蒸馏(Distillation)
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理想物系：液相为理想溶液、汽相为理想气体的物系。
实验表明，理想溶液服从拉乌尔定律，理想气体服 从理想气体定律或道尔顿分压定律。
一、相律
F——平衡物系自由度；
F=C－Φ＋2
C——独立组分数；
Φ——相数。
双组分理想物系的自由度： F=2－2＋2＝2 F＝1
恒压 操作
二、汽液相平衡关系
对于理想溶液：
pA=pAoxA
该单元操作的优缺点？
优点：直接获得产品。 缺点：耗热量大。
1－2 蒸馏的依据
蒸馏是根据均相液体混合物中各组分挥发度的差异， 进行汽化、冷凝加以分离的单元操作。 挥发快（挥发度高）的组分 挥发慢（挥发度低）的组分
易挥发组分（轻组分）
难挥发组分（重组分）
汽化后进入气相
冷凝后进入液相
以A表示
以B表示
伴有传热的传质过程！
第一节 概述
最早实现工业化的
1－1 蒸馏在化工生产中的应用 一种分离方法
用于均相液体混合物分离以达到提纯或回收有用组分 的目的。
例如：乙苯脱氢制苯乙烯工艺
乙
精
苯
反 粗苯乙烯 馏
原
应
塔
料
1
精苯乙烯
精 馏 塔 2
乙苯
苯
精 馏 塔 3
甲苯
•蒸馏可以用于石油炼制、甲醇及乙醇的生产。 •多数精细化工中间体要通过蒸馏纯化、精制。 • 酿酒以及一些天然产物的分离。
硝酸－水溶液
图中显示：
无论与理 想溶液产 生正偏差 还是负偏 差，都存 在恒沸点。
该点的汽 液相组成 相等。
2－3 挥发度
一、挥发度 v 纯组分液体：
vA
p
o A
混合液体：
A
pA xA
B
pB xB
理想混合液体：
A
pA xA
p
o A
xA
xA
p
o A
式中显示：挥发度与液面上方平衡分压有关。因此，温 度不同，挥发度也要变化，给计算带来不便。
x(y)
两条线、三个区
y-x图
图中显示： • 平衡线上任意一点表示平 衡时的汽液组成； • 平衡线位于对角线上方， 平衡线偏离对角线越远，表 示该溶液越易分离。
该图常用在精馏塔计算中！
对角线—参考线；曲线—平衡线
2－2 非理想溶液的汽液相平衡
溶具 液有
正 偏 差 的
乙醇－水溶液
的具 溶有 液负
偏 差
第六章 蒸馏（Distillation）
参考学时 18－20
• 掌握双组分理源自文库物系的气液平衡关系及相图表 示；
• 掌握精馏原理和流程； • 掌握双组分连续精馏的计算； • 掌握板式塔结构及流体力学性能； • 熟悉塔效率、塔高、塔径的计算方法； • 熟悉连续精馏装置的热量衡算； • 熟悉简单蒸馏和平衡蒸馏的特点及计算； • 了解精馏过程的强化措施。
1－3 蒸馏的分类
• 按操作方式
间歇蒸馏 连续蒸馏
• 按蒸馏方式
简单蒸馏 平衡蒸馏 精馏 特殊精馏……
双组分精馏 • 按物系的组分数 多组分精馏
• 按操作压力
常压蒸馏 加压蒸馏 减压（真空）蒸馏
本章重点： 常压 双组分 连续 精馏
第二节 双组分物系的汽液相平衡
2－1 理想物系的汽液相平衡
•理想溶液：两组分性质极其相似，分子结构相似的溶液。 •非理想溶液：两组分的性质不同，分子结构差异很大的溶液。 •理想气体：总压不太高，温度不太低的气体。
pB=pBoxB= pBo（1-xA）
pAo,pBo —— 同温度下，纯组分A和B的饱和蒸汽压，Pa
溶液沸腾时：
P=pA+pB ＝ pAoxA＋ pBo（1-xA）
泡点方程和露点方 程均为理想物系的 汽液平衡关系式。
xA
P pBo
p
o A
pBo
泡点方程
已知溶液的泡点可由上式计算液相组成；反之，已知 组成也可由上式算出溶液的泡点，但一般需试差。
三、汽液相平衡相图
对于双组分汽、液两相，当固定一个独立变量时， 可用二维坐标中的曲线图来表示两相的平衡关系，称为 相平衡图或简称相图。
t-y-x图
图中显示： • 一定温度下汽液达到平衡时，
y>x
• 温度越高，液相中易挥发组分 下降。
t/ C
汽相区
露点 两相区
露点线
泡点
泡点线 液相区
0
xA xf
yA 1.0
平衡时气相服从道尔顿分压定律：
pA=PyA
pB=PyB
yA
pA P
p
o A
x
A
P
pA0 P
P pBo
p
o A
pBo
露点方程
对非理想物系不能简单地使用上述定律。汽液相平 衡数据可以通过分子模拟计算，但更多地依靠实验测定。
pA=pA0xA γA pB=pB0xB γB
修正的拉乌尔定律 P261式6－8、6－8a
• α 可用于判断混合液可否用普通蒸馏方法分离及分离的难易程度： α＝1， y=x 不能用普通蒸馏方法分离； α >1， y > x 可用普通蒸馏方法分离，而且α ↗分离越容易。
二、相对挥发度 α 溶液中两组分挥发度之比 。
A pA / xA yAP / xA yA / xA
B pB / xB
yBP / xB 1 yA /1 xA
P264 例6－2
