化工原理 其它蒸馏方式
化工原理课件第五章 蒸馏
Q FcP (T tF )
FcP (T te ) (1 q)Fr
T
te
(1
q)
r cp
tF－原料液的温度℃ T－通过加热器后原料液的温度℃
te－分离器中的平均温度℃ F－原料液流量Kmol/h
cp－原料液平均比热KJ/(Kmol. ℃) r－平均汽化潜热
三、气液平衡关系
理想溶液：
x
A
A
p
1.2.2 非理想物系的气液平衡
1.具有正偏差的溶液 一般正偏差：pA>pA理， pB>pB理。
乙醇－水溶液相图 正偏差溶液：x=0.894，最低恒沸点，78.15℃
2. 具有负偏差的溶液 一般负偏差 pA<pA理， pB<pB理。
硝酸－水溶液相图 负偏差溶液：x=0.383，最高恒沸点，121.9℃
组分： A、B 一、相律分 析： 变量 ： t、p、xA、 yA
相数： 气相、液相
自由度：f c 2 2
C:独立组分数
Ø：相数
一定压力下:液相（气相）组成xA(yA)与温度t存在一 一对应关系气液组成之间xA~yA存在一一对应关系
二、两组分理想物系气液平衡函数关系 1. 拉乌尔定律（ Raoult’s Law）
xF,y,x－－分别为原料液、气相与液相产 品的组成，摩尔分率。
y
FxF Wx D
F
F W
xF
W F W
x
q W 液化分率 F
＝1 1 q
xF
q 1 q
x
qx q 1
q
1
1
xF
平率衡为蒸馏中气液相平衡组q 成的关系。通过（xF， xF ）斜
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
化工原理蒸馏总结
化工原理蒸馏总结蒸馏是一种重要的化工分离技术，常常用于分离和纯化液体混合物中的组分。
在蒸馏过程中，混合物被加热，其中的组分以不同的速率蒸发并被收集。
本文将介绍蒸馏原理、种类、装置和操作技术。
一、蒸馏原理蒸馏原理是利用混合物中各组分的沸点差异进行分离。
具体而言，将混合物加热至其中一个或多个组分沸点时，该组分开始蒸发并进入凝集器，在凝集器内冷却后形成液体，蒸发过程通常在分馏塔中进行。
分馏塔通常采用返流方式，即收集在凝集器中的液体会回流至塔底，从而使组分蒸发和凝结的过程反复进行，提高分离效率和纯度。
二、蒸馏种类1.简单蒸馏：只有一次加热和凝结，适用于沸点差异较大的混合物。
简单蒸馏最常用于实验室中的小规模分离。
2.分批蒸馏：混合物被分成若干批加热，每一次仅收集沸点范围为数度的组分，适用于沸点接近或相同的混合物分离。
3.连续蒸馏：在分馏塔中设置多个板，将原液缓慢注入至塔顶，组分随着升降器在板面上不断地蒸发和凝结，最后被分离收集。
三、蒸馏装置1.简单蒸馏装置：包括加热器、蒸发瓶、冷却器和收集瓶。
3.连续蒸馏装置：包括塔体、加热炉、进料装置、平衡器、返流器、凝结器和收集器。
四、蒸馏操作技术1.操作前应根据混合物的性质和成分选择合适的分离方式、设备和操作条件，并检查设备的密封性能和安全装置。
2.加热速度应适宜，避免组分的猝发和塔内液面过高。
3.控制返流比，根据需要和塔板数调整返流量。
4.操作中应保持塔内压力稳定，以免影响组分蒸发和凝结速率。
5.根据需要调整塔的加热区温度，以提高蒸发速率和分馏效率。
总之，蒸馏是一种基本的化工分离技术，可以有效地分离有机混合物、水和溶剂等液体混合物中的组分，并可用于大规模产业生产和实验室小试。
因此，蒸馏技术的掌握是化工工作者必备的专业技能之一。
化工原理6.3 蒸馏方式
6.3 蒸 馏 方 式
（3）传质：当第二级中间馏分的液相（ ，′ ， ）与第一级所产生的气相（ ，
， ）直接混合时，气相和液相处于不平衡关系，将进行气液两相传质。
液相组成′ > （气相组成的平衡组成），相际传质方向A组分从液相转移到
