化工原理第十章蒸馏
化工原理09--蒸馏
层 塔 板上 上层 升塔 蒸板 汽下 的降 组液 成体 间的 的组 关成 系和 下
操 作 线 方 程 的 物 理 意 义 ：
提馏段操作线方程
31
一精馏塔用于分离乙苯-苯乙烯混合物，进料量 3100kg/h，其中乙苯的质量分率为0.6，塔顶、底 产品中乙苯的质量分率分别要求为0.95、0.25。 求塔顶、底产品的质量流量、摩尔流量。
1、保持回馏比恒定 根据精馏段的操作线 方程，其斜率不变。
斜率 =R/R+1
xwe
xw1
xde
xd1
2、保持馏出液组成恒定
因回流比不断增大， 精馏段操作线的截 距不断减小。
63
xwe xw1
xd
第六节
特殊精馏
一、水蒸气蒸馏：
用于易分解而与水又 不互溶，或要求分离 压力不易达到的体系。 d 在分离的气相： P=pA+pw f
47
48
3、逐板计算法求理论塔板数：
平衡关系： y=x/（1+（ -1）x），x=y/（y+ （1-y））
精馏段操作线方程： y=Rx/（R+1）+xD/（R+1）
提馏段操作线方程： y=L’x/（L’-W）+L’xW/（L’-W）
反复使用平衡关系和操作线关系即可求得理论塔板数
y1=xD 平衡关系 精馏段操作线方程 y’1 提馏段操作线方程 y2 x1 x2
组成量的关系满足 杠杆定律。
17
简单蒸馏的计算： 蒸馏釜的生产能力，根据热负荷 和传热能力 计算。 馏出液、残液的浓度与馏出量（或残留量） 之间的关系。
物料衡算 相平衡关系
18
三、简单蒸馏的计算： 在釜内某一瞬时，液体量为W，经微分时间dt 后，残液量为（W-dW），液相组成由x降为 （x-dx），气相组成为y。 对dt时间作易挥发组分的物料衡算： Wx=（W-dW）（x-dx）+ydW dW = dx W y-x 积分限为W=W1，x=x1；W=W2，x=x2， 1、溶液为理想溶液，得： lnW1/W2 =[1/(-1)] ln[x1(1-x2)/x2(1-x1)]+ln[1-x2/1-x1] 由:x1=A1/W1, x2=A2/W2 得:A1/A2=(B1/B2) W1=A1+B1,W2=A2+B2
《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
化工原理下平衡蒸馏
环保要求的不断提高将推动平衡蒸馏技术向更加绿色、环保的方向 发展，如采用更环保的溶剂、优化能源利用等。
多元化发展
随着市场需求的多样化，平衡蒸馏技术将不断拓展应用领域，如生物 医药、新能源等领域。
面临挑战及解决策略
能源消耗大
传统平衡蒸馏技术能源消耗较大，不符合绿色发展趋势。
设备投资高
高性能的蒸馏设备投资成本较高，增加了企业经济压力。
面临挑战及解决策略
• 操作技术要求高：平衡蒸馏操作技术要求较高，需要专业 的技术人员进行操作和维护。
面临挑战及解决策略
加强技术创新
通过研发新的节能技术和设备，降低能源消耗和 物耗。
优化设备设计
通过优化蒸馏塔结构和设备设计，降低设备投资 成本和提高生产效率。
加强人才培养
加强专业技术人才的培养和引进，提高操作技术 水平和管理水平。
资源回收
平衡蒸馏技术还可以应用于资源回收领域。例如，从废旧 塑料、橡胶等材料中回收有价值的化学品或燃料等。
06
平衡蒸馏技术发展趋势与挑战
技术创新点及优势分析
高效分离技术
通过优化蒸馏塔结构和操作条件，提 高组分分离效率。
节能降耗技术
采用先进的节能设备和工艺，降低蒸 馏过程能耗和物耗。
技术创新点及优势分析
轻组分被蒸汽带至塔顶，经冷 凝器冷凝后部分回流，部分作
为产品采出。
重组分在塔底富集，经再沸器 加热后提供上升蒸汽，维持塔 内气液平衡。
通过调节回流比、加热量等操 作参数，实现不同组分的分离 。
设备性能评价指标
分离效率
衡量设备对原料液中不同组分 的分离程度。
产品纯度
反映设备生产出的产品的纯净 度。
热效率
化工原理蒸馏实验报告
化工原理蒸馏实验报告
蒸馏是一种通过沸点差异来分离液体混合物的物理分离技术。
该技术被广泛应用于化工、制药、石油化工等领域，用于分离和纯化各种化合物。
本文将介绍化工原理蒸馏实验报告。
实验设计
本实验旨在熟悉蒸馏技术，掌握蒸馏操作的基本步骤，理解蒸馏理论原理。
实验过程中，我们使用了一台具有恒温控制功能的蒸馏设备，并选用丙酮和水这两种具有明显沸点差别的液体混合物进行实验。
实验步骤
1. 将蒸馏设备加热至适宜的温度，并将混合物加入到蒸馏烧瓶中。
2. 打开水冷却器，用水冷却蒸汽，在冷凝管处收集初馏液。
3. 当初馏液收集完毕后，停止加热，并调整恒温水浴上方的温度计。
4. 再次加热，收集次馏液，并记录温度。
