化工原理下册天大柴诚敬1920学时PPT
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化工原理下册天津大学柴诚敬19-20学时
2020/6/16
一、气液平衡相图
1. 温度—组成图 在恒定的总压下，溶液的平衡温度随组成而
变，将平衡温度与液（气）相的组成关系标绘成 曲线图，该曲线图即为温度一组成图。
2020/6/16
t - x –y
图
露点 泡点
2020/6/16
tF
E 气相区
td
D
C
tb
B
x
y
tF
A
液相区
xF
苯－甲苯混合液的 t- x- y 图
3.计算气液平衡组成
已知 p总 、 t 求 x－ y关系
t
p
* i
给定 xi
ki
yi
列表
xi yi
2020/6/16
课外资料：气液平衡数据获取途径
1.由安托尼方程求取
lgpi*
Ai
t
Bi Ci
2.由手册查得
安托尼方程
权威的气液平衡数据手册
Gmehlimg J, et al. 《Vapor-Liquid Equilibrium Data Collection》
两相区
气相线 液相线
一、气液平衡相图
2. 气—液相组成图 气—液相组成图直观地表达了在一定压力下，
处于平衡状态的气液两相组成的关系，在蒸馏计 算中应用最为普遍。
x –y图
2020/6/16
x1与y1互成平衡
y1
2020/6/16
x1 苯－甲苯混合液的 x- y 图
平衡线
对角线
yx
平衡线与对 角线之间的 距离越大
第九章 蒸 馏
学习目的 与要求
通过本章学习，应掌握两组分理想物系的气 液平衡关系；精馏的原理与流程；两组分连续精 馏的基本计算方法。了解间歇精馏与特殊精馏过 程。掌握板式塔的结构、塔板类型、板式塔的流 体力学性能与操作特性。
一、气液平衡相图
1. 温度—组成图 在恒定的总压下，溶液的平衡温度随组成而
变，将平衡温度与液（气）相的组成关系标绘成 曲线图，该曲线图即为温度一组成图。
2020/6/16
t - x –y
图
露点 泡点
2020/6/16
tF
E 气相区
td
D
C
tb
B
x
y
tF
A
液相区
xF
苯－甲苯混合液的 t- x- y 图
3.计算气液平衡组成
已知 p总 、 t 求 x－ y关系
t
p
* i
给定 xi
ki
yi
列表
xi yi
2020/6/16
课外资料：气液平衡数据获取途径
1.由安托尼方程求取
lgpi*
Ai
t
Bi Ci
2.由手册查得
安托尼方程
权威的气液平衡数据手册
Gmehlimg J, et al. 《Vapor-Liquid Equilibrium Data Collection》
两相区
气相线 液相线
一、气液平衡相图
2. 气—液相组成图 气—液相组成图直观地表达了在一定压力下，
处于平衡状态的气液两相组成的关系，在蒸馏计 算中应用最为普遍。
x –y图
2020/6/16
x1与y1互成平衡
y1
2020/6/16
x1 苯－甲苯混合液的 x- y 图
平衡线
对角线
yx
平衡线与对 角线之间的 距离越大
第九章 蒸 馏
学习目的 与要求
通过本章学习，应掌握两组分理想物系的气 液平衡关系；精馏的原理与流程；两组分连续精 馏的基本计算方法。了解间歇精馏与特殊精馏过 程。掌握板式塔的结构、塔板类型、板式塔的流 体力学性能与操作特性。
化工原理课件(天大版)
利用液体混合物中各组分挥发性的差异，通 过加热使部分组分汽化，再经过冷凝使汽化 物重新液化，从而实现混合物分离的过程。
蒸馏分类
根据操作方式的不同，蒸馏可分为简单蒸馏 、平衡蒸馏和精馏三种类型。
二元系气液平衡关系及相图表示方法
二元系气液平衡关系
在一定温度和压力下，二元混合物中某一组分在气相 中的分压与该组分在液相中的浓度之间的关系。这种 关系可以用相平衡常数或活度系数来表示。
流动阻力与能量损失
讲解流体在管道中流动时的阻力来源和能量损失情况，以及如何降 低流动阻力和减少能量损失。
