化工原理--夏清版配套课件 (01-02学时)

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。
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二、相际传质过程与分离
均相物系的分离方法
均相物系
某种过程
两相物系
实现均相物系的分离 相际传质过程
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根据不同 组分在各 相中物性 的差异， 使某组分 由一相向 另一相转 移：相际 传质过程
均相物系分离
二、相际传质过程与分离
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三、传质单元操作的主要类型
干燥 分离物系： 固体中的湿分 形成两相体系的方法：引入一气相（干燥介质） （固相＋气相）
传质原理：气、固相中所含湿分不同
示例：湿尿素干燥成尿素产品
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四、传质分离方法的分类
蒸馏
气液传质过程 平衡分 离过程 分离过程 速率分 离过程 膜分离 场分离 液液传质过程 气固传质过程 液固传质过程
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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
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露点
tF td
C
E
气相区
两相区
D
气相线
tb
B
泡点
x
y
A
液相线
tF
液相区
xF
苯－甲苯混合液的 t –x –y图
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一、气液平衡相图
示例：空气和氨分离
空气
水
吸 收 塔
空气＋氨 氨水
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三、传质单元操作的主要类型
蒸馏 分离物系： 液体混合物 形成两相体系的方法： 多次部分汽化和冷凝 （液相＋气相） 传质原理：各组分的挥发度（沸点）不同 示例： 苯与甲苯的分离
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三、传质单元操作的主要类型
吸收 分离物系： 气体混合物 形成两相体系的方法： 引入一液相（吸收剂） （液相＋气相） 传质原理： 各组分在吸收剂中溶解度不同 示例： 水吸收空气中的氨气
吸收
萃取
干燥 结晶
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第1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、平衡蒸馏与简单蒸馏、精馏的原理与流
程和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。
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第1章 蒸 馏
1.1 概述
1.1.1 蒸馏的原理与应用
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一、蒸馏过程的原理
蒸馏 分离物系： 液体混合物 形成两相体系的方法：部分汽化和冷凝 （液相＋气相） 传质原理：各组分挥发度不同 示例： 丙酮与水的分离
yA xA α yB xB
yA xA α 1 yA 1 xA
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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
① 蒸馏操作 α >1，α 值愈大，分离愈容易。 ② 若α =1，不能用普通蒸馏方法分离。
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练 习 题 目
υA p
o A
υB p
38
o 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
υA pA / xA α υB pB / xB
对于理想物系，有
p α p
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Βιβλιοθήκη Baidu
o A o B
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
pyA / xA yA xB α pyB / xB yB xA
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参 考 教 材
[1]贾绍义,柴诚敬.化工传质与分离过程. 第2版.北京:化学工业出版社,2007. [2]柴诚敬.化工原理（下册）.北京:高等 教育出版社,2005. [3]W. L. McCabe, J. C. Smith.Unit Operations of Chemical Engineering, 6th ed. New York: McGraw- Hill,Inc., 2001.
2. 相际传质过程与分离
3. 传质单元操作的主要类型 4. 传质分离方法的分类
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一、分离过程在化工中的应用
反应过程
原料 反应产物
分离过程
目的产物 副产物
示例：三氯甲烷的制备 分离过程 原料 副产物 示例：炼油过程 目的产物
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二、相际传质过程与分离
非均相物系分离 可通过机械方法分离，易实现分离。
分离过程 均相物系分离
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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
按蒸馏操作流程分类 间歇蒸馏 蒸馏 连续蒸馏
常压蒸馏 √ 加压蒸馏 减压蒸馏
√
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第1章 蒸 馏
1.2 两组分溶液的气液平衡 1.2.1 两组分理想物系的气液平衡
o A o B
o B o B
泡点方程
安托尼 方程
p ( p ) f (t )
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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
pA yA p
令 则
p yA xA p
o A
o A
p KA p
平衡 常数
yA KA xA
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以平衡常数表示 的气液平衡方程
思考题 1.讨论溶液的气液平衡关系有何意义。 2.挥发度与相对挥发度有何不同？ 3.相对挥发度在精馏计算中有何重要意义？ 作业题: 1、2
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学时安排
总学时 授课 绪论 第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 专题讲座 其中考试 习题课 机动 56学时 48学时 1学时 13学时 12学时 6学时 6学时 8学时 2学时 2学时 2学时 2学时 2学时
蒸馏 吸收 蒸馏和吸收塔设备 液—液萃取 干燥 结晶和膜分离
2
教 材
夏清 陈常贵主编 全国普通高等学校优秀教材 化工原理（下册）修订版 天津: 天津大学出版社 2005年1月
4
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
5
网络课程辅助教学
《化工原理及实验》网络课程
虚 拟 课 程
演 示 实 验
图 片 汇 总
动 画 汇 总
作 业 汇 总
思 考 题 汇 总
讨 论 与 答 疑
网 上 自 测
教 师 主 页
附 件 下 载
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绪 论
1. 分离过程在化工中的应用
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二、蒸馏过程的应用
1.液体混合物分离 混合芳烃蒸馏可得到苯、甲苯及二甲苯等。 2.气体混合物分离 3.固体混合物分离
加压液 化
空气液化蒸馏可得到纯态的液氧和液氮等。 固体脂肪酸加热融化后用蒸馏方法分离。
加热熔 化
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二、蒸馏过程的应用
炼油 生 产装 置
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二、蒸馏过程的应用
乙烯 生 产装 置
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
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x1与y1互成平衡
平衡线
y1
D
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
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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。
二、气液平衡关系式
将
o pA yA xA p
代入泡点方程，得
p p p yA o p pA p
o A
o B o B
露点方程
气液平衡时气 相组成与平衡 温度间的关系
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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
pA υA xA
对于理想物系，有
pB υB xB
o pA pA xA
拉乌尔定律
pB p x p (1 xA )
o B B o B
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二、气液平衡关系式
溶液上方的总压 p 等于各组分的分压之和
p pA pB
o o p pA xA pB (1 xA )
气液平衡时液 相组成与平衡 温度间的关系
整理，得
p p xA o pA p
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二、蒸馏过程的应用
己内酰 胺生产 装置
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二、蒸馏过程的应用
丙烯腈 生产装 置
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第1章 蒸 馏
1.1 概述 1.1.1 蒸馏的原理与应用 1.1.2 蒸馏的特点与分类
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一、蒸馏分离的特点
蒸馏分离具有以下特点：
①通过蒸馏分离，可以直接获得所需要的产品。 ②适用范围广，可分离液态、气态或固态混合物。 ③蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离。 ④蒸馏操作耗能较大，节能是个值得重视的问题。
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三、传质单元操作的主要类型
萃取 分离物系： 液体混合物
形成两相体系的方法： 引入另一液相（萃取剂） （液相R＋液相E）
传质原理：各组分在萃取剂中溶解度不同
示例：用三氯乙烷萃取分离丙酮水溶液
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三、传质单元操作的主要类型
结晶 分离物系：液体混合物
形成两相体系的方法： 溶液冷却过饱和产生晶体
（液相＋固相） 传质原理：各组分的凝固点不同 示例：对苯甲酚、邻苯甲酚、间苯甲酚分离