气相，同时B组分从气相转移到液相。从而产生新的平衡气相（ ， ， ），气相
点温度为 ；离开下层板的气相露点温度为 ，液相的泡点温度为 。试按从大到小
的顺序将以上4个温度排列。（ = > = ）
级的气相（气相回流）。
（5）工业上在塔器内完成上述流程。
′
2′
第1级
第2级
2′
1
2
2′
′
6.3 蒸 馏 方 式
6.3.3.3
连续精馏装置流程
1.连续精馏的主要装置
（1）精馏塔（板式塔或填料塔）
A：加料板（进料板）：原料液进入的那层Leabharlann 板B：精馏段：加料板以上的塔段
C：提馏段：加料板以下（包括加料板）的塔段
液体混合物分离从而获得高纯度产品。
分离器
分离器
平衡冷凝
平衡汽化
第1级
第2级
第1级
第2级
6.3 蒸 馏 方 式
6.3.3.1 多次部分汽化、部分冷凝
（1）第一级：
将原料（ ）加热至温度 ，料液部分汽化，生成平衡的汽液两相。
气相量： ；气相组成： ，
液相量：′ ；液相组成： 。
> >
2′
1
2
第1级
第2级
2′
′
6.3 蒸 馏 方 式
（2）第二级上半部分：
化工原理-6章蒸馏
y x 1 ( 1)x
——相平衡方程
当 α为已知时，可用相对挥发度表示了气液相平衡关系。
当 1 当 1
y=x, 即相平衡时气相的组成与液相的组成相同， 不能用蒸馏方法分离。
则y>x,α愈大，y比x大的愈多，组分A和B愈易分离。
三、双组分理想溶液的气液平衡相图
双组分理想溶液的汽液平衡关系用相图表示比较直观、 清晰，而且影响蒸馏的因素可在相图上直接反映出来。蒸馏 中常用的相图为恒压下的温度-组成（ t-x-y ）图和气相-液 相组成（ x-y ）图。
当生产任务要求将一定数量和组成的原料分离成指定组成 的产品时，精馏塔计算的内容有：出液和塔釜残液的流量、塔 板数、进料口位置、塔高、塔径等。
6.4.1 全塔物料衡算
1．全塔物料衡算
单位时间为基准
总物料衡算： qn,F=qn,D+qn,W 易挥发组分物料衡算：
qn,FxF=qn,DxD+qn,WxW qn,F、qn,D、qn,W——流量，kmol/h
二、蒸馏的分类
1、按蒸馏方法：简单蒸馏、平衡蒸馏(闪蒸)、精馏、特殊精馏。 2、按操作压力：常压；减压；加压。 3、按原料液组分数：双组分蒸馏和多组分蒸馏 4、按操作方式：间歇蒸馏和连续蒸馏。
三、蒸馏操作的特点
优点：* 适用面广，液体混合物和气体混合物均可 * 操作流程较简单，无需其他外加介质
缺点：* 能耗大
一、利用饱和蒸气压计算气液平衡关系
法国物理学家拉乌尔在1887年研究含有非挥发性溶质的 稀溶液的行为时发现的，可表述为：“在某一温度下，稀溶 液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数”。
PA PA0 xA ——拉乌尔定律
pA0——纯组分A在溶液温度下的饱和蒸气压，Pa； xA——溶液中组分A的摩尔分数；
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。
化工原理蒸馏方式讲解
F
W
D
F
B
2个方程
F,xF
y
x
D, xD
W,XW 3个未知数
加热
A
XW
xF
xD
x或 y
二、简单蒸馏
（2）微分物料衡算式：
设某一时刻釜液量为L，kmol，组 成为x，与之平衡的汽相组成为y。
设经微分时间段d 后，蒸出的釜液 量为dL。在d 时间内对易挥发组分A 作物料衡算，（参考课本）有：
dW y
Wx
加热x
x
对理想物系 y
1 ( 1)x
ln F W
1 1
ln
x1 x2
ln
1 1
x2 x1
二、简单蒸馏
若平衡关系不符合上述公式，则； 1）若平衡曲线用曲线或表格表示时，用图解积分或数值 积分法； 2）若平衡曲线为直线y=mx+b时，则可得：