管路内流体流动阻力
沿程阻力
介绍沿程阻力的概念、计 算方法和影响因素，以及 如何利用沿程阻力系数计 算沿程阻力。
局部阻力
阐述局部阻力的概念、计 算方法和影响因素，以及 如何利用局部阻力系数计 算局部阻力。
压力
降低压力可以降低溶液的沸点，从而减少加热蒸 汽的消耗量。但是过低的压力可能导致设备泄漏 和安全问题。
设备结构
设备的结构形式、加热方式、搅拌方式等都会对 蒸发操作产生影响。合理的设备结构可以提高传 热效率和汽液分离效果，降低能耗和减少设备结 垢的风险。
基本原理
离心泵性能参数与特性曲线
性能参数
离心泵的主要性能参数包括流量、扬程、转速、功率、效率等。这些参数反映了 泵的工作能力和经济性。
特性曲线
离心泵的特性曲线是表示泵的性能参数之间关系的曲线，如Q-H曲线、Q-η曲线 等。通过分析特性曲线，可以了解泵的工作范围、最佳工况点以及不同工况下的 性能表现。
离心泵选择与操作
有流量大、压力适中的特点。
螺杆式压缩机
通过一对相互啮合的螺杆进行气 体的压缩，具有结构简单、运转
平稳、噪音低等优点。
蒸馏分类
根据操作方式的不同，蒸馏可分为简单蒸馏 、平衡蒸馏和精馏三种类型。
二元系气液平衡关系及相图表示方法
二元系气液平衡关系
在一定温度和压力下，二元混合物中某一组分在气相 中的分压与该组分在液相中的浓度之间的关系。这种 关系可以用相平衡常数或活度系数来表示。
流动阻力与能量损失
讲解流体在管道中流动时的阻力来源和能量损失情况，以及如何降 低流动阻力和减少能量损失。
管路内流体流动阻力
沿程阻力
介绍沿程阻力的概念、计 算方法和影响因素，以及 如何利用沿程阻力系数计 算沿程阻力。
局部阻力
阐述局部阻力的概念、计 算方法和影响因素，以及 如何利用局部阻力系数计 算局部阻力。
压力
降低压力可以降低溶液的沸点，从而减少加热蒸 汽的消耗量。但是过低的压力可能导致设备泄漏 和安全问题。
设备结构
设备的结构形式、加热方式、搅拌方式等都会对 蒸发操作产生影响。合理的设备结构可以提高传 热效率和汽液分离效果，降低能耗和减少设备结 垢的风险。
基本原理
离心泵性能参数与特性曲线
性能参数
离心泵的主要性能参数包括流量、扬程、转速、功率、效率等。这些参数反映了 泵的工作能力和经济性。
特性曲线
离心泵的特性曲线是表示泵的性能参数之间关系的曲线，如Q-H曲线、Q-η曲线 等。通过分析特性曲线，可以了解泵的工作范围、最佳工况点以及不同工况下的 性能表现。
离心泵选择与操作
有流量大、压力适中的特点。
螺杆式压缩机
通过一对相互啮合的螺杆进行气 体的压缩，具有结构简单、运转
平稳、噪音低等优点。
化工原理下册天津大学柴诚敬01-02学时演示教学
ii
平均摩尔质量
cA
A
MA
2020/9/29
二、质量分数与摩尔分数
1.质量分数
质量分数定义式
wA
mA m
混合物的总质量分数
N
wi 1
i1
2020/9/29
二、质量分数与摩尔分数
2.摩尔分数 摩尔分数定义式
xA
nA n
液相
yA
nA n
气相
混合物的总摩尔分数
N
xi 1
i 1
2020/9/29
何意义? 作业题: 1、2
2020/9/29
2020/9/29
网络课程辅助教学
《化工原理及实验》网络课程 网址：202.113.179.181
2020/9/29
网络课程辅助教学
网络课程站点
《化工原理及实验》网络课程
虚 演图 动 作 思 讨 网 教 附
拟
示片
画
业
考 题
论 与
上
师
件
课 实汇 汇 汇 汇 答 自 主 下
堂 验总 总 总 总 疑 测 页 载
2020/9/29
蒸馏 （精馏）
三、传质分离方法
（3）液液传质过程
液液传质过程是指 物质在两个不互溶的液 相间的转移，它主要包 括液体的萃取等单元操 作过程 。
2020/9/29
萃取
三、传质分离方法
（4）液固传质过程 液固传质过程是指物质在液、固两相间的转移，
它主要包括结晶（或溶解）、液体吸附（或脱附）、 浸取等单元操作过程。
