1、,9.1 蒸馏概述9.2 双组份溶液的汽液相平衡,2.370 2.596 2.484t=65.33 (试差) xA= 0.512t= 81.36 (试差) yA= 0.187 xA= 0.729 yA= 0.896 n液/n汽= 1.35,HW,实验室,工业过程,直接过渡,是否可行 ?,想想,9.1 蒸馏概述,1、什么是蒸馏？,液体都具有挥发而成为蒸汽的能力，但挥发性不同。 利用各组分挥发度差异来分离液体混合物的单元操作称为蒸馏。,9.1 蒸馏概述,2、蒸馏分离的基本依据,蒸馏的目的:分离液体混合物，提纯或回收有用组分。蒸馏的分离对象：均相的液体混合物。蒸馏分离的依据：混合液体中各组分挥发度不
2、同。,将液体混合物加热沸腾使之部分气化，必有yA xA或yB yB 。,9.1 蒸馏概述,3、蒸馏在工业生产中的应用,获得高纯度产品；获得粗馏分。例如：原油经蒸馏后制取汽油、煤油、柴油等产品。,平衡蒸馏(闪蒸),简单蒸馏,和只能达到有限的分离,多次部分汽化多次部分冷凝，达到高纯度分离。,精馏,组分数目：双组分蒸馏、多组分蒸馏,操作方式：间歇蒸馏、连续蒸馏,操作压力：加压、常压、真空蒸馏,操作方式：简单蒸馏、平衡蒸馏（闪蒸）、精馏、特殊 精馏,5、 设备,板式塔、填料塔,p,t,p,t,如空气分离,如高沸点物质热敏物质分离,9.1 蒸馏概述,4、蒸馏的分类,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。
3、,。,A,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,A B,pA pA0 pB pB0,9.2 双组份溶液的汽液相平衡 9.2.1 理想物系的汽液相平衡,1、什么是汽液相平衡：,（1）纯组分的汽液相平衡：,Phase Equilibria of Binary Mixture,达到汽液相平衡时，液面上方蒸汽的压力称为该温度下纯组分A的饱和蒸汽压，pA0。,（2）二元混合物的汽液相平衡：,9.2 双组份溶液的气液相平衡 9.2.1 理想物系的气液相平衡,2、理想物系的汽液相平衡 汽相为理想气体、液相为理想溶液的体系。,理想溶液：在全部浓度范围内都服从拉乌尔定律的溶液。,在组分A、B组成的理想溶液
4、中，则有：,只有物性和结构相似，且分子大小也相近的物系才符合拉乌尔定律，如苯甲苯、甲醇乙醇、烃类同系物组成的溶液等等。,理想气体：符合道尔顿分压定律,9.2 双组份溶液的汽液相平衡 9.2.1 理想物系的汽液相平衡,二元物系汽液相平衡时，所涉及的变量有t、p、yi、xi等4个。,3、汽液两相平衡共存时的自由度,相平衡 fV = fL,F=N + 2 = 2 2 + 2 = 2 参数: p , t , yi , xi p, t 一定, 组成就定了p, x 一定, t 就定了,当p 一定，F=1，故: x (y) t y x一一对应,函数关系的具体形式到底怎么样？,理想物系,拉乌尔定律,归一条件,
5、沸腾时,道尔顿分压定律,相平衡常数定义为,4、泡点方程、露点方程、Antoine方程,9.2 双组份溶液的汽液相平衡 9.2.1 理想物系的汽液相平衡,已知p 及 t 求 x、y,9.2 双组份溶液的汽液相平衡 9.2.1 理想物系的汽液相平衡,纯组分饱和蒸汽压与温度的经验式,常用液体的A、B、C的数值查手册。,泡点(bubble point )线(液相线),露点 (dew point )线(汽相线),Antoine方程 pA0 、pB0 仅与 t有关，可采用实测数据或用安托因方程进行推算：,9.2 双组份溶液的汽液相平衡 9.2.1 理想物系的汽液相平衡,5 、tx(y)图和yx图,9.2
