电子教案与课件：《化工原理》 第2章 液体蒸馏

A pA xA B pB xB
低压气体 道尔顿分压定律
Py A xA yA yB K A
PyB xB xA xB K B
Baidu Nhomakorabea
是相平衡时两个组分在汽相中的摩尔分数比与液相中摩尔分数比的
比值，由其大小可以判断该混合液能否用蒸馏方法加以分离以及分离的 难易程度。
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化工原理
>1，表示组分 A 较 B 易挥发； 值越大，两个组分在两相中相对含量的差别越大，越容易用蒸馏方法将
根据相律(phase rule)
F=C-Φ+2
双组分两相物系自由度(degrees of freedom)为 2，即相平衡时，在 温度、压强和汽、液两相组成四个变量中，只有两个独立变量。
若物系的温度、压强一定，汽、液两相的组成就一定；若压强和任一 相的组成一定，则物系的温度和另一相组成将被唯一确定。
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化工原理
2.1 概述
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化工原理
蒸馏操作的用途：许多生产工艺常常涉及到互溶液体混合 物的分离问题，如石油炼制品的切割，有机合成产品的提 纯，溶剂回收和废液排放前的达标处理等等。分离的方法 有多种，工业上最常用的是蒸馏或精馏。
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化工原理
精馏塔工业装置
广州乙烯精馏塔（重310吨， 高89米）吊装
茂名石化8400润滑油型减压塔 （高53.8米，塔径φ8400 ）
t/C
TA
泡点
yA1
泡点线 液相区
继续加热升高温度，物系变为互成平衡
继的续汽加、热液升两高相温，度两，相物温系度变相为同互组成成平分衡别
0
的为汽yA、和液x两A 。相，两相温度相同组成分别
xA xf x(y)
加压蒸馏：对常压沸点很低的物系，蒸汽相的冷凝 不能采用常温水和空气等廉价冷却剂，或对 常温常压下为气体的物系（如空气）进行精 馏分离，可采用加压以提高混合物的沸点。
多组分精馏：例如原油的分离。
双组分精馏：例如乙醇-水体系的分离
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化工原理
2.2双组分溶液的气液相平衡
1. 相律（ phase rule ）
两组分分离；
若 =1， yA=xA，此时不能用普通蒸馏方法分离该混合物。
对双组分物系有 yB=1-yA，xB=1-xA，代入并略去下标 A 可得
yA yB
xA xB
y
1
x
1x
——相平衡方程
若已知两组分的相对挥发度，则可由上式确定平衡时汽液两相的组成。
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化工原理
5.汽液相平衡图（equilibrium diagram）
第二章 液体蒸馏
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化工原理
本节主要内容
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9
概述 双组分溶液的气液相平衡 单级蒸馏过程 精馏---连续多级蒸馏过程 双组分连续精馏塔的设计型计算 双组分连续精馏塔的操作型计算 双组分间歇精馏计算 多组分精馏概述 特殊精馏
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化工原理
按蒸馏方式
简单蒸馏(simple) 平衡蒸馏
（闪蒸 flash） 精馏
较易分离的物系或 对分离要求不高的 物系
难分离的物系 (本章重点)
恒沸蒸馏 特殊精馏 萃取蒸馏
水蒸汽蒸馏
很难分离的物系或 用普通方法难以分 离的物系
间歇精馏: 小批量生产.
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化工原理
常压蒸馏：蒸馏在常压下进行。
减压蒸馏：用于常压下物系沸点较高，使用高温加 热介质不经济或热敏性物质不能承受的情况。 减压可降低操作温度。
化工原理 2013年4月5日
3. 理想气体——道尔顿分压定律
当汽相为理想气体时
yA
pA P
p
0 A
x
A
P
xA
P pB0
p
0 A
pB0
yA
pA0 P
P pB0 pA0 pB0
对一定组成的汽相而言该温度又称为露点(dew-point)，故 上式又称为露点方程。
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青岛科技大学
化工原理 2013年4月5日
无论是否理想物系，双组分汽、液相平衡关系总可由任一变量与另外 两个独立变量(若固定其中的一个，则只有一个独立变量)的函数关系 来表达。
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化工原理
2. 理想溶液的汽液平衡——拉乌尔（Raoult）定律
(1887年法国物理学家)
汽、液两相物系分为理想物系与非理想物系两大类。 理想物系：液相为理想溶液、汽相为理想气体的物系。
4.相对挥发度（Relative volatility）
溶液中各组分的挥发性由挥发度来衡量，其定义为组分在汽相中的 平衡蒸汽压与在液相中的摩尔分数的比值。
对双组分物系
A
pA xA
B
pB xB
A、B ——溶液中 A、B 两组分的挥发度。对纯组分液体，其挥发度
就等于该温度下液体的饱和蒸汽压。
溶液中两组分挥发度之比称为相对挥发度，用 表示
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化工原理
T-x(y) 图
T相 （T相（-x泡平-(x泡平y点(衡)y点衡)图线时图线时代和汽代和汽表露（表露的（点液的点是线液是）线在））在相）总。相总。组压组压成P成与P一与一温定温定度的度的的条的条关件关件下系系下，，
气相区
xA1
露点
两相区
露点线
在加泡在加泡总的热总的热压组至压组至一成该一成该定为溶定为溶的液y的液yAA条1的条1。的。件泡件泡下下点点，，T将T将AA，组，组成产成产为生为生第x第xff一的一的个溶个溶液气液气
溶液沸腾时，溶液上方的总压应等于各组分的分压之和，即
P
pA
pB
p
0 A
x
A
pB0 1
xA
xA
P pB0
p
0 A
pB0
泡点方程（bubble-point equation）
式中纯组分 A、B 的饱和蒸汽压与温度的关系，通常用安托
因（Antoine）方程表示：
log p0 A
B
t C
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相律、相平衡常数或相对挥发度是蒸馏分析计算中常用的三种 汽、液相平衡关系的表达方式。
对于双组分汽、液两相，当固定一个独立变量时，可用二维坐 标中的曲线图来表示两相的平衡关系，称为相平衡图或简称相 图。
若用y、x分别表示双组分汽液相中易挥发组分的摩尔分数，则 相图有压强一定的温度-组成图（T-x(y)图）、液相组成和汽相 组成图（x-y图），以及温度一定的压强-组成图（p-x 图）。
实验表明: 理想溶液服从拉乌尔（Raoult）定律，性质极相近,分子 结构相似的组分组成的溶液,如甲醇-乙醇,苯-甲苯,二甲苯 和对二甲苯等.
理想气体服从理想气体定律或道尔顿分压定律。总压不 太高的气相可视为理想气体.
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化工原理
根据拉乌尔定律，两组分物系理想溶液上方的平衡蒸汽压为
pA
p
A
x
A
pB pB xB