5. 对于多级蒸馏，将次馏液重新加入到烧瓶中，重复以上步骤。
实验结果
通过本次蒸馏实验，我们成功地分离出了丙酮和水两种液体。
在实验过程中，初馏液的沸点为56℃，次馏液的沸点为99℃。
这与混合物的沸点曲线相符合，证明了蒸馏理论原理的正确性。
实验结论
蒸馏是一种重要的分离技术，广泛应用于化工、制药、石油化工等领域。
本次实验我们成功地分离出了丙酮和水两种液体，证明蒸馏技术的可行性和理论原理的正确性。
通过本次实验，我们深入了解了蒸馏技术的基本步骤和操作注意事项，对于今后在化工实验中的应用具有重要的意义。
化工原理蒸馏
第六章蒸馏蒸馏定义：蒸馏分类：易挥发组分难挥发组分有回流蒸馏（精馏）无回流蒸馏：简单蒸馏（间歇操作）平衡蒸馏（连续操作）特殊蒸馏：萃取蒸馏、恒沸蒸馏按操作压力可分为加压、常压和减压蒸馏两组分精馏和多组分精馏第一节双组分溶液的气液相平衡一、溶液的蒸汽压与拉乌尔定律纯组分的蒸汽压与温度的关系：拉乌尔定律：在一定温度下，理想溶液上方气相中任意组分的分压等于纯组分在该温度下的饱和蒸气压与它在溶液中的摩尔分数的乘积。
p=p A0x AA（6-2）p=p B0x B=p B0(1－Bx) （6-3）A式中p A、p B——溶液上方A，B组分的平衡分压，Pa；p0——在溶液温度下纯组成的饱和蒸汽压，随温度而变，其值可用安托尼(Antoine)公式计算或由相关手册查得，Pa；x、x B——溶液中A，B组分的摩尔分数。
A二、理想溶液气液平衡（一）t-y-x图1．沸点－组成图（t－ x－ y图）（1）结构以常压下苯-甲苯混合液t－ x－ y图为例，纵坐标为温度t，横坐标为液相组成x A和汽相组成y A（x，y均指易挥发组分的摩尔分数）。
下曲线表示平衡时液相组成与温度的关系，称为液相线，上曲线表示平衡时汽相组成与温度的关系，称为汽相线。
两条曲线将整个t－ x－ y图分成三个区域，液相线以下称为液相区。
汽相线以上代表过热蒸汽区。
被两曲线包围的部分为汽液共存区。
t－ x－ y图数据通常由实验测得。
对于理想溶液，可用露点、泡点方程计算。
（2）应用在恒定总压下，组成为x，温度为t1（图中的点A）的混合液升温至t2(点J)时，溶液开始沸腾，产生第一个汽泡，相应的温度t2称为泡点，产生的第一个气泡组成为y1(点C)。
同样，组成为y、温度为t4（点B）的过热蒸汽冷却至温度t3（点H）时，混合气体开始冷凝产生第一滴液滴，相应的温度t3称为露点，凝结出第一个液滴的组成为x1(点Q)。
F、E两点为纯苯和纯甲苯的沸点。
图苯－甲苯物系的t－ x－ y图图苯－甲苯物系的y－ x图应用t－ x－ y图，可以求取任一沸点的气液相平衡组成。
化工原理 蒸馏
V' W W xm ' xW ' V V V' /W 1 W /W xm ' xW ' V /W V /W
R' V ' / W ——塔釜的气相回流比
ym 1 R' 1 1 xm ' xW ' R R
q线对两操作线的影响
对精馏操作线无影响， 对提馏操作线有影响， q 提馏操作线斜率 推动力 。
0 0 0 p p A pB p 0 x p x p x p A A B B A A B (1 x A )
xA
0 p pB 0 p0 p A B
p f B (t ) f A (t ) f B (t )
——泡点方程
p A pyA p 0 A xA
F L V V L
' '
H
L L q F
'
V ' V (q 1)F
四、 操作线方程与q线方程
（一）精馏段操作线方程 总物料衡算：V=L+D 易挥发组分的物料衡算： Vyn+1=Lxn+DxD 精馏段的操作线方程
yn1
L D xn x D V V
yn1
L/ D D/ D xn xD L/ D D/ D L/ D D/ D
蒸馏过程的分离依据
蒸馏过程 液体混合物 部分汽化
加热
汽相：yA, yB 冷凝 液相 液相：xA, xB
易挥发组分(或轻组分): 挥发性高的组分，以A表示； 难挥发组分(或重组分): 挥发性低的组分，以B表示。 依据：蒸馏是利用混合物中各组分挥发性的差异。
工作原理: 利用液体混合物中各组分(component) 挥发性 (volatility) 差异，以热能为媒介使其部分 汽化从而在汽相富集轻组分液相富集重组分而分 离的方法。
化工原理第十章-蒸馏
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 )
xA
p pB0 pA0 pB0
p fB(t) fA(t) fB(t)
5）冷凝器及再沸器热负荷及设计计算。
2024/9/29
全塔物料衡算
F D W FxF DxD WxW
F, xF
F、D、W——kmol/h