ln F 1 ln (m 1)x1 b W m 1 (m 1)x2 b
二、简单蒸馏
流程及特点：
特点： ①间歇、不稳定 ②分离程度不高
简单蒸馏 平衡蒸馏 精馏
t B
y2 WWx 21xx21
加热
WD, xD
x2
x1
x或y
A
yx2 yD1
二、简单蒸馏
2．物料衡算
(1)宏观物料衡算：
F W D
Fx F
Wx w
Dx D
杠杆原理：
t W x x D x x
饱和液相
x0 t0 L
y V t
y y0
B
t-y
T0
t t-x
t0
x
y0 x0 y
B
接触级
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
化工原理 第九章 蒸馏
电
歇精馏、恒沸精馏、萃取精馏、反应精馏等等。
子
课
件
2
返回
西 9.2二元物系的气液相平衡
安 交 根据相律，用于描述相平衡物系的自由度数 应N f该满足一下关系式：
大
Nf C2
一、理想物系的气液平衡
化
工 原
对较易挥发组分A与较难挥发组分B形成的A、B溶液来说，它们之
返回
9.4 二元连续精馏的分析和计算
西 9.4.1全塔物料恒算
安 从整体来看，无论塔内的操作状况如何，连续精馏过程的加料、馏出 交 液、釜液的流率和组成受到全塔物料恒算关系的约束。
大 对图９－９所示的二元连续精馏塔作物料恒算，有
化 总物料恒算
F DW
工 易挥发组分物料恒算 原 馏出液产率 理 电 挥发组分：
西
安
交 9.3.1简单蒸馏
大
简单蒸馏的基本流程如
2
图所示。一定量的原料液投
化 入蒸馏釜中，在恒定压力下
工 加热气化，陆续产生的蒸汽
1
原
进入冷凝器，经冷凝后的液 体（又称馏出液）根据不同
理 电
要求放入不同的产品罐中。 因上述流程很简单，故称其 加 热 蒸 汽 为简单蒸馏，它是较早的一
3A
3B
3C
子 种蒸馏方式。
子
课
p。A p。B
件
yA / xA yB / xB
4
返回
西 三、非理想物系的气液平衡
安 根据溶液的蒸汽压偏离拉乌尔定律的方向，一般可将非理想溶液分 交 成两大类：
大 １、正偏差溶液
化 当异分子间吸引力 fAB 小于同分子间吸引力 fAA 和 fBB 时，溶液中组分的
化工原理之五 蒸馏
蒸馏化工生产中经常要处理由若干组分所组成的混合物，其中大部分是均相物系。
生产中为了满足贮存、运输、加工和使用的要求，时常需要将这些混合物分离成为较纯净或几乎纯态的物质或组分。
蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作。
这种操作是将液体混合物部分气化，利用其中各组分挥发度不同的特性以实现分离的目的。
它是通过液相和气相间的质量传递来实现的。
蒸馏过程可以按不同方法分类。
按照操作方式可分为间歇和连续蒸馏。
按蒸馏方法可分为简单蒸馏、平衡蒸馏（闪蒸）、精馏和特殊精馏等。
当一般较易分离的物系或对分离要求不高时，可采用简单蒸馏或闪蒸，较难分离的可采用精馏，很难分离的或用普通精馏不能分离的可采用特殊精馏。
工业中以精馏的应用最为广泛。
按操作压强可分为常压、加压和减压精馏。
按待分离混合物中组分的数目可以分为两（双）组分和多组分精馏。
因两组分精馏计算较为简单，故常以两组分溶液的精馏原理为计算基础，然后引申用于多组分精馏的计算中。
在本章中将着重讨论常压下两组分连续精馏。
蒸馏在化学工业中应用十分广泛，其历史也最为悠久，因此它是分离（传质）过程中最重要的单元操作之一。
在前面我们已经知道，蒸馏是气液两相间的传质过程,因此常用组分在两相中的浓度(组成)偏离平衡的程度来衡量传质推动力的大小。
传质过程是以两相达到相平衡为极限的。
