化工原理(下册)ppt第二版天津大学出版社.ppt

第五章蒸馏

Distillation;5.1概述;;;;别离的目的：;;;;;;;;;3.相际传质与传热的相似和区别

相似：

区别：;二、相组成的表示法;;;;;三、传质设备简介;;板式塔;拉西环;5.2蒸馏概述;;3.蒸馏过程的分类;5.1双组分溶液的气液相平衡;5.1双组分溶液的气液平衡;二、双组分理想物系的气液平衡函数关系

所谓理想物系，即指液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律；气相为理想气体，遵循道尔顿分压定律。;理想溶液;拉乌尔定律：;当溶液沸腾时，溶液上方的总压等于各组分的蒸气压之和：;相平衡常数;三、双组分理想溶液的气液平衡相图;;1〕温度t上升tE时,单一液相此时位于液相区

2〕温度t上升tF时,开始沸腾产生气泡，此时位于t—x线称为泡点线

3〕温度t上升tG时,有局部气化此时位于气液共存区

4〕温度t上升tH时,全部液体变成饱和蒸气

5〕温度t上升tI时,过热蒸气此时位于气相区;图5-2苯—甲苯混合液的x-y图;注意：;四、挥发度和相对挥发度;;5.1.2双组分非理想物系的气液平衡

一、非理想物系

化工生产中遇到的物系大多为非理想物系。;1、具有正偏差的非理想溶液;2、具有负偏差的非理想溶液;气液平衡数据来源

1、实验测定或从有关手册中查得

2、由纯组分的某些物性按经验的或理论的公式估算

3、根据少量实验数据，由经验的或理论的公式估算;例1－1苯与甲苯的饱和蒸汽压和温度的关系如此题附表所示。试利用拉乌尔定律和相对挥发度，分别计算苯－甲苯混合液在总压为101.33kPa下的气液平衡数据，并做出温度－组成图。该溶液可视为理想溶液。;〔1〕利用拉乌尔定律;〔2〕利用相对挥发度;第1讲小结

1、蒸馏是别离均相液体混合物最广泛采用的单元操作。蒸馏别离的依据是混合液中组分挥发度的差异。

2、在恒压下，气—液相平衡关系是t-x-y及x-y关系。表示这些定量关系的方程是泡点方程、露点方程与相平衡方程。或者采用直观的t-x-y图及x-y图。

3、相对挥发度α数值大小可以说明物系采用蒸馏法进行别离的难易。α越大，溶液越容易别离，反之那么越难。而当α＝l时，由于平衡气、液相浓度相等，即y＝x，那么不能采用普通蒸馏法将此物系进行别离。

4、非理想溶液起因于溶液中异种分子间与同种分子间的作用力不同，表现为平衡蒸汽压对Raoult定律的偏差。其极端情况是具有最高或最低恒沸点的溶液。在恒沸点组成下y＝x，即α＝1，普通蒸馏法不能越过此点。;5.2平衡蒸馏和简单蒸馏;5.2.1平衡蒸馏

平衡蒸馏装置;一、物料衡算;设液相产物W占总加料量F的分率为q，q叫做液化率，其值0q1；而D/F即〔1-q〕叫做汽化率，那么：;节流减压，液体局部汽化所需的热量来自于物料放出的显热，即：;;例1－2对某两组分理想溶液进行常压闪蒸，xf为0.5〔易挥发组分的摩尔分率〕，假设要求汽化率为60％，试求闪蒸后平衡的气液相组成及温度。

解：;5.2.2简单蒸馏

简单蒸馏装置;1、特点：

①由于是一次性投料，所以气、液相的组成随温度而变，是一种非定态操作。时间t上升，馏出液轻组分y下降，釜液中x下降，釜液中难挥发组分含量上升，沸点上升。

②气相和液相只是一种瞬间的平衡。;3、简单蒸馏计算;;;;例1－3对例1－2中的液体混合物进行简单蒸馏，假设汽化率仍为60％，试求釜残液组成和馏出液平均组成。常压下该混合物的平均相对挥发度为2.16。;5.3精馏原理和流程;5.3.1精馏过程原理和条件

一、精馏过程原理

上述的平衡蒸馏和简单蒸馏都是单级别离过程，别离所能到达的程度有限。而精馏是多级别离过程，同时进行屡次局部汽化和局部冷凝的过程，可使混合液得到几乎完全的别离。;原理：屡次局部汽化，屡次局部冷凝

工程实现面临的问题

设备庞杂

能量消耗大

产生中间馏分使产品收率低

改进

用一个设备：塔〔板式塔，填料塔〕

冷凝放出的热用于汽化需要的热

塔顶引入液相回流，塔底引入气相回流;精馏过程原理及条件

理论依据：挥发度不同

工程手段：精馏塔，塔顶液相回流，塔底气相回流

传热传质：屡次、同时进行气相的局部冷凝和液相的局部汽化

结果：实现高纯度的别离

;;5.3.2精馏操作流程

连续精馏操作流程;

间歇精馏操作流程;第2讲小结

平衡蒸馏和简单蒸馏是工业上最简单的蒸馏方式，它们的原理是混合液的一次局部气化，因此别离效果非常有限，只能用于别离程度要求不高的物系或物系的初步别离。

平衡蒸馏与简单蒸馏