xF、xD、xW——摩尔分率
塔顶采出率 塔底采出率
D xF xW F xD xW
W 1 D
F
F
2024/9/29
D, xD W, xW
塔顶易挥发组分回收率 塔底难挥发组分回收率
混合液中组分数
双组分 多组分
间歇 按操作方式
连续
2024/9/29
五 与吸收、萃取旳比较
单元操作 分离根据
操作难易 合用性
蒸馏
挥发性旳差别 操作简便，操 适于多种
作费用在于加 浓度混合
热、冷却
物旳分离
吸收 萃取
溶解度旳差别
需加入分离剂，仅适于低
操作费用在于 浓气体、
解吸
液体混合
物旳分离
2024/9/29
V L D Vyn1 Lxn DxD
LD
yn1
V
xn
V
xD
L
D
L D xn L D xD
令
R
L D
——回流比
yn1
R R1
xn
xD R1
——精馏段操作线方程
化工原理蒸馏PPT课件
1
16
1. 利用饱和蒸气压计算气液平衡关系
在 一 定 的 压 力 下t fx
t gy
? 理想物系
在 一 定 的 温 度 下pAf x 理想物系 pBgx
p
A
pB
ห้องสมุดไป่ตู้
p
0 A
x
A
p
0 B
x
B
拉乌尔定律
理 想 物 系 的 t - x （ y ） 相 平 衡 关 系 ：
对 理 想 物 系 ， 汽 相 满 足 ： P p A p B p0 AxpB 0(1x)
vA
pA xA
vB
pB xB
显 然 对 理 想 溶 液 ， 根 据 拉 乌 尔 定 律 有 ：
Ap0 A，BpB 0
什 么 是 相 对 挥 发 度 ？
相对挥发度
vA vB
pA pB
xA xB
yA yB
xA xB
显然对理想溶液，有：
p
0 A
p
0 B
y x 1( 1)x
8
液体混合物的蒸气压
10
§6.2 双组分溶液的气液相平衡
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。
t, P, y
A
B
f C 2 2 2 2 2 t, x
溶 液 （ A+B）
加热
11
§6.2 二元物系的汽液相平衡
P 一定
B
露点线 汽相区
t-y
t 泡点线 两相区
露点线一定在泡点线上方。 杠杆原理： 力力臂 = 常数
t-x
L1
液相区
0
x 或y
谭天恩版化工原理第十章蒸馏复习题
谭天恩版化工原理第十章蒸馏复习题一．填空题1.蒸馏是分离的一种方法，其分离依据是混合物中各组分的，分离的条件是。
答案:均，挥发性差异，造成气液两相系统（每空1分，共3分）2.在t-x-y图中的气液共存区内，气液两相温度，但气相组成液相组成，而两相的量可根据来确定。
答案: 相等，大于，杠相液体混合物杆规则（每空1分，共3分）3.当气液两相组成相同时，则气相露点温度液相泡点温度。
答案:大于（每空1分）4.双组分溶液的相对挥发度α是溶液中的挥发度对的挥发度之比，若α=1表示。
物系的α值愈大，在x-y图中的平衡曲线愈对角线。
答案:易挥发组分，难挥发组分，不能用普通蒸馏方法分离远离（每空1分，共4分）5.工业生产中在精馏塔内将过程和过程有机结合起来而实现操作的。
而是精馏与普通精馏的本质区别。
答案:多次部分气化，多次部分冷凝，回流（每空1分，共3分）6.精馏塔的作用是。
答案:提供气液接触进行传热和传质的场所。
（2分）7.在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为，其作用是；加料板以下的塔段（包括加料板）称为________，其作用是。
答案:精馏段（1分）提浓上升蒸汽中易挥发组分（2分）提馏段提浓下降液体中难挥发组分（2分）（共6分）8.离开理论板时，气液两相达到状态，即两相相等，____互成平衡。
答案: 平衡温度组成（每空1分，共3分）9.精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因有（1）和（2）。
答案: 塔顶易挥发组分含量高塔底压力高于塔顶（每空2分，共4分）10. 精馏过程回流比R 的定义式为 ；对于一定的分离任务来说，当R=时，所需理论板数为最少，此种操作称为 ；而R= 时，所需理论板数为∞。
答案:R= DL ∞ 全回流 R min （每空1分，共4分） 11. 精馏塔有 进料热状况，其中以 进料q 值最大，进料温度____泡点温度。
答案: 五种 冷液体 小于（每空1分，共3分）12. 某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于____，馏出液流量等于 ，操作线方程为 。
化工原理蒸馏精馏总结
