:
pA y A p
所以二元理想物系相平衡方程:
p yA xA p
0 A
第二节 二元理想溶液的气、液相平衡
二、低压下的汽、液相平衡关系 真正的二元理想物系在自然界是不存在的，但 当形成液相混合物的组分分子具有相似的结构，且 分子量很相近时，可以认为是理想溶液。当压力较
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 p x
对二元理想物系：
o i i
pA p x
o A A
pB p x p (1 xA )
o B B o B
第二节 二元理想溶液的气、液相平衡
3.道尔顿分压定律 (Dolton Partial pressure law)
所以
p P p yA 0 P pA p
0 A
0 B 0 B
露点方程 P-t-y
第二节 二元理想溶液的气、液相平衡 py A py B 或 xA xB 0 0 pA pB y A yB 1 露点方程 0 0 p A pB p
5.露点方程的应用
(1)已知体系压力、气相露点可由上式计算气相组成； (2)已知体系压力、气相组成计算气相的露点，需试差； (3)已知气相组成、气相露点计算体系压力。
低而温度又不很低时，汽相可认为是理想气体，此
时拉乌尔及道尔顿定律均可适用。
第二节 二元理想溶液的气、液相平衡
1.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，
0 pA KA p
0 pB KB p
第二节 二元理想溶液的气、液相平衡
[例10-1] 测得苯-甲苯二元精馏塔塔顶气相的温度为 82℃， 气相中苯的摩尔组成为0.95，试求该塔塔顶的操作压力。 苯及甲苯的饱和蒸汽压 P0A， P0B可按下述安托万（Antoine） 公式计算，即： 式中 t──系统的温度，℃； po──饱和蒸汽压，mmHg;
利用液体混合物中各组分（ components ）挥
发性（ volatility ）的差异，使液体混合物得以
分离。在同一温度下，饱和蒸汽压大的组分称之
为轻组分；饱和蒸汽压小的组分称之为重组分。
第一节
三、蒸馏分类
1.按操作方式
概述（Introduction）
简单蒸馏 平衡蒸馏 精馏 特殊精馏
二元蒸馏 2.按组分数的多少多元蒸馏 复杂蒸馏
3.按操作压力
常压蒸馏 减压蒸馏 加压蒸馏
第二节 二元理想溶液的气、液相平衡
一、理想物系气、液相平衡 1.理想物系
液相为理想溶液，服从拉乌尔(Raoult)定律；汽相为
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，从宏观上来看，在组分混合时没有体积
效应和热效应，在全部浓度范围内，均符合拉乌尔定律。 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。符合理想 气体的状态方程。
第二节 二元理想溶液的气、液相平衡
2.拉乌尔定律（ Raoult's law ）
第二节 二元理想溶液的气、液相平衡
6.相平衡方程(Gas Liquid Equilibrium ) 当汽、液两相达到平衡时： 0 pA yA xA p 0 0 pB pB yB xB (1 x A ) p p
A组分的相平衡 常数
表示成更一般的形式：
y A K A xA
y B K B xB K B (1 x A )
理想气体混合物中某一组分A的分压等于该组分单独存在 于混合气体的温度T及总体积V的条件下所具有的压力，混合气 体的总压即等于各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件 下产生压力的总和。
p pi
对二元理想物系：
i 1
n
pi pyi
p A py A pB pyB p(1 y A )
0 A A 0 B
P p xA 0 pA p
0 B 0 B
泡点方程 p-t-x关 系
第二节 二元理想溶液的气、液相平衡
3.泡点方程的应用
(1)已知体系压力、溶液的泡点可由上式计算液相组成； (2)已知体系压力、溶液组成计算溶液的泡点，需试差。 (3)已知溶液组成、溶液的泡点计算体系压力。 纯组分的饱和蒸汽压与温度的关系，通常用安托万（ Antoine）方程表示：
1206 .350 lg p 6.89740 t 220 .237
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。 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。
第二节 二元理想溶液的气、液相平衡
2.泡点方程 (bubble-point equation) 当汽、液两相在泡点达到平衡时:
p p A pB p x p 1 x A
第十章 蒸 馏 ( Distillation)
本章主要内容：
第一节 概述 第二节 二元理想溶液的气、液相平衡
第三节 二元非理想溶液的气、液相平衡
第四节 精馏原理 第五节 二元连续精馏塔的计算和分析 第六节 其他蒸馏方式 第七节 多元蒸馏
第一节
一、蒸馏的作用
概述（Introduction）
液相混和物的分离； 石油
B lg p A t C
0
A、B、C 为安托因常数，可由相关的手册查到。
第二节 二元理想溶液的气、液相平衡
4.露点方程 （Dew-point equation）
0 A A
当汽、液两相在露点达到平衡，且汽相可看作理想气体时 :
pA p x yA P P
而
0 P pB xA 0 0 p A pB