6、双组份溶液的汽液相平衡 9.2.1 理想物系的气液相平衡,两个端点两条线三个区,工程上用图的形式表示tx（y）的关系及yx的关系,，直观明了，分析问题或计算方便。,5 、tx(y)图和yx图,总压一定当两相达平衡时，两相温度相同；塔内各板组成与温度呈一对应关系。,9.2 双组份溶液的汽液相平衡 9.2.1 理想物系的汽液相平衡,9.2 双组份溶液的汽液相平衡 9.2.1 理想物系的汽液相平衡,6 、挥发度及相对挥发度 Volatility and relative volatility,纯组分饱和蒸汽压只反映了纯液体挥发性的大小;在溶液中各组分的挥发性因受到其它组分的影响而与纯组分不同。,挥发
7、度,理想溶液,相对挥发度,理想溶液,意义式,定义式,对理想物系， 与t关系不大，可近似认为与t无关；精馏塔操作，若变化不大，可取,9.2 双组份溶液的汽液相平衡 9.2.1 理想物系的汽液相平衡,或,讨论：,平衡线必落在对角线上方,Why？yx,（1） ，越远离1，yA与 xA 差别大， 体现了分离的难易程度；（2）相平衡线偏离对角线愈远，混合物越易分离；（3） = 1，yA = xA，不能用普通精馏方法分离；（4）理想溶液两组分挥发的难易也可以用其沸点的高低来表示，沸点差越大，则也越大。（5）p， 。,9.2 双组份溶液的汽液相平衡 9.2.1 理想物系的汽液相平衡,总压对相平衡的影响:,9
8、.2 双组份溶液的汽液相平衡 9.2.1 理想物系的汽液相平衡,压强增大,泡点升高,则, 采用精馏方法更难分离。,9.2 双组份溶液的汽液相平衡 9.2.1 理想物系的汽液相平衡,例：101.3kPa下，乙醇沸点：78.3 水沸点：100 2%乙醇的水溶液，蒸发后留水 98%乙醇的水溶液，蒸发后留乙醇,7、泡点计算,8、露点计算,思考,为什么不用沸点来衡量挥发性？,已知p，x求t ，y,已知p，y求t，x,1、非理想溶液,最低恒沸点,如：乙醇水，正丙醇水 ，苯乙醇,最高恒沸点,如：硝酸水，氯仿丙酮,当正、负偏差较大时，出现恒沸点,9.2 双组份溶液的汽液相平衡 9.2.2 非理想物系的汽液相平
9、衡,当fAB fAA，fAB fAA ，fAB fBB时，液体难汽化，对拉乌尔定律有负偏差。,正偏差溶液,负偏差溶液,9.2 双组份溶液的汽液相平衡 9.2.2 非理想物系的汽液相平衡,正偏差溶液,负偏差溶液,2、强正偏差溶液 pAp0AxA 乙醇-水 x=0.894，最低恒沸点 78.15,9.2 双组份溶液的汽液相平衡 9.2.2 非理想物系的汽液相平衡,3、强负偏差溶液 pAp0AxA ，出现最高恒沸物 如 硝酸水、氯仿丙酮溶液,注意温度高低的排序,9.2 双组份溶液的汽液相平衡 9.2.2 非理想物系的汽液相平衡,9.2 双组份溶液的汽液相平衡 9.2.2 非理想物系的汽液相平衡,（2）局部组成模型 Wilson(无热溶液,HE=H=0 SE 0 ) 、NRTL、UNIQUAC等方程,马古斯方程(A、B分子体积大小相差较小) A12和A21为模型参数 ln A=A12+2(A21-A12)xAx2B ln B=A21+2(A12-A21)xBx2A,4、常用相平衡计算方法,PyA=p0AxAA, PyB=p0BxBB 活度系数A, B,(1)经典模型 Van Laar、Margules（正规溶液SE=0 ，VE=V=0 ，HE0）,范拉方程(A、B分子体积大小相差较大) A12和A21为模型参数,