化工原理蒸馏精馏总结化工原理里的蒸馏精馏可太有意思啦！蒸馏和精馏呢，简单来说就是分离混合物的方法。
咱就想象一下，有一堆混在一起的东西，就像不同颜色的小珠子混在一个盒子里，我们要把它们分开，这时候蒸馏精馏就像一把神奇的小镊子，能把不同的“小珠子”挑出来。
蒸馏是利用混合物中各组分挥发性的差异。
比如说，有两种液体，一种特别容易变成气体，另一种没那么容易。
那我们就可以加热这个混合物，容易变成气体的那个组分就会先变成蒸汽飞出去。
就像一群小动物在一个屋子里，有个特别调皮的小动物，一加热就先跑出去了。
然后我们把这个蒸汽收集起来再冷却，就又变回液体啦，这样就初步实现了分离。
精馏可就更高级一点喽。
它是在蒸馏的基础上发展起来的。
精馏就像是给蒸馏盖了一座大楼，这座大楼有好多层呢。
在精馏塔里，有很多块塔板或者填料。
混合物在塔里一边上升一边进行多次的部分汽化和部分冷凝。
就像那些小珠子在一个有很多关卡的迷宫里，每经过一个关卡，就会被分得更开一些。
通过这个过程，我们就能把混合物分离得更彻底。
在实际的化工生产中，蒸馏精馏的应用超级广泛。
比如说石油化工，原油可是个超级复杂的混合物，通过蒸馏精馏就能把它分成汽油、柴油、煤油等等不同的产品。
这就像是把一个超级大的蛋糕切成一块一块不同口味的小蛋糕，满足不同的需求。
不过呢，蒸馏精馏也不是那么容易就能完全掌握的。
这里面有好多影响因素呢。
像操作压力、回流比这些东西。
操作压力要是变了，混合物的沸点也会跟着变，就像人在不同的海拔高度，感觉也不一样。
回流比呢，就像是在这个分离的游戏里，我们调整的一个规则。
回流比大一点或者小一点，分离出来的东西的纯度就会不一样。
在学习蒸馏精馏的时候，也有不少好玩的小窍门。
我们可以把那些复杂的公式想象成是在给这个分离游戏制定规则。
比如说那个精馏塔的操作线方程，就像是在告诉我们每个小珠子在塔里应该怎么跑的路线。
还有那些相平衡关系，就像是在说不同的小珠子在不同的环境下，它们之间是怎么相处的。
化工原理蒸馏
化工原理蒸馏
蒸馏是一种常用的分离技术，在化工工艺中广泛应用。
它通过利用液体混合物的不同沸点差异，将液体混合物分离成组成相对纯净的组分。
蒸馏过程中，液体混合物首先被加热至使得其中组分开始蒸发。
蒸气进入蒸馏塔，通过与冷凝在塔顶的冷却介质接触，发生冷凝，而后与塔内回流液体混合物进行质量和热量的交换。
这种热量和质量的交换使得高沸点组分向下方下降，而低沸点组分则向上升腾。
在蒸馏塔的上部，收集到的冷凝液体称为顶产物，中间的蒸馏液称为塔底产物。
通过逐步加热混合物，我们可以连续地收集不同沸点组分，并达到分离的目的。
在进行蒸馏操作时，需要考虑几个重要因素。
首先是选择适当的塔设计。
蒸馏塔的设计取决于混合物的性质和所需分离的组分。
其次是控制好供热的方式和力度，以确保达到适当的沸点差，使得分离过程更为高效。
此外，在实际操作过程中，还需要对蒸馏塔进行不断的操作和参数调整，以达到最佳的分离效果。
蒸馏作为一种常用的分离技术，在石油、化工等行业得到广泛应用。
通过蒸馏可以分离出石油中的汽油、柴油等燃料，也可以分离出化学反应中产生的不同组分。
不仅如此，蒸馏还可用于酒精的提取、水的纯化等领域。
总之，蒸馏是一种重要的分离技术，通过利用液体混合物的沸点差异，实现组分的有效分离。
在化工工艺中的广泛应用使得蒸馏具有重要的实际意义和理论价值。
蒸馏操作技术—精馏计算(化工原理课件)
总物料衡算
L’ = V’ + W
易挥发组分衡算 L’x’m =V’y’m+1+WxW 整理得整理得：
ym 1
L L W
xm
W L W
xW
为方便起见省去下标，可变化为：
y L x W x L W L W
提馏段下降液 体的摩尔流量 第m层塔 板下降液 体的组成
N
L,xb
第m+1层塔板上 升蒸汽的组成
方程式中y与x的关系是一条直线，称为
精馏段操作线。
精馏段操作线方程
是对精馏段做局部物料衡算 得出的结论
它反映了精馏段内任意相邻的两 层塔板之间的气液相组成关系
对精馏计算有重要意义
精馏段操作线的斜率是什么？
化工原理
下降液相组成xn
精馏塔提馏段
下一层板上升蒸汽组成yn＋1
N L,xb
V,y'w
特点
L 斜率为 L W
截距为 W L W
与对角线相交，交点坐标 （Xw,Xw）
提馏段操作线方程
对提馏段做局部物料衡算得 出的结论
它反映了提馏段内任意相邻的两 层塔板之间的气液相组成关系
对精馏计算有重要意义
提馏段操作线的斜率是什么？
化工原理
先确定理论板层数N理
工程上确定 塔板数的方法
再求实际塔板数N实
lg
(1
xD xD
)(1
xW xW
lg m
)
1
方
程
全回流时的最少理论 全塔平均相对挥发度，一般可取塔
板数，不包括再沸器
