化工原理之蒸馏培训课件ppt

（二）塔板上气液两相的传质与传热
n-1
tn-1 yn
n
xn-1
tn yn+1
xn n+1
xn+1*
tn+1
tn1 tn1
y* n1
yn1
yn-1*
x* n1
xn1
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tn1 tn1
——两相传热
xn1与yn1不平衡 ——两相传质 yn*1 yn1 液相中的易挥发组分部分汽化向气相传递；
xn*1 xn1 气相中的难挥发组分部分冷凝向液相传递；
B
pB xB
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在液相中的摩尔分率。
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理想溶液则:
A
pA xA
百度文库
pAo xA xA
pAo
B
pB xB
pBo xB xB
pBo
2. 相对挥发度(以α表示)
一般物系：
pA
A xA
B
pB xB
yA
理想气体： x A
一、溶液的蒸气压与拉乌尔定律 二、理性溶液气液相平衡 三、非理想溶液气液相平衡
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一、溶液的蒸气压与拉乌尔定律
密闭容器内，一定温度，纯组分液体的气液 两相达到平衡状态，饱和状态。蒸汽为饱和蒸汽， 其压力为饱和蒸汽压（蒸气压）。
Antoine方程：
lgp0 A- B t c
po—纯组分液体的饱和蒸汽压，kPa
加
热减
器压
原料液
阀
Q
塔顶产品
yA
分 离 器 xA
塔底产品
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二、精馏原理 （一）精馏塔内气液两相的流动、传热与传质
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精馏原理：多次部分冷凝、多次部分汽化、液相回流及 上升蒸气。
进料板：原料液进入的那层塔板 精馏段：进料板以上的塔段 提馏段：进料板以下（包括进料板）的塔段
塔顶冷凝器和塔低再沸器
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•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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压力对t~xA（yA）图及x~y图的影响
压力增加，平衡线靠近对角线，分离难度大
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（三） 相对挥发度与理想溶液的y－x关系
1. 挥发度
组分的挥发度: 是该物质挥发难易程度的标志，表示。
纯组分的挥发度： = pAo
混合液某组分挥发度:
A
pA, xA
yB xB
或：
yA xA
yB
xB
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3. 理想溶液的气液相平衡方程式
yB 1yA
xB 1xA
代入
yA xA
yB
xB
y x
——相平衡方程
1( 1)x
讨论:
• α的物理意义：汽相中两组分组成之比是液相中两
组分组成 之比的倍数。
• 其值标志着分离的难易程度。
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• 若α=1，则普通蒸馏方式将无法分离此混合物。 • α<1, 则重新定义轻组分与重组分，使α >1。
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（2）有最高恒沸点的溶液 如硝酸-水溶液
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第二节 蒸馏与精馏原理
一、简单蒸馏与平衡蒸馏 二、精馏原理
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一、简单蒸馏与平衡蒸馏
（一）简单蒸馏（微分蒸馏）
原料液 蒸气
冷凝器 y
x xD1 xD2 xD3
特点：间歇、非定态，R=0
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（二）平衡蒸馏
特点： 1. 可连续； 2. 定态； 3. 单级。
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必有： yA > xA, yB < xB
即：
yA xA yB xB
蒸馏过程的分类方法
简单蒸馏 按蒸馏方式： 平衡蒸馏
精馏 特殊精馏
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按物系的组分数
双组分蒸馏 多组分蒸馏
常压蒸馏 按操作压力： 加压蒸馏
减压（真空）蒸馏
按操作方式：
间歇蒸馏 连续蒸馏
按分离难易：
普通蒸馏 特殊蒸馏
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第一节 双组分溶液的气液相平衡
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第六章 蒸馏
第一节 双组分溶液的气液相平衡 第二节 蒸馏与精馏原理 第三节 双组分连续精馏的计算与分析 第四节 间歇精馏 第五节 恒沸精馏与萃取精馏 第六节 板式塔
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蒸馏在化工生产中的应用
目的： • 分离多组分混合物； • 某一组分的提纯； • 有用组分的回收。
xA
——汽液两相平衡组成间的关系
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（二）t~ y~ x图与y~ x图
两条线：液相线（泡点线） 气相线（露点线）
三个区：液相区，过冷液体 气相区，过热蒸汽 两相区，气液共存
两相区特点：两相温度相同
y>x
组成相同，t露点>t泡点
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•x~y线上各点温度不同； •对角线y=x为辅助曲线，y>x ， 平衡线在对角线之上；
• 平均相对挥发度αm。 m 顶釜
三、 非理想溶液气液相平衡 （一）对拉乌尔定律有正偏差的溶液
（1）无恒沸点的溶液 如甲醇-水溶液
pA>pA理， pB>pB理，介于pAo、pBo 之间。
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（2）有最低恒沸点的溶液 如乙醇-水
（二）对拉乌尔溶液有负偏差的溶液 （1）无恒沸点溶液 如氯仿-苯溶液
pA<pA理， pB<pB理，介于pao、pBo 之间。
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pA 、pB— 溶液上方A和B两组分的平衡分压，Pa pao、pBo — 同温度下，纯组分A和B的饱和蒸汽压，Pa；
xA 、 xB —分别为混合液组分A和B的摩尔分率 二、 理想溶液气液相平衡 （一）理想溶液t ~y ~ x关系式
理想液体 pA=pAoxA pB=pBoxB= pBo（1-xA） 理想气体 p p A p B p 0 A x A p B 0 x B p 0 A x A p B 0 ( 1 x A )
A、B、C—纯组分液体的饱和蒸汽压，kPa
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理想溶液与拉乌尔定律
理想溶液：微观 ：fAB= fAA= fBB；
宏观：体积和不变，无热效应。
拉乌尔定律：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汽压乘以 它在溶液中的摩尔分率。
pA=pAoxA pB=pBoxB= pBo（1-xA）
平衡： 离开该级的气液两相温度相等；
yn yn1 xn xn1 yn与xn相平衡 理论级：离开该级的气液两相组成相平衡。
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xApp0 AppB 0B 0 fAp(t) fBf(B t)(t)
——泡点方程
pApA yp0 AxA
yA
p0A P
xA
yA p P 0 A x A p P 0 A p p 0 A p p B 0 B 0fA p (t)fA p (t ) fB f(B t) (t) —露点方程
yA
p0A P
广泛性：• 液体混合物； • 气体混合物； • 固体混合物。
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蒸馏过程的分离依据
蒸馏过程 加热
液体混合物 部分汽化
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。