wA 1 wA
2020/9/29
wA
XA 1 X
A
三、质量比与摩尔比
2.摩尔比
平均摩尔质量
cA
A
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二、质量分数与摩尔分数
1.质量分数
质量分数定义式
wA
mA m
混合物的总质量分数
N
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二、质量分数与摩尔分数
2.摩尔分数 摩尔分数定义式
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液相
yA
nA n
气相
混合物的总摩尔分数
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xi 1
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何意义? 作业题: 1、2
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虚 演图 动 作 思 讨 网 教 附
拟
示片
画
业
考 题
论 与
上
师
件
课 实汇 汇 汇 汇 答 自 主 下
堂 验总 总 总 总 疑 测 页 载
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蒸馏 （精馏）
三、传质分离方法
（3）液液传质过程
液液传质过程是指 物质在两个不互溶的液 相间的转移，它主要包 括液体的萃取等单元操 作过程 。
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萃取
三、传质分离方法
（4）液固传质过程 液固传质过程是指物质在液、固两相间的转移，
它主要包括结晶（或溶解）、液体吸附（或脱附）、 浸取等单元操作过程。
wA 1 wA
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三、质量比与摩尔比
2.摩尔比
化工原理课件(天大版)
反应热与反应焓
反应方向与平衡常数
反应速率与活化能
反应熵与反应吉布斯能
05
化工动力学基础
反应速率方程
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
反应速率方程：描述反应速率与反应物浓度及其他因素关系的数学表达式
反应速率定义：单位时间内反应物浓度的减少量或生积成正比的比例系数
催化剂：使用催化剂可以降低反应活化能，提高反应速率
反应物浓度：反应物浓度增大，反应速率加快
06
分离过程原理及应用
分离过程分类与特点
分离过程的分类：根据不同的原理和操作方式，分离过程可以分为多种类型，如蒸馏、萃取、结晶、过滤等。
R
分离过程的特点：不同的分离过程具有不同的特点和应用范围，需要根据具体需求进行选择。
A
分离过程的原理：每种分离过程都有其特定的原理和操作方式，需要掌握其基本原理和操作方法。
C
分离过程的应用：分离过程在化工、医药、食品等领域有着广泛的应用，需要根据具体需求进行选择和应用。
I
单击此处输入你的智能图形项正文
文字是您思想的提炼
单击此处输入你的智能图形项正文
文字是您思想的提炼
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07
化学反应器原理及应用
化学反应器分类与特点
塔式反应器的特点：适用于气液相反应，具有较大的接触面积和适宜的停留时间
固定床反应器的特点：催化剂固定在反应器内，适用于气固相或液固相反应
流化床反应器的特点：催化剂悬浮在反应器内，适用于气固相或液固相反应
反应器分类：釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等
化学反应器的设备：介绍反应器的主要设备，如搅拌器、换热器、塔器等。