顶、塔底或塔顶、塔底、进料的平均值
全回流
装置开工阶 段为迅速建 立塔内正常
化工原理第10章蒸馏
馏
段 平衡级 进料
提
x0 t0
yt
馏
L
段
返回目录
平衡级
液相 高纯t度, x B
汽相
y0 T0 V
冷凝器 馏出液
回流
理论板(平衡级) 加料板
再沸器 釜液32
第四节 二元连续精馏的分析与计算
分离程度不高
t
V yD
B
P
F xF
t
高温
高压
L xW
简单蒸馏 平衡蒸馏
精馏
xW
xF
x或y
A
yD
24
二、平衡蒸馏
2．平衡蒸馏的计算
3个未知数：V（或L）、yD、xW
总物料衡算：
F xF
F L V
Fx
F
LxW
VyD
2个方程
高温 高压
相平衡关系：
yD
xW 1 ( 1)xW
1个方程
t
杠杆原理：
LxF xW V yD xF
第十章 蒸馏
第一节 概述
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。
二、蒸馏在工业生产中的应用
❖获得高纯度产品； ❖获得粗馏分。 例如：
在酿酒业中饮料酒；
A易挥发组分 B
难挥发组分
部分汽化
溶液（A+B）
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；
加热
x)
p
0 A
pB0
p
0 A
x
pB0
x (1 x)
y x 1 ( 1)x
令
p
0 A
----相对挥发度
化工原理试卷
化⼯原理试卷第⼗章蒸馏⼀、本章学习⽬的掌握固体物料的去湿⽅法，湿物料的⼲燥⽅法；会读湿空⽓的性质及湿度图；会计算⼲燥过程的物料衡算和热量衡算。
⼆、本章思考题1.何谓泡点、露点？对于⼀定的压⼒与组成，⼆者⼤⼩关系如何？2.双组分理想溶液的汽液两相达到平衡时，若已知平衡温度t 与液相组成χ，如何计算汽相组成y 与总压P?反之，若已知总压P 与汽相组成y ，如何计算平衡温度t 与液相组成χ?3.双组分理想溶液的相对挥发度a 如何计算? a 与什么因素有关? a 的⼤⼩对两组分的分离有何影响?4.如何应⽤平均相对挥发度a 表⽰平衡条件下的液相组成χ与汽相组成y 之间的关系?5.上、下相邻两层塔板的温度、液相组成及汽相组成有何不同？6.何谓恒摩尔流假设？其成⽴的条件是什么？在精馏塔计算中有何意义？7.精馏塔的进料状态有哪⼏种？他们对精馏段及提馏段的下降液体流量及上升蒸⽓流量有什么影响？8.操作线是表⽰哪⼀层塔板的汽相组成与哪⼀层塔板的液相组成之间的关系？操作线为直线的条件是什么？9.何谓塔顶液相回流⽐？何谓塔釜汽相回流⽐？他们的⼤⼩有什么联系？⽤什么关系式相互换算？10.如何⽤图解法计算理论板数，如何确定进料板位置？三、本章例题[例10-1]苯与甲苯的饱和蒸⽓压与温度的关系可⽤如下的安托尼⽅程表达。
试求含苯为0.25（摩尔分率）的苯与甲苯⼆元理想混合液在总压为125kPa 及4kPa 下的相对挥发度各为多少？安托尼⽅程苯2.2211215036.6log +-=*t p A甲苯 5.2191345079.6l o g +-=*t p B 式中 *p ——纯组分在系统温度下的饱和蒸⽓压，kPa ；t ——系统温度，℃。
解：⼆元理想溶液在相对挥发度为**/B A p p =α，⽽纯组分的饱和蒸⽓压为温度的函数，平衡温度与饱和蒸⽓压呈⾮线性关系，由于温度t 未知，故需采⽤试差法。
对于理想溶液，其上⽅各组分的平衡蒸⽓分压为：A A A x p p *=)1(**A B B B B x p x p p -==溶液上⽅的总压强为：)1(**A B A A B A t x p x p p p p -+=+=试差时，假设平衡温度t ，代⼊安托尼⽅程算出*A p 及*B p ，再代⼊总压t p 的⽅程，若算出的总压与给定的总压t p 相近，则假设的t 正确。
化工原理 蒸馏
第六章蒸馏蒸馏定义：蒸馏分类：易挥发组分难挥发组分有回流蒸馏（精馏）无回流蒸馏：简单蒸馏（间歇操作）平衡蒸馏（连续操作）特殊蒸馏：萃取蒸馏、恒沸蒸馏按操作压力可分为加压、常压和减压蒸馏两组分精馏和多组分精馏第一节双组分溶液的气液相平衡一、溶液的蒸汽压与拉乌尔定律纯组分的蒸汽压与温度的关系：拉乌尔定律：在一定温度下，理想溶液上方气相中任意组分的分压等于纯组分在该温度下的饱和蒸气压与它在溶液中的摩尔分数的乘积。
p A=p A0x A （6-2）p B=p B0x B=p B0(1－x A) （6-3）式中p A、p B——溶液上方A，B组分的平衡分压，Pa；p0——在溶液温度下纯组成的饱和蒸汽压，随温度而变，其值可用安托尼(Antoine)公式计算或由相关手册查得，Pa；x A 、x B——溶液中A，B组分的摩尔分数。