由此可见，气液相平衡关系是分析蒸馏原理和进行设备计算的理论基础，故在讨论精馏过程的计算前，首先简述相平衡关系。
相平衡是《物理化学》课程的基本内容，本章侧重于论述其在化学工程中的应用，且讨论的只限于两组分理想溶液。
本节包含四个部分的内容：拉乌尔定律相律相图相对挥发度。
拉乌尔定律根据溶液中同分子间的与异分子间的作用力的差异，可将溶液分为理想溶液和非理想溶液两种。
实验表明，理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律(Raoult's Law)，即:式中溶液上方组分的平衡分压，Pa；同温度下纯组分的饱和蒸气压,Pa；溶液中组分的摩尔分率。
化工原理下1-2平衡蒸馏
D L1 L2 DxD L1 x1 L2 x2
L1 x1 L2 x2 xD D
1.4 精馏原理
D,yD
3’
t
2’ 1’ 1 2
3
F,xF
xW
xF
yD
W,xW
多次部分汽化和部分冷凝可分别得 到较纯的轻重组分 重复单级操作，流程复杂，能耗大，中间产品 多，产品收率低
D,yD
t 3’
tn+1>tn-1：传热 xn-1 >x*n+1（与yn+1呈相平 衡）：传质
塔板上的传质与传热
第n块板的情况 离开物流
第n板上升蒸气：Vn， yn，tn 第n板下降液体： Ln，,xn ，tn
传质结果
Xn< xn-1 ， yn >yn+1 使重组分进入液相，浓度增高 使轻组分进入气相，浓度增加
• 回流的作用：
提供不平衡的气液两相，提供传 质的必要条件； 通过回流带入热量和“冷量”， 维持塔内的温度分布。
精馏原理的文字描述
从塔顶下降的液相与从塔底上升的气 相，在塔板(或填料)上接触，进行多次部 分气化和部分冷凝的传热传质过程； 热量从气相传到液相，轻组分从液相 传到气相，重组分从气相传到液相； 塔顶气相成为高纯度的轻组分，塔底 的液相成为高纯度的重组分，从而实现了 混合液的分离。
Q
x W
r T te (1 q) cp
气液相平衡关系
D y F xF
tF
x y 1 ( 1) x
对于二元体系的平衡体系，自 由度为2，当体系的压力P确定 后，只有一个自由度，当体系 温度再确定后，体系组成就确 定了，即：
化工原理 化工原理 第五章 蒸馏
定义：两组分挥发度之比称为相对挥发度,用 A B 表
示对，于即理有想：溶液A,B由挥BA 发pp度BAxxBA的定义有： A
－
＝
B
当气相服从道尔顿分压定理时有：
p
0 A
pyB0 A xB
(5-5)(定义式) (5-6) (5-7)
A B yB xA
式(5-5)、(5-6)、(5-7)为相对挥发度三种不同情况 下的表示形式。
编辑ppt
图5-1 填料塔
第一节
概述
2.板式塔：如图5-2所示,其塔 体也为圆筒体，塔内装有若干层按 一定间距放置的水平塔板。操作时 塔内液体依靠重力作用,由上层塔 板的降液管流到下层塔板上,然后 横向流过塔板,从另一侧的降液管 流至下一层塔板。汽相靠压强差推 动自下而上穿过各层塔板及板上液 层而流向塔顶。塔板是板式塔的核 心,在塔板上,汽液两相密切接触, 进行热量和质量的双重交换。在正 常操作下,液相为连续相,汽相为分 散相。该传质设备主要用于精馏操 作，本章重点介绍。
图 5-5
编辑ppt
物料衡算有：F=D+W
(5-9)
再对其中的易挥发组分衡算：FxF=DyD+WxW
(5-10)
式中F、D及W分别表示原料液、气相和液相的摩尔流量，kmol.s-1；xF、yD
及xW分别表示原料液、气相和液相中易挥发组分的摩尔分数。联立上式可得气
分子间及同种和异种分子间的作用力相等的溶液。
1.理想溶液相平衡规律：拉乌尔定律（Raoult,s Law）
科学实验证明，理想溶液的汽液相平衡服从拉乌尔定律， 对于A-B双组分溶液有：
