化工原理之蒸馏培训课件(ppt 108张)

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——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； •平衡线离对角线越远，
（一）简单蒸馏（微分蒸馏）
冷凝器
y 原料液
蒸气 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；
原料液
加 热 器
塔顶产品
减 压 阀 yA 分 离 器
3. 单级。
Q
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
B
pA pB xA xB
y
A
理想气体：
xA xB
yB
yA xA 或： yB xB
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3. 理想溶液的气液相平衡方程式
y 1 y B A x 1 x B A

代入
yA xA yB xB
x y 1 ( 1)x
——相平衡方程
讨论:
• α 的物理意义：汽相中两组分组成之比是液相中两
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 理想气体 pB=pBoxB= pBo（1-xA）
0 0 0 0 p p p p x p x p x p ( 1 x ) A B A A B B A A B A
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p f ( t ) B x A 0 0 f ( t ) f ( t ) p p A B A B
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
A 混合液某组分挥发度: A p ,
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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：
B lg p At c
0
po—纯组分液体的饱和蒸汽压，kPa 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
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
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
x A
p B B x B
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:
pA pA xA o A pA xA xA pB pB xB o B pB xB xB
o
o
2. 相对挥发度(以α表示) 一般物系： A
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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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（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
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。 • 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。
第六章 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
蒸馏 双组分溶液的气液相平衡 蒸馏与精馏原理 双组分连续精馏的计算与分析 间歇精馏 恒沸精馏与萃取精馏 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。 广泛性：• 液体混合物； • 气体混合物； • 固体混合物。
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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（二）塔板上气液两相的传质与传热 n-1
yn n tn-1 xn-1 xn+1* xn
yn-1*
0 p py p x A A A A
0 p p B
——泡点方程
p0 yA A xA P
0 0 0 p p p p ( t ) p f ( t ) A A B f A B y x —露点方程 A A 0 0 P Pp p f ( t ) f ( t ) p A B A B
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）
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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
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蒸馏过程的分离依据 蒸馏过程 液体混合物 部分汽化 汽相：yA, yB 冷凝 液相 液相：xA, xB
加热
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。
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必有： yA > xA, yB < xB