二、理想溶液气液平衡（一）t-y-x图1．沸点－组成图（t－x－y图）（1）结构以常压下苯-甲苯混合液t－x－y图为例，纵坐标为温度t，横坐标为液相组成x A和汽相组成y A（x，y均指易挥发组分的摩尔分数）。
下曲线表示平衡时液相组成与温度的关系，称为液相线，上曲线表示平衡时汽相组成与温度的关系，称为汽相线。
两条曲线将整个t－x－y图分成三个区域，液相线以下称为液相区。
汽相线以上代表过热蒸汽区。
被两曲线包围的部分为汽液共存区。
t－x－y图数据通常由实验测得。
对于理想溶液，可用露点、泡点方程计算。
（2）应用在恒定总压下，组成为x，温度为t1（图中的点A）的混合液升温至t2(点J)时，溶液开始沸腾，产生第一个汽泡，相应的温度t2称为泡点，产生的第一个气泡组成为y1(点C)。
同样，组成为y、温度为t4（点B）的过热蒸汽冷却至温度t3（点H）时，混合气体开始冷凝产生第一滴液滴，相应的温度t3称为露点，凝结出第一个液滴的组成为x1(点Q)。
F、E两点为纯苯和纯甲苯的沸点。
图 苯－甲苯物系的t － x － y 图 图 苯－甲苯物系的y － x 图应用t － x － y 图，可以求取任一沸点的气液相平衡组成。
化工原理-蒸馏
第六章蒸馏蒸馏定义：蒸馏分类：易挥发组分难挥发组分有回流蒸馏（精馏）无回流蒸馏：简单蒸馏（间歇操作）平衡蒸馏（连续操作）特殊蒸馏：萃取蒸馏、恒沸蒸馏按操作压力可分为加压、常压和减压蒸馏两组分精馏和多组分精馏第一节双组分溶液的气液相平衡一、溶液的蒸汽压与拉乌尔定律纯组分的蒸汽压与温度的关系：拉乌尔定律：在一定温度下，理想溶液上方气相中任意组分的分压等于纯组分在该温度下的饱和蒸气压与它在溶液中的摩尔分数的乘积。
pA=p A0x A（6-2）pB=p B0x B=p B0(1－xA) （6-3）式中p A、p B——溶液上方A，B组分的平衡分压，Pa；p0——在溶液温度下纯组成的饱和蒸汽压，随温度而变，其值可用安托尼(Antoine)公式计算或由相关手册查得，Pa；xA、x B——溶液中A，B组分的摩尔分数。
二、理想溶液气液平衡（一）t-y-x图1．沸点－组成图（t－ x－ y图）（1）结构以常压下苯-甲苯混合液t－ x－ y图为例，纵坐标为温度t，横坐标为液相组成x A和汽相组成y A（x，y均指易挥发组分的摩尔分数）。
下曲线表示平衡时液相组成与温度的关系，称为液相线，上曲线表示平衡时汽相组成与温度的关系，称为汽相线。
两条曲线将整个t－ x－ y图分成三个区域，液相线以下称为液相区。
汽相线以上代表过热蒸汽区。
被两曲线包围的部分为汽液共存区。
t－ x－ y图数据通常由实验测得。
对于理想溶液，可用露点、泡点方程计算。
（2）应用在恒定总压下，组成为x，温度为t1（图中的点A）的混合液升温至t2(点J)时，溶液开始沸腾，产生第一个汽泡，相应的温度t2称为泡点，产生的第一个气泡组成为y1(点C)。
同样，组成为y、温度为t4（点B）的过热蒸汽冷却至温度t3（点H）时，混合气体开始冷凝产生第一滴液滴，相应的温度t3称为露点，凝结出第一个液滴的组成为x 1(点Q)。
F 、E 两点为纯苯和纯甲苯的沸点。
图 苯－甲苯物系的t － x － y 图 图 苯－甲苯物系的y － x 图应用t － x － y 图，可以求取任一沸点的气液相平衡组成。
化工原理蒸馏
F xF
V F
L’
D L
V’ W
难挥发组分的回收率 W（1- xW）
η= ————— ×100% F（1- xF）
③回流量L (对塔顶冷凝器作物料衡算) L/D=R R回流比 L+D=V V上升蒸汽量
**料液处理量一定时，L↑，即R↑， xD↑；
**料液处理量一定时，L↑，并不意味D↓，而是意味着V
3、理想溶液与拉乌尔定律
理想溶液：
分子间引力不因混合而有所变化，即无热效应、无容积效应
非理想溶液：
拉乌尔定律：对于双组分理想溶液，在一定温度下，汽 相中任一组分的分压等于此纯组分在该温度下的蒸气 压乘以它在溶液中的摩尔分数。
即：
p A = pA0 x A p B = pB0 x B = pB0（1- x A）
y n x n-1 x n y n+1
2、恒摩尔流假说 a、恒摩尔汽化 ：精馏段 V1= V2= …= V=定值 提馏段 V1`= V2`= …= V`=定值 b、恒摩尔溢流 ：精馏段 L1= L2= …= L=定值 提馏段 L1`= L2`= …= L`=定值
以上假设成立条件： ①各组分摩尔汽化焓相等 ②汽、液相接触时因温度不同而交换的显热忽略 ③热损失忽略
xD
*已知xD、R，即可作出精馏段操作线：
过点（xD、xD），斜率为R/（R+1）
2、提馏段
