化工原理下册天大柴诚敬1920学时PPT

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
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
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
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
* 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
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
pA p x
* B B
* A A
* B
拉乌尔定律
pB p x p (1 xБайду номын сангаас )
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
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
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。
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。
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
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、甲苯及二甲苯等。
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
* 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
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