化工原理概述

3、按操作压力分类：
加压精馏——适用于混合液在常压下为气 液混合态的情况
常压精馏 减压精馏——适用于高温易分解、易聚合
的情况或沸点很高的体系
4、特殊精馏：
恒沸精馏：加入的第三组分和溶液中某一组分 形成更低共沸物，从塔顶蒸出。
萃取精馏: 加入第三组分改变溶液组分间的 相对挥发度。
精馏的种类虽然很多，但基本依据都一样： 利用组分挥发度的不同。即沸点的差异来达 到分离的目的。
1、三相图， 2、苯甲苯t- x -y图
2、ｙ－ｘ图
精馏主要是处理气液间的平衡及相互变化的操作,为了 方便起见,工程上常常选用简单的ｙ－ｘ图。
在ｔ－ｘ－ｙ图中任意一个沸
点所对应的ｘ、ｙ值，在ｙ－ｘ y 图上成为一个点的两个坐标。
辅助线(对角线)ｙ＝ｘ，利用
它可以更明显地反映出ｙ与ｘ的
差别。由于ｙ＞ｘ，∴平衡曲线
二、压强对气液平衡的影响
ｔ－ｘ－ｙ图和ｙ－ｘ图都是在指定压强下得到的。
１、体系的P变化不大时 气液间的平衡组成受影响不大，P变化＜30%时，
ｙ－ｘ关系的变化可以忽略。
２、 压强变化大时 气液平衡关系影响大。压强增大，tA↑， tB↑，ｔ－ｘ－ｙ曲线上升
tB
P=35atm
P=1
tA
tB
P=1
tA
B
AB
yA yB
xA xB
1
yA xA
y
A
1
xA
∴
yA
AB xA
1 AB 1xA
(5)
上式为ｙ－ｘ相图中平衡曲线的数学表达式。 即相平衡时，气液相组成之间的关系。
对 讨论
1、若 ＞１,由 PA* / PB* 知，PA PB ，说明 越
大，A越易挥发，A、B分离容易。
2、若 ＝１，PA PB 由(5)知，yA xA 。即蒸气组
第
章 精 馏
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§１ 、 概述go
一、恒压下理想二元体系的相图 go 二、压强对气液平衡的影响 go 三、挥发度与相对挥发度 go 四、非理想溶液 go
§１、概述
精馏是传质过程的一个单元操作。大致分 类如下：
1、按混合物中的组分分类：
二元组分的精馏 多元组分的精馏
2、按操作是否连续： 连续精馏―适用于大批量生产 间歇精馏―适用于小批量生产 间歇操作方法有两种 a.回流比不变，馏出液浓度不断降低 b.馏出液浓度不变，不断加大回流比
PA PB
xA xB
xA PB P
xB
∴
yA yB
AB
xA xB
yA xA yAxB yB xB yB xA
(4)
（道尔顿分压定律 PA Py A yA PA P ）
上式说明：蒸气中Ａ、Ｂ组分的mol分数之比，等于
液相中A、B组分mol分数之比的 倍。所以由 的
大小，便可预计该溶液用精馏分离的难易程度，以 及分离是否可能。对（4）式进一步整理
二元 本章所讨论的内容 常压
连续
精馏
一、恒压下理想二元体系的相图
1、ｔ－ｘ－ｙ图
精馏操作一般是在一定的外压下进行的, 所以就需要研 究混合液在恒定外压下,气 液相平衡的沸点－组成图。
说明： 二元体系
Ａ组分、轻组分、沸点低 Ｂ组分、重组分、沸点高
ｔ－ｘ－ｙ图一般由实验测得的数据绘制而成。 混合物的沸点在tA、tB之间, tA＜tAB＜ tB
A
P=35atm
对于ｙ－ｘ图， 压强增大，ｙ－ｘ图接近对 角线，即气液两相差别变小。∴减压有利于精馏。
３、对于有恒沸点的体系
某些具有恒沸点的非理 想溶液，减小压强，可 使恒沸点消失（压强降 低，恒沸点向右移）。
水
如，当P＝70mmHg时， 水－乙醇体系的恒沸点消失。
xm 乙醇
三、挥发度与相对挥发度
成与液相组成相同，故用普通精馏方法分不开A、B。 说明此溶液有恒沸点。
在对角线的左上方。
B
x
A
由平衡线的位置,反过来也说明
在整个浓度范围内ｙA＞ｘA。
3、苯甲苯x -y图 4、两图转化
当然，上述两种相图不一定都要通过实验才能 得到。对于理想溶液平衡数据，可由饱和蒸气 压的数据，根据拉乌尔定律和道尔顿分压定律 计算出来。
一般数据来源：1、由实验测定
2、查有关手册
3、由气化热及沸点的数据计算
气液平衡关系除了用相图来表示外，还可 用相对挥发度来表示。
1、挥发度 气液达相平衡时，某一组分在平衡气相中的分压与 该组分在平衡液相中的浓度ｘ（mol%）之比,叫该 组分的挥发度。
vi
Pi xi
vA来自百度文库
PA xA
vB
PB xB
(1)
2、相对挥发度
两组分的挥发度之比，叫相对挥发度。用 表示。
AB
vA vB
理想溶液服从拉乌尔定律
(2)
PA PA x A
AB
PA PB
xA xB
PA xA PB xB
xA xB
PA PB
(3)
上式说明：对于理想溶液,相对挥发度等于两 个纯组分的饱和蒸气压之比
3、气液相平衡时的ｙ－ｘ函数关系
根据相对挥发度，可以找到相平衡时气－液组成 之间的关系。
PA P
AB
vA vB