化工原理(下册)教学课件
2.再沸器的热负荷
QB V IVW WI LW LI Lm QL
ILW ILW， V L W
QB V IVW ILW QL
Wh
QB I B1 I B2
精馏过程的节能：
热泵精馏 多效精馏
间歇精馏
特点：①非稳态过程。釜液随时间变 化，塔内操作参数也随位置和时间变 化。②只有精馏段。
CD cSml
(Re
L
)0.67
(
ScL
)0.33
(Ga
)0.33
式中：特征尺寸l为填料直径m。
㈣ 经验公式
⑴ 用水吸收氨：主要阻力在气膜，气膜吸收经验式为：
kG a 6.07 10 4 G 0.9W 0.39
( kmol /(m3 h kPa) )
式中：G__气相空塔质量速度，kg /(m2 h)
基本操作方式：①馏出液组成恒定， 回流比不断加大。②回流比恒定，馏 出液浓度不断变小。
回流比恒定时的间歇精馏计算
1.理论板层数
①先计算最小回流比，最确定R
Rm in
xD1 yF yF xF
R 1.1 ~ 2Rmin
②图解理论板层数
2.操作每一瞬间如下图所示 3.各参数关系式
ln F xF dxW
kLa cW 0.82
1/ h
kmol /(m3 h kPa)
式中：c为常数，
温度 10℃ 15℃ 20℃ 25℃ 30℃
c
0.0093 0.0102 0.0116 0.0128 0.0143
适用条伴：①气体的空塔质量速率G为320-4150kg/(m2.h) ，液体的 空塔质量速率W为4400-58500kg/(m2.h) ；②直径为25mm的环形 填料。
化工原理天大柴诚敬学时
第—草流体输送机械O 、通过本章学习，拿握化工中常用流体输送机械的基本结构、工作原理和操作特性，能够根据生产工艺要求和流体特性，合理地选择和正确操作流体输送机械，并使之在高效下安全可靠运行。
第二章流体输送机械2. 1概述2.1.1流体输送机械的作用管路对流体输送机械的能量要求由伯努利方程计算。
对于液体，采用以单位重量（1N）流体为基准的伯努利方程式+眷等 + 輕J/" —(2-1)K =立+也Pg7T2dA g心z+誉等+沪方程对于通风机的气体输送系统，在风机进出口截面间采用以单位体积(1m3)为基准的伯努利方程式,乩=Q£AZ+A D +卫-Q + Q 好G ・l/m3HVPa(2-6)流体输送机械除满足工艺上对流量和压头（对气体为风压与风量）两项主要技术指标要求外, 还应满足如下要求：①结构简单，重量轻，投资费用低。
②运行可靠，操作效率高，日常操作费用低。
③能适应被输送流体的特性，如黏度、可燃性、第二章流体输送机械2. 1概述2.1.1流体输送机械的作用2. 1.2流体输送机械的分类r输送液体泵按输送流体J的状态分类1 C通风机I输送气体鼓风机I压缩机动力式（叶轮式）按工作原理分类Y容积式（正位移式）流体作用式第二章流体输送机械2. 2离心泵2. 2. 1离心泵的工作原理和基本结构—・离心泵的工作原理是工业生产中应用最为广泛的液体输送机械。
其突出是结构简单、体积小、流量均匀、调节控制方便、故障少、寿命长、适用范围广（包括流量、压头和介质性质）、购置费和操作费用均较低。
—・离心泵的工作原理122-1离心泵装置简图g ：斗r F离心泵的工作原理077//////////离心泵的叶轮吸液方式单吸式双吸式平衡图2-3离心泵的吸液方式图2-4泵壳和导轮泵轴与泵壳之间的密封称为轴封，其作用 是防止泵内高压液体从间隙漏出，或避免外界 空气进入泵内。
常用的轴封装置有填料密封和 机械密封两大类。
化工原理完整(天大版)PPT课件
化工原理
Principles of Chemical Engineering
使用教材： 姚玉英主编，化工原理，天津大学出版社，1999 参考教材： 陈敏恒主编，化工原理，化学工业出版社，2002 蒋维钧主编，化工原理，清华大学出版社，1993
可编辑课件
版权所有，未经授权禁止复制或建立镜像。谢谢!
