第五章第一节

2020/3/22
化工原理
乙醇水体系的蒸馏分离
汽相: 醇富集
冷凝
乙醇 产品
乙醇水 加热
液相: 水富集
冷却
废水
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化工原理
3、蒸馏分离的特点
（1）操作流程简单 可以直接获得所需要的产品，不需添加其他任何组分。
（2）应用广泛 不仅可分离液体混合物，而且可分离气体混合物。
（3）能耗大 由于要产生大量的气相或液相，因次需消耗大量的能量。
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化工原理
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化工原理
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化工原理
板式塔的结构
塔板的构造
?筛孔 ?降液管 ?溢流堰
（剖面图）
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俯视图
受 液 区
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开孔区 降 液 管
溢流堰
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化工原理
第一节 双组分溶液的气液平衡
2. 精馏分离的过程原理及分析； 3. 精馏塔物料衡算、操作线方程及 q线方
程，图示及应用；
4. 理论塔板数的确定；进料热状况参数 q 的计算及其对理论塔板数的影响；
5. 全回流时的最小理论塔板数、最小回流 比及其计算、回流比的选择及其对精 馏操作及设计的影响。
化工原理
熟悉 内容
1. 平衡蒸馏和简单蒸馏的特点及计算； 2. 精馏装置的热量衡算； 3. 理 论 板 数 捷 算 法 （ F e n s ke 方 程 和
化工原理
5、蒸馏的分类
混合物 双组分精馏：如乙醇-水体系,苯-甲苯体系等。 组分数 多组分精馏：例如原油的分离。
操作 流程
连续精馏：多用于大批量工业生产中。
间歇精馏：多用于小批量生产或某些有特殊要 求的场合。
操作 压强
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常压蒸馏：蒸馏在常压下进行。 减压蒸馏：常压下物系沸点较高或热敏性物质
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化工原理
二、理想物系
1、拉乌尔定律 一定温度下，气相中任一组分的平衡分压等于此组分为纯态时 在该温度下的饱和蒸气压与其在溶液中的摩尔分数之积。 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
式中：
pA ? poAxA
pB ? pBo xB ? pBo (1? xA)
pA，pB ——溶液上方纯组分A和B的平衡分压，Pa； poA，poB ——溶液温度下纯组分A和B的饱和蒸汽压，Pa； xA，xB——混合溶液中纯组分A和B的摩尔分数。
F ?C?P?2
F——自由度； 体系的自由度是在不引起相变的条件下可以改变的独立变量 的数目。独立变量为系统的温度、压强和两相组成。 C——独立组分数； P——相数。
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化工原理
两组分气液 平衡物系
组分： A、B 变量 ： t、p、xA、 yA 相数： 气相、液相
自由度： F ? C ? P ? 2 ? 2 ? 2 ? 2 ? 2
1 相律
本节 讲授 内容
2 理想物系 3 双组分气液平衡关系的描述
4 气液平衡相图
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化工原理
蒸馏分离的物系由加热至沸腾的液相和产生的蒸汽相构成。 相平衡关系即是组分在两相中分配的依据，也为确定传质推 动力所必需，是蒸馏过程分析和设计计算的重要基础。
一、相律
相律表示平衡物系中的自由度数、相数及独立组分数间的关 系。对于两组分的气液平衡，则有：
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本章 内容
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5.1 双组分溶液的气液平衡 5.2 简单蒸馏和平衡蒸馏 5.3 精馏原理和流程 5.4 两组分连续精馏的计算 5.5 间歇精馏 5.6 恒沸精馏和萃取精馏 5.7 多组分精馏
化工原理
掌握 内容
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1. 双组分理想物系的汽液平衡，拉乌尔定 律、泡点方程、露点方程、汽液相平 衡图、挥发度与相对挥发度定义及应 用、相平衡方程及应用；
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2、道尔顿分压定律
当溶液沸腾时，溶液上方的总压等于各组分的蒸气压之和
P ? pA ? pB
? poAxA ? pBo (1? xA)
?
xA ?
P ? pBo
p
o A
?
pBo
yA ?
pA ? P
p
o A
P
xA
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3、理想物系
（1）理想溶液 在浓度范围内符合拉乌尔定律，混合过程中无热效应，无相 互作用力（体积不变）。 （2）理想气体 当气体在压力不太高温度不太低时的气体可看作理想气体。 内在含义：① 分子间作用力可忽略；
Gilliand关联图）； 4. 非常规二元连续精馏塔计算（直接蒸
汽加热、多侧线塔、塔釜进料、塔顶 采用分凝器，提馏塔等）； 5. 等板高度概念，双组分连续精馏塔填 料层高度确定。
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化工原理
了解 内容
1. 非理想物系汽液平衡；
2. 间歇精馏特点及应用；
3. 恒沸精馏、萃取精馏特 点及应用。
不能承受高温的情况。 加压蒸馏：常压下为气体的物系精馏分离，加
压提高混合物的沸点。
化工原理
蒸馏 方式
简单蒸馏 平衡蒸馏 （闪蒸）
较易分离的物系或对 分离要求不高的物系
精馏
难分离的物系
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
本章着重讨论常压下双组分连续精馏。
第五章 蒸馏
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化工原理
概述
1、蒸馏的概念
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一种单元操作。
2、蒸馏分离的依据
液体混合物中各组分挥发性的差异。
易挥发组分 ： 沸点低的组分 轻组分 难挥发组分 ： 沸点高的组分 重组分
自由度2个，在t、p、y、x 4个变量中，任意确定其中两个 变量，则物系的状态被唯一确定，余下参数已不能任意选 择。一般精馏在恒压下操作（p一定），物系只剩下1个自 由度。如指定温度t，则气液组成y、x均为t的函数被确定。
因此，四个变பைடு நூலகம்中任意规定两个变量，平衡物系的状态 也就确定了。平衡关系可用t-x（y）与x～y函数关系或相 图来表示。
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化工原理
4、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。 蒸馏分离操作实例： 石油炼制中使用的 250 万吨常减压装置
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