对提馏段中某一塔板（第m块）至塔底作物料衡算
L` = V`+ W L` x m =V` y m+1+W x W
L`
W
y m+1= ——-- x m - ——— x W
L`-W
蒸馏复习—化工原理
五种进料状态、 五种进料状态、q 的意义
小结
IV − I F q= IV − I L
饱和液体时： 饱和液体时：q = 1 饱和液、汽混合物时： 饱和液、汽混合物时：q = 液相分率 饱和蒸汽时：q = 0 饱和蒸汽时：
（3）精馏段操作线方程 ）
R xD 1.66 0.905 y= x+ = x+ = 0.624x + 0.34 R +1 R + 1 1.66 + 1 1.66 + 1
(4)精馏段和提馏段上升蒸汽流量 精馏段和提馏段上升蒸汽流量 精馏段蒸汽流量： 精馏段蒸汽流量：V=(R+1)D=(1.66+1)×83.2=221kmol/h 因饱和液体进料，提馏段蒸汽流量V’=V =221kmol/h 饱和液体进料，提馏段蒸汽流量
(1)
ηD =
D = 83.2kmol / h 160 = D + W 以上3式联立 ⇒ W = 76.8kmol / h 由全塔物料衡算式得： 160 × 0.48 = Dx + 0.02W D x = 0.905 D
DxD DxD = 0.98代入数据 160×0.48 = 0.98, FxF
xD − y P y P − xP R = (1.1 ~ 2) Rmin L 回流比 R = D Rmin =
单板效率
yn − yn +1 yn * − yn +1 x −x EmL = n −1 n 、 xn −1 − xn * N 全塔效率 E0 = 理 N实 EmV =
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2、理想溶液
溶液中同分子间的作用力与异分子间的作用力相等。
f AA f BB f AB
如：甲醇与乙醇，苯和甲苯，
二甲苯和对二甲苯
理想物系：液相为理想溶液，服从拉乌尔定律； 气相为理想气体，服从道尔顿分压定律。
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二 气液相平衡
1. 拉乌尔定律（ Raoult’s Law）
蒸馏分离的对象：液体混合物(如酒精水溶液) 挥发性高（乙醇），称为易挥发组分或轻组分（A）
挥发性低（水） ， 称为难挥发组分或重组分（B）
部分汽化：易挥发组分 液相 气相
部分冷凝：难挥发组分
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气相
液相
定义：利用液体混合物中各组分挥发性能的差异， 以热能为媒介使其部分汽化(或混合蒸气的部分冷 凝)，从而在汽相富集易挥发组分、液相富集难挥 发组分，使混合物得以分离的方法称为蒸馏。
从相图中得到如下结论： 一定总压的下二元理想溶液：
•混合液体的泡点随组成的变化而变化；
（随溶液中易挥发组分的含量增加而降低， 且介于两纯液体之间）
•
同温度下，气液两相达平衡，气液量大
小由杠杆定律确定；
•
同组成下，露点高于泡点。
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4、y~x图 蒸馏计算中广泛采用的相图：
对角线 y=x 为辅助 曲线；
对于理想溶液：
0 pA pA xA 0 pB pB xB
p A, p B
——溶液上方A、B组分的分压，Pa；
pA0 , pB0 ——溶液温度下纯组分的饱和蒸汽压，Pa；
xA , xB ——液相中A、B组分的摩尔分率。
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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。
y~x曲线上各点具有 不同的温度； 平衡线离对角线越远， 挥发性差异越大，物系 越易分离。
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5. 压力对x~y图的影响
p3 p2 p1
压力增加，平衡线靠近对角线，分离难度大
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三 挥发度与相对挥发度 1. 挥发度
定义：气相中某一组分的蒸汽分压和与之平衡的液 相中的该组分摩尔分数之比，用符号表示。
0 p pB
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：
0 pA pyA pA xA 0 pA yA xA P