返回 1 2021/4/25
0 绪论 1 流体流动
5 蒸馏 6 吸收
2 流体输送机械
3 非均相物系的分 离和固体流态化
4 传热
7 蒸馏和吸收塔设备 8 液－液萃取 9 干燥
可编辑课件
返回 2 2021/4/25
0 绪论
0.1 化工生产与单元操作 0.2 单位制与单位换算 0.3 物料衡算与能量衡算
可编辑课件
返回 3 2021/4/25
解：首先根据题意画出过程的物料流程图
可编辑课件
返回 16 2021/4/25
F=1000 20%
W, 0.0%
蒸发器 422K
S 50%
冷却结晶器 311K
R, 37.5%
P 1-0.04
解题思路：题求三个量，如何列物料衡算式。
首先考虑划定适宜的物衡范围以利于解题。
1．求KNO3结晶产品量P
按虚线框作为物料衡算范围，只涉及两个未知量。
0 绪论
0.1 化工原理课程的性质和基本内容 1. 化工生产过程
原料预处理
物理过程 单元操作
化学反应
化学反应过程 反应器
产物后处理
物理过程 单元操作
可编辑课件
返回 4 2021/4/25
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Principles of Chemical Engineering
使用教材： 姚玉英主编，化工原理，天津大学出版社，1999 参考教材： 陈敏恒主编，化工原理，化学工业出版社，2002 蒋维钧主编，化工原理，清华大学出版社，1993
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0 绪论 1 流体流动
5 蒸馏 6 吸收
2 流体输送机械
3 非均相物系的分 离和固体流态化
4 传热
7 蒸馏和吸收塔设备 8 液－液萃取 9 干燥
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0 绪论
0.1 化工生产与单元操作 0.2 单位制与单位换算 0.3 物料衡算与能量衡算
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解：首先根据题意画出过程的物料流程图
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F=1000 20%
W, 0.0%
蒸发器 422K
S 50%
冷却结晶器 311K
R, 37.5%
P 1-0.04
解题思路：题求三个量，如何列物料衡算式。
首先考虑划定适宜的物衡范围以利于解题。
1．求KNO3结晶产品量P
按虚线框作为物料衡算范围，只涉及两个未知量。
0 绪论
0.1 化工原理课程的性质和基本内容 1. 化工生产过程
原料预处理
物理过程 单元操作
化学反应
化学反应过程 反应器
产物后处理
物理过程 单元操作
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推荐-天津大学化工原理下课件 精品
一、分子扩散现象与费克定律
相界面
气相（A＋B） 液相 S
JA
主体 NyA um
流动 NyB
NA NB 0
JB
NA
J
A
Ny
A
NB
J
B
Ny
B
0
J Ny
B
B
二、气体中的稳态分子扩散
1.等分子反方向扩散
设由A、B两组分组成的二元混合物中，组 分A、B进行反方向扩散，若二者扩散的通量相 等，则称为等分子反方向扩散。
由于扩散过程中总压不变
pB1
p
总
p A1
pB2
p
总
pA2
pB2 pB1 p A1 p A2
Dp
NA
AB 总
RTz
pA1 pA2 ln pB2 pB2 pB1 pB1
二、气体中的稳态分子扩散
令
pBM
pB2 pB1 ln pB2
pB1
据此得
组分 B的对 数平均分压
Dp
NA
AB 总
RTzpBM
副产物
示例：炼油过程。
二、相际传质过程与分离
分离 过程
非均相物系分离
可通过机械方法分离，易实现分离。
例 气－固分离：沉降 液－固分离：过滤
均相物系分离
不能通过简单的机械方法分离，需通过 某种物理（或化学）过程实现分离，难 实现分离。
二、相际传质过程与分离
均相物系的分离方法
某种过程
均相物系
两相物系
蒸馏操作
气相 难挥发组分 N
