化工原理-第十章

t f x, P 在一定的压力下 t f x
t gy, P
t gy
t, P, y
A
B
t, x 溶液（A+B）
加热
pA Py f x, t 在一定的温度下 pA f x
pB P1 y gx, t
pB gx
§10.2 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 。
p
A
pB
p
0 A
x
A
------拉乌尔（Raoult）定律
p
0 B
x
B
t f x
t gy pA f x
pB gx
纯组分B pB0
p
A
pB
p
0 A
x
A
pB0 x B
P
纯组分A pA0
A pA0
B
At 加热
pA
0
xA （xB）
1
§10.2 二元物系的汽液相平衡
在一定的温度下 pA f x pB g x
二．蒸馏在工业生产中的应用
例如： 在酿酒业中饮料酒； 在石油炼制工业中，原油经蒸馏后制 取汽油、煤油、柴油等产品； 在合成材料工业中
概述（Introduction）
三. 蒸馏的分类
二元蒸馏 根据被蒸馏的混合物的组分数，可分为：多元蒸馏
连续蒸馏 根据操作过程是否连续，可分为：间歇蒸馏
常压蒸馏 根据操作压力，可分为加压蒸馏
浓度高
重组分
部分 冷凝
部分 汽化
汽相 液相 汽相 液相
概述（Introduction）
沸点低的组分 沸点高的组分
易挥发组分(轻组分)，以A表示。 难挥发组分(重组分)，以B表示。
原料液
加热器
Q
塔顶产品 yA
闪 蒸
xA 罐
塔底产品
yA xA
或
yA xA
yB xB
概述（Introduction）
苯 甲苯
log
p
0 A
6.031
t
1211 220.8
log
p
0 B
6.080
t
1345 219.5
式中p 的单位为kPa， 温度t 的单位为℃。
部分冷凝器 y1,V
全 凝
xA
器
L
xD=0.923
y1
x1
例10-1 附图
【例10.1】
解：对全凝器有
yA xD 0.923
由露点方程
yA
p
0 A
减压蒸馏
简单蒸馏 根据操作方式，可分为：平衡蒸馏
精馏
概述（Introduction）
本章要讨论的问题
汽液相平衡； 精馏原理； 双组分连续精馏塔的计算：
➢ 物料恒算：操作线方程； ➢ 操作回流比的确定； ➢ 理论塔板数的计算；
其他类型精馏塔的特点。
气液两相的接触方式
连续接触（也称微分接触）：气、液 两相的浓度呈连续变化。如填料塔。
p
0 A
pB0
P fB t fAt fB t
泡点方程（bubblepoint equation）
yA
p
0 A
P
P pB0 pA0 pB0
fAt
P
P fB t fAt fB t
露点方程(dewpoint equation)
【例10.1】 分离苯—甲苯溶液的某蒸馏塔塔顶设有 一部分冷凝器和一全凝器，其操作压强为101.3kPa。 现测得全凝器出口馏出液中苯的含量为92.3%（摩尔 分数）。设离开部分冷凝器的汽、液相组成互为平衡 组成，试求部分冷凝器馏出液的组成及温度。苯-甲 苯溶液可视为理想溶液，纯组分的蒸汽压为
理想物系
p
A
pB
p
0 A
x
A
p
0 B
x
B
拉乌尔定律
在一定的压力下 t f x
t gy
? 理想物系
理想物系的 t-x（y）相平衡关系：
对理想物系，汽相满足：P pA pB
p
0 A
x
pB0 (1
x)
x
P pB0
p
0 A
pB0
p
0 A
、
pB0
仅与温度
t
有关，可采用
实测数据或用安托因（Antoine）方
规整填料 塑料 丝网波纹填料
散装填料塑料 鲍尔环填料
级式接触：气、液两相逐级接触传质， 两相的组成呈阶跃变化。 如板式塔。
DJ 塔盘 新型塔板、填料
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。
自由度数 F C 2
222 2
变量个数 方程个数
方程个数 2
y
pA
p
0 A
x
程进行推算：
P
p
0 A
P
P
P
p
0 B
p
0 A
p
0 B
ln p0 A B T C
§10.2 二元物系的汽液相平衡
在一定的温度下 pA f x pB g x
理想物系
p
A
pB
p
0 A
x
A
p
0 B
x
B
拉乌尔定律
在一定的压力下 t f x
t gy
理想物系
xA
P pB0
满足理想气体状态方程、道尔顿分压定律
P pA pB
1．理想溶液
yA
pA P
yB
pB P
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。
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。
二元物系的汽液相平衡
§10.2 二元物系的汽液相平衡
1345 83.8 219.5
1.645Fra Baidu bibliotek
p
0 B
44 .20 k Pa
【例10.1】
p0A P
p pB0 p0A pB0
113.6 101.3 44.20 101.3 113.6 44.20
0.923
假设正确，即部分冷凝器的馏出 液温度为83.8℃，其组成可如下 求得
P
P pB0
p
0 A
pB0
即
0.923
pA0 101.3
101.3 pB0 pA0 pB0
部分冷凝器
y1,V
全 凝
xA
器
L
xD=0.923
y1
x1
例10-1 附图
设=83.8℃
log pA0
6.031 1211 83.8 220.8
2.055
p
0 A
113
.6k Pa
log
pB0
6.080
第十章 蒸 馏 Chapter 10 Distillation
时间安排表
9.24 吸收…… 蒸馏概述
9.26 汽液相平衡 简单蒸馏和平衡蒸 馏(闪蒸)，精馏
10.8
精馏原理，全塔板 效率，板式塔精馏 过程的基本计算式
10.10
双组分连续精馏塔 的计算
10.15 理论板数的求法
10.17 传质设备
答疑时间:单周星期四下午2:30～5:00;双周星期五晚7:30～9:00 网上答疑:信箱meiguiyi9@sina.com
概述（Introduction）
蒸馏
概述（Introduction） 依据
一．什么是蒸馏？
利用各组分挥发度的差异将液体混合物 加以分离的单元操作称为蒸馏。
A 易挥发组分
B 难挥发组分
部分汽化
溶液（A+B）
加热
混合 液体 A＋B
部分 汽化
挥发性高组分 汽相易挥发组分 浓度高
轻组分
液相
挥发性低组分 难挥发组分