气相组成yA与温度（露点）的关系
0 0 0 pA pA p pB f A (t ) p f B (t ) yA xA 0 0 p p pA pB p f A (t ) f B (t )
o
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。
A xA 一般物系： pB B
xB pA
yA
理想气体： y B来自xA xB注：习惯上将易挥发组分的挥发度与难挥发组 分的挥发度之比称为相对挥发度，α大于1.
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一 蒸馏的应用
非均相混合物的分离（沉降、过滤等） 均相混合物的分离 eg： 汽油 苯 煤焦油 甲苯 （吸收、蒸馏、萃取等）
蒸馏主要用于液体产品的精制。
石油
煤油
柴油
其他油品
二甲苯等
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二 蒸馏分离的目的、依据及定义
目的：对液体混合物的分离，提纯或回收有用组分。
依据：液体混合物中各组分挥发性的差异。
对于二元物系：yB=1-yA xB=1-xA，忽略角标：
意义：是该物质挥发难易程度的标志。 混合液某组分挥发度:
A
pA , xA pB xB
B
pA、 pB——汽液平衡时，组分A,B在气相中的分压；
xA、xB——汽液平衡时，组分A,B在液相中的摩尔分数。
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理想溶液：
pA pA xA o A pA xA xA
o
pB pB xB o B pB xB xB
特殊精馏 萃取蒸馏
水蒸汽蒸馏 以分离的物系
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常压 按操作压力 加压
一般情况下多用常压 常压下不能分离或达不到
分离要求 双组分
减压
混合液中组分数
多组分 间歇 按操作方式 连续
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五 与吸收、萃取的比较
单元操作
蒸馏 分离依据 操作难易 适用性
挥发性的差异
操作简便，操 适于各种 作费用在于加 浓度混合 热、冷却 物的分离 需加入分离剂，仅适于低 操作费用在于 浓气体、 解吸 液体混合 物的分离
吸收 萃取
溶解度的差异
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第十章 蒸馏
第一节 二元物系的气液相平衡
一、双组分溶液的汽液关系
二、汽液相平衡 三、挥发度和相对挥发度 四、非理想溶液
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一 双组分溶液的汽液关系
组分： A、B 1、相律分析
变量 ： T、p、xA、 yA
相数：汽相、液相
相律是表示平衡物系中的自由度数、相数和独 立组分数之间的关系。 自由度： f c 2 2 一定压力下，液相（气相）组成xA(yA)与温度T存在一 一对应关系，汽液组成之间xA~yA存在一一对应关系。
表达了一定总压下汽相组成 y与开始冷凝时的 温度之间的关系
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——————露点方程
3、温度~组成图（t~x~y图) 汽液平衡用相图表示比较直观。
两条线：气相线（露点线）
——yA~t 关系曲线
液相线（泡点线） ——xA~t 关系曲线 三个区域：液相区 气、液共存区
气相区
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三 蒸馏操作的费用
费用包括设备投资费和能耗费，其中加热和冷 却费用高，即能耗大。
因此降低精馏操作的费用主要通过改变工艺来 降低生产的能耗。
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四 蒸馏过程的分类
简单蒸馏
较易分离的物系或对
分离要求不高的物系 平衡蒸馏 （闪蒸） 按蒸馏方式 精馏
难分离的物系 恒沸蒸馏
很难分离的物系 或用普通方法难
pA p x fA (t ) xA ; pB p x fB (t ) xB
0 A A 0 B B
p pA pB p x p x p x p (1 xA )
0 A A 0 B B 0 A A 0 B
p f B (t ) xA 0 0 f A (t ) f B (t ) pA pB