相界面－－－－－－－－A－－－
液相
NB 易挥发组分
二、气体中的稳态分子扩散
化工原理下册天津大学柴诚敬21-22学时 共33页
馏出液的 平均组成
第九章 蒸 馏
9.1 蒸馏过程概述 9.2 两组分溶液的汽液平衡 9.3 平衡蒸馏与简单蒸馏 9.4 精馏 多级蒸馏过程 9.4.1 精馏原理
一、多次部分汽化和部分冷凝
比较 平衡蒸馏 简单蒸馏
液体混合物 的初步分离
单级过程 进行一次部分汽化
精馏 多级过程 进行多次部分汽化和部分冷凝
精馏塔的物料衡算
一、全塔物料衡算
总物料衡算 易挥发组分衡算 馏出液采出率 易挥发组分回收率 难挥发组分回收率
qn,Fqn,Dqn,W
qn,FxFqn,DxDqn,WxW
qn,D xF xW qn,F xD xW
A
qn,DxD qn,FxF
1
0
0%
B
qn,W(1xW)10% 0 qn,F(1xF)
作业题: 3、4、5
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docin/sanshengshiyuan doc88/sanshenglu
设在某瞬间τ
经时间 d
釜液量为nL，kmol
釜液组成为 x
釜液量为nL - dL，kmol
釜液组成为 x - dx
馏出量 dnD ，kmol
馏出组成为 y
三、简单蒸馏过程的计算
总物料衡算
dnL dnD
易挥发组分衡算
n L x (n L dL )n x ( d) x yD dn
联立以上两式，并略去二阶无穷小量得
二、操作线方程
1.精馏段操作线方程
在精馏段中，任意
塔板（n 板）下降的液 相组成 xn与由其下一层 塔板（n+1 板）上升的 气相组成 yn＋1之间的关
系称之为操作关系，描 述该关系的方程称为精 馏段操作线方程。
化工原理(下册)第二版天津大学出版社课件ppt
❖吸附 物质从气相或液相趋附于固体表面
（多为多孔性固体的内表面）逆过程 脱附
气相或液相
B+A
A 吸附
A 脱附
固相
C
2021/3/10
返回 12
武汉理大学化工原理电子课件
❖干燥 液体（水）经过汽化，从固体表面或
内部转入气相，属多相系分离。
固相
B+A
气相
C+A
A －－－－－
干燥
2021/3/10
返回 13
阶梯环
2021/3/10
环
填料塔
返回 25
武汉理工大学化工原理电子课件
5.2 蒸馏概述
1. 蒸馏原理：
蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发度 的不同实现分离的单元操作.
沸点低的组分称为易挥发组分或轻组分， 高的为难挥发组分或重组分。
2021/3/10
返回 26
武汉理工大学化工原理电子课件
2021/3/10
逆过程
增湿
气相
B+A
液相（水相）
A（水）
A 减湿
A 增湿
2021/3/10
返回 8
武汉理工大学化工原理电子课件
❖液－液萃取（萃取） 混合液的分离，
物质从一液相转入另一液相 逆过程 萃取
液相
B+A
A
液相
S+A
萃取
A 萃取
2021/3/10
返回 9
武汉理工大学化工原理电子课件
❖ 固－液萃取（浸沥或浸取）
2021/3/10
返回 15
武汉理工大学化工原理电子课件
二、相组成的表示法
１.质量分率和摩尔分率 质量分率ai：均相混合物中某组分质量占总质量的分
（多为多孔性固体的内表面）逆过程 脱附
气相或液相
B+A
A 吸附
A 脱附
固相
C
2021/3/10
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武汉理大学化工原理电子课件
❖干燥 液体（水）经过汽化，从固体表面或
内部转入气相，属多相系分离。
固相
B+A
气相
C+A
A －－－－－
干燥
2021/3/10
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阶梯环
2021/3/10
环
填料塔
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5.2 蒸馏概述
1. 蒸馏原理：
蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发度 的不同实现分离的单元操作.