pApA 0xA或 pBpB 0xBpB 0(1xA)
（5-1）
化工原理第九章蒸馏
1206 .35 log p 6.023 95 220.24 pA 157.1kPa
A
1343 .94 log p 6.078 95 219.58 pB 63.95kPa
B
用Raoult定律和Dolton分压定律求平衡组成，即
o o P pA xA pB (1 xA ) 157.1xA 63.95(1 xA )
0 B 0 B
⑵ 理想气体 Dolton分压定律 pA=PyA Raoult定律 pA=pA0xA
P P PP yA xA 0 P P PA P
0 A 0 A
0 B 0 B
露点方程
⑶ t-x （或y）图与 y-x图 在P=const下，y(或x)～t关系可以在t～x,y图上表示。 t～x，y图分析：
y
B
yE yC 1.0
x
二、挥发度与相对挥发度α
1.挥发度定义：
pA pB B A xB xA
vA p A / xA 2.相对挥发度定义： vB p B / xB
对理想气体（低压下） pi=Pyi
3.相平衡方程： 对双组分物系
yA /xA yA /yB yB /xB xA /xB
混合液加热──节流(p↓)──部分 汽化(yA>xA)──部分分离 过程特点：系统各处的组成、温度恒定 t ──稳态过程。 x xF y F xF
V y
L x
x
（2）简单蒸馏
原料液在蒸馏釜内加热部分汽化(yA>xA)
过程特点：系统各处组成、温度随时间变化
──间歇过程(非稳态)
冷凝器 t
蒸 馏 釜
接受槽 x2 x1 y2 y1
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
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p
p
0 A
p
0 B
这种液体混合物的平衡总压比任一纯组分的蒸气压都低， 因而其沸点降低。如1atm下，纯水的沸点为100℃，苯 的沸点为80.1℃，苯－水的沸点 为69.5℃。
水蒸气蒸馏沸点的确定：
• 作有机物的蒸气压pA0与 温度t关系
• 作水的(p-pw0)与t的关系 两线的交点即为该压 力下溶液的沸点。
p
p
0 w
~t
p
0 A
~
t
温度，℃ 沸点
水蒸气蒸馏时由于汽相 中 水蒸气占据了一部分 分压，相当于减压到(ppw0)下进行蒸馏。
带出剂水蒸气用量的确定：
按分压定律： 当以质量计：
nW nA
A pA0
GW pW 0 M W GA pA0M A
实际上水汽离开液面时，其中所带出组分A的分压pA并未
（2）间歇精馏只有精馏段。
•恒回流比操作
•恒馏出液组成
恒回流比操作时组成琢渐减小；恒馏出液组成时回 流比琢渐加大。
7.5.3 特殊精馏
（1）恒沸精馏－加入的第三组分能与原溶液中的组分形成 最低恒沸物，从塔顶馏出。
（2）萃取精馏－加入的第三组分仅改变组分间的相对挥 发度，随重组分从塔低排出。
7.5 其他精馏方式
• 水蒸气蒸馏 • 间歇蒸馏 • 特殊蒸馏
7.5.1水蒸气蒸馏
• 对易于分解而又与水不互溶的物料，为降低沸点，采 用水蒸气蒸馏；对虽不易分解、但沸点较高的物料， 为降低操作压力，也可采用水蒸气蒸馏。
• 水蒸气蒸馏降低沸点的原理是：互不相溶的液体混合 物，其蒸气压为各纯组分的蒸气压之和。
达饱和，即pA<pA0
pA pA0
GW pW 0MW p pA0 MW
GA pA0 M A
pA0 M A
若降低总压p，GW将减小；当p=pA0时，即为单纯的真 空蒸馏。
7.5.2间歇精馏
• 料液分批投入精馏釜中 特点是：
（1）为非稳态操作，塔釜内 组成随精馏的进行而不断 降低，塔内操作参数不仅 随位置变化，而且随时间 而变。