整理并省略下标： y x 1 ( 1)x
相平衡方程式
• α 随温度变化不大，可以取整个蒸馏过程的平均值。
实验表明，理想溶液服从拉乌尔定律，理想气体服 从理想气体定律或道尔顿分压定律。
一、相律
F——平衡物系自由度；
F=C－Φ＋2
C——独立组分数；
Φ——相数。
双组分理想物系的自由度： F=2－2＋2＝2 F＝1
恒压 操作
二、汽液相平衡关系
对于理想溶液：
pA=pAoxA
该单元操作的优缺点？
优点：直接获得产品。 缺点：耗热量大。
1－2 蒸馏的依据
蒸馏是根据均相液体混合物中各组分挥发度的差异， 进行汽化、冷凝加以分离的单元操作。 挥发快（挥发度高）的组分 挥发慢（挥发度低）的组分
易挥发组分（轻组分）
难挥发组分（重组分）
汽化后进入气相
冷凝后进入液相
以A表示
以B表示
伴有传热的传质过程！
第一节 概述
最早实现工业化的
1－1 蒸馏在化工生产中的应用 一种分离方法
用于均相液体混合物分离以达到提纯或回收有用组分 的目的。
例如：乙苯脱氢制苯乙烯工艺
乙
精
苯
反 粗苯乙烯 馏
原
应
塔
料
1
精苯乙烯
精 馏 塔 2
乙苯
苯
精 馏 塔 3
甲苯
•蒸馏可以用于石油炼制、甲醇及乙醇的生产。 •多数精细化工中间体要通过蒸馏纯化、精制。 • 酿酒以及一些天然产物的分离。
硝酸－水溶液
图中显示：
无论与理 想溶液产 生正偏差 还是负偏 差，都存 在恒沸点。
该点的汽 液相组成 相等。
2－3 挥发度
一、挥发度 v 纯组分液体：
vA
p
o A
混合液体：
A
pA xA
B
pB xB
理想混合液体：
A
pA xA
p
o A
xA
xA
p
o A
式中显示：挥发度与液面上方平衡分压有关。因此，温 度不同，挥发度也要变化，给计算带来不便。
x(y)
两条线、三个区
y-x图
图中显示： • 平衡线上任意一点表示平 衡时的汽液组成； • 平衡线位于对角线上方， 平衡线偏离对角线越远，表 示该溶液越易分离。
该图常用在精馏塔计算中！
对角线—参考线；曲线—平衡线
2－2 非理想溶液的汽液相平衡
溶具 液有
正 偏 差 的
乙醇－水溶液
的具 溶有 液负
偏 差
第六章 蒸馏（Distillation）
参考学时 18－20
• 掌握双组分理源自文库物系的气液平衡关系及相图表 示；
• 掌握精馏原理和流程； • 掌握双组分连续精馏的计算； • 掌握板式塔结构及流体力学性能； • 熟悉塔效率、塔高、塔径的计算方法； • 熟悉连续精馏装置的热量衡算； • 熟悉简单蒸馏和平衡蒸馏的特点及计算； • 了解精馏过程的强化措施。
1－3 蒸馏的分类
• 按操作方式
间歇蒸馏 连续蒸馏
• 按蒸馏方式
简单蒸馏 平衡蒸馏 精馏 特殊精馏……
双组分精馏 • 按物系的组分数 多组分精馏
• 按操作压力
常压蒸馏 加压蒸馏 减压（真空）蒸馏
本章重点： 常压 双组分 连续 精馏
第二节 双组分物系的汽液相平衡
2－1 理想物系的汽液相平衡
•理想溶液：两组分性质极其相似，分子结构相似的溶液。 •非理想溶液：两组分的性质不同，分子结构差异很大的溶液。 •理想气体：总压不太高，温度不太低的气体。
pB=pBoxB= pBo（1-xA）
pAo,pBo —— 同温度下，纯组分A和B的饱和蒸汽压，Pa
溶液沸腾时：
P=pA+pB ＝ pAoxA＋ pBo（1-xA）
泡点方程和露点方 程均为理想物系的 汽液平衡关系式。
xA
P pBo
p
o A
pBo
泡点方程
已知溶液的泡点可由上式计算液相组成；反之，已知 组成也可由上式算出溶液的泡点，但一般需试差。
三、汽液相平衡相图
对于双组分汽、液两相，当固定一个独立变量时， 可用二维坐标中的曲线图来表示两相的平衡关系，称为 相平衡图或简称相图。
t-y-x图
图中显示： • 一定温度下汽液达到平衡时，
y>x
• 温度越高，液相中易挥发组分 下降。
t/ C
汽相区
露点 两相区
露点线
泡点
泡点线 液相区
0
xA xf
yA 1.0
平衡时气相服从道尔顿分压定律：
pA=PyA
pB=PyB
yA
pA P
p
o A
x
A
P
pA0 P
P pBo
p
o A
pBo
露点方程
对非理想物系不能简单地使用上述定律。汽液相平 衡数据可以通过分子模拟计算，但更多地依靠实验测定。
pA=pA0xA γA pB=pB0xB γB
修正的拉乌尔定律 P261式6－8、6－8a
• α 可用于判断混合液可否用普通蒸馏方法分离及分离的难易程度： α＝1， y=x 不能用普通蒸馏方法分离； α >1， y > x 可用普通蒸馏方法分离，而且α ↗分离越容易。
二、相对挥发度 α 溶液中两组分挥发度之比 。
A pA / xA yAP / xA yA / xA
B pB / xB
yBP / xB 1 yA /1 xA
P264 例6－2
整理并省略下标： y x 1 ( 1)x
相平衡方程式
• α 随温度变化不大，可以取整个蒸馏过程的平均值。