沸点低的组分称为易挥发组分或轻组分， 高的为难挥发组分或重组分。
2021/3/10
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2021/3/10
逆过程
增湿
气相
B+A
液相（水相）
A（水）
A 减湿
A 增湿
2021/3/10
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❖液－液萃取（萃取） 混合液的分离，
物质从一液相转入另一液相 逆过程 萃取
液相
B+A
A
液相
S+A
萃取
A 萃取
2021/3/10
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❖ 固－液萃取（浸沥或浸取）
2021/3/10
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二、相组成的表示法
１.质量分率和摩尔分率 质量分率ai：均相混合物中某组分质量占总质量的分
《化工原理精品课程》PPT课件
煤气
孔板流量计 水封
泵 水池
水
煤气洗涤塔
填料塔
煤气
流体流动是最普遍的化工单元操作之一； 研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的 重要基础。
两类问题： 流体静力学问题 流体动力学问题
研究流体在流动和静止时的规律。
2 . 连续介质假定 假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间没有
间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。 质点：由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备
设液面上方的压强为P0
p p0 gh
——静力学基本方程
讨论： （1）适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性 流体； （2）液体内部压强P是随P0和h的改变而改变的，即：
P f P0 , h
（3）当容器液面上方压强P0一定时，静止液体内部
的压强P仅与垂直距离h有关，即： P h
在静止的、连续的同种流体内，处于同一水平面上 各点的压力处处相等。压力相等的面称为等压面。
二、静力学基本方程的应用 普通的
1. 压力及压力差的测量
起放大作用
（1）U形压差计
设指示液的密度为 a ，
复式压差计p1p2来自被测流体的密度为b 。 m
A与A′面 为等压面，即 p A p A'
而 pA p1 b g(m R)
R
A
A’
pA' p2 b gm a gR
所以
p1 b g(m R) p2 b gm a gR
整理得
p1 p2 (a b )gR
若被测流体是气体，b a ，则有 p1 p2 Rg a
讨论：
（1）U形压差计可测系统内两点的压力差，当将U形
管一端与被测点连接、另一端与大气相通时，也可测
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平衡蒸馏的原理
平衡蒸馏 装置简图
1.加热器； 2.减压阀； 3.分离器。
二、平衡蒸馏过程的计算
1.物料衡算 总物料衡算
qn, F qn, D qn,W
易挥发组分物料衡算
qn, F xF qn, D y qn,W x
气相产品的流量为
qn , D qn , F
xF x yx
pB B xB
A p
* A
B p
* B
二、气液平衡关系式
(2)相对挥发度
相对挥发 度
相对挥发度定义
A pA / xA B pB / xB
对于理想物系，有
p* A * pB
二、气液平衡关系式
(3)以相对挥发度表示的气液平衡方程 由道尔顿分压定律，有
p总 y A / x A y A xB p总 y B / xB y B x A
蒸馏操作耗能较大，节能是个值得重视的问题
二、蒸馏过程的分类
按蒸馏操作方式分类 简单蒸馏 平衡蒸馏 精 馏 √ 特殊精馏 按物系中组分数目分类 蒸馏 两组分蒸馏 √ 多组分蒸馏
蒸馏
按操作压力分类 蒸馏 常压蒸馏 √ 加压蒸馏 减压蒸馏
按蒸馏操作流程分类 间歇蒸馏 蒸馏 连续蒸馏
√
第九章 蒸 馏
9.1 概述 9.2 两组分溶液的气液平衡 9.2.1 两组分理想物系的气液平衡
p
* i
ki
yi
NO
1 yi
tb = t0
YES
三、气液平衡方程的应用
2.计算露点温度
已知 p总 、 y 求t、x
设：t0
p
* i
ki
xi
NO
1 xi
td = t0
YES
三、气液平衡方程的应用
3.计算气液平衡组成 已知 p总 、 t 求 x－ y关系
给定
t
列表
p
xi yi
气体混合物分离
空气液化蒸馏可得到纯态的液氧和液氮等。
固体混合物分离
加压液 化 加热熔 化
固体脂肪酸加热融化后用蒸馏方法分离。
第九章 蒸 馏
9.1 概述 9.1.1 蒸馏的原理及其应用 9.1.2 蒸馏的特点及其分类
一、蒸馏分离的特点
蒸馏分离具有以下特点
通过蒸馏分离可以直接获得所需要的产品 适用范围广，可分离液态、气态或固态混合物 蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离
* A * B
* B * B
泡点方程
安托尼 方程
p ( p ) f (t )
二、气液平衡关系式
2.以平衡常数表示的气液平衡方程 设平衡的气相遵循道尔顿分压定律，即
令
pA yA p总 * pA kA p总
p yA xA p总
平衡 常数
* A
yA k AxA
以平衡常数表示 的气液平衡方程
2. 气—液相组成图
气—液相组成图直观地表达了在一定压力下，
处于平衡状态的气液两相组成的关系，在蒸馏计
算中应用最为普遍。
x –y图
x1与y1互成平衡 平衡线
y1
对角线
yx
平衡线与对 角线之间的 距离越大
x1
苯－甲苯混合液的 x- y 图
分离越容易
二、气液平衡关系式
1.拉乌尔定律 当理想溶液气液两相呈平衡时，溶液上方组分 的分压与溶液中该组分的摩尔分数成正比。
yA xA yB xB
yA xA 1 yA 1 xA
二、气液平衡关系式
略去下标，经整理可得
x y 1 ( 1) x
讨论
以相对挥发度表示 的气液平衡方程
蒸馏操作α >1，α值愈大，分离愈容易。
若α=1，不能用普通蒸馏方法分离。
三、气液平衡方程的应用
1.计算泡点温度 已知 p总 、x求t、y 设：t0
第九章 蒸 馏
9.1 蒸馏过程概述 9.2 两组分溶液的气液平衡 9.2.1 两组分理想物系的气液平衡 9.2.2 两组分非理想物系的气液平衡 (选读) 9.3 平衡蒸馏与简单蒸馏 9.3.1 平衡蒸馏
一、平衡蒸馏装置
平衡蒸馏为单级蒸馏操作。
闪 蒸
将混合液在压力 P1下加 热，然后通过减压阀使压力 降低至P2后进入分离器。过 热液体混合物在分离器中部 分汽化，将平衡的气、液两 相分别从分离器的顶部、底 部引出，即实现了混合液的 初步分离。
二、平衡蒸馏过程的计算
设 则
q qn,W / qn, F
1 q qn , D / q n , F
液化率 汽化率
整理得
xF q y x q 1 q 1
斜率
过点
q q 1
平衡蒸馏中气液 相组成的关系式
二、气液平衡关系式
由
p* y A A xA p总
代入泡点方程，得
p p总 p yA * p总 p A p
* A
* B * B
露点方程
气液平衡时气 相组成与平衡 温度间的关系
二、气液平衡关系式
3.以相对挥发度表示的气液平衡方程 (1)挥发度 挥发度定义
pA A xA
对于理想物系，有
第九章 蒸 馏
9.1 概述 9.1.1 蒸馏的原理及其应用
一、蒸馏过程的原理
蒸馏操作原理
液体混合物
各组分挥发度不同
多次部分汽化、多次部分冷凝
液相 气相
气相 液相
易挥发组分 液相 难挥发组分 气相 最终气相 最终液相
相际间的质量传递
易挥发组分 难挥发组分
二、蒸馏过程的应用
液体混合物分离
混合芳烃蒸馏可得到苯、甲苯及
* A A
* B
拉乌尔定律
pB p x p (1 xA )
二、气液平衡关系式
溶液上方的总压 p总 等于各组分的分压之和
p总 p A pB
p总 p x p (1 x A )
* A A * B
整理，得
气液平衡时液 相组成与平衡 温度间的关系
p总 p xA * pA p
一、气液平衡相图
1. 温度—组成图
在恒定的总压下，溶液的平衡温度随组成而
变，将平衡温度与液（气）相的组成关系标绘成
曲线图，该曲线图即为温度一组成图。
t - x –y
图
露点
tF td tb
C
B
x
E
D
气相区
两相区
气相线
液相线 液相区
泡点
y
A
tF
xF
苯－甲苯混合液的 t- x- y 图
一、气液平衡相图
* i
ki
xi
yi
课外资料：气液平衡数据获取途径
1.由安托尼方程求取
2.由手册查得
Bi lg p Ai t Ci
* i
安托尼方程
权威的气液平衡数据手册
Gmehlimg J, et al. 《Vapor-Liquid Equilibrium Data Collection》
3.由实验测定