1、1第 1 章 蒸馏1.1 概述蒸馏：分离液体混合物的典型单元操作。23分离的依据：通过加热造成气、液两相物系，利用物系中各组分挥发度不同的4特性。易挥发组分：沸点低的组分。难挥发组分：沸点高的组分。1.蒸馏分离的特点 直接获得所需要的组分（产品） ，操作流程简单； 应用广泛，即可分离液体混合物，也可分离气体混合物； 能量消耗大，高压、真空、高温或低温等的技术问题限制。2.蒸馏过程分类 按操作流程：间歇蒸馏和连续蒸馏。 按蒸馏方式：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏。 按操作压强：常压、减压和加压蒸馏。 按混合物中的组分数：两组分精馏和多组分精馏。常压下两组分连续精馏的原理和计算方法。1.2 两
2、组分溶液的汽液平衡1.2.1 两组分理想物系的汽液相平衡1.相律相律是研究相平衡的基本规律。表示平衡物系中的自由度数、相数、独立组分数之间的关系，即F=C-P+2式中 F自由度数；C独立组分数；P相数。2外界条件只有温度、压强可以影响物系的平衡状态。两组分的汽液平衡一定压强下的 tx（或 y） ，xy 的函数关系或相图表示。汽液平衡数据可由实验测定，也可由热力学公式计算。2.两组分理想物系的汽液平衡函数关系（汽液相组成与平衡温度间的关系） 道 尔 顿 分 压 定 律气 相 为 理 想 气 体 ， 遵 循 拉 乌 尔 定 律液 相 为 理 想 溶 液 ， 遵 循理 想 物 系1）用饱和蒸汽压和相
3、平衡常数表示汽液相平衡5安 托 尼 常 数 ， 查 手 册 。、 ） 方 程 表 示 ， 即（的 关 系 通 常 可 用 安 托 尼和 温 度纯 组 分 的 饱 和 蒸 汽 压表 示 ， 即若 用 相 平 衡 常 数 露 点 方 程相 可 视 为 理 想 气 体 ， 即当 外 压 不 高 时 ， 平 衡 气泡 点 方 程 蒸 汽 压 之 和 ， 即方 的 总 压 等 于 各 组 分 的当 溶 液 沸 腾 时 ， 溶 液 上难 挥 发 组 分易 挥 发 组 分 CBAtp AntoietpKxypppxBAxpxpABAAABAABA-lg1000 0000002）用相对挥发度表示的汽液相平衡关
4、系纯液体的挥发度：液体在一定温度下的饱和蒸汽压。溶液中各组分的挥发度：它在蒸汽中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分数之比。用 表示。60001-/,BAAABAABBABABBApxyxyxypxxp理 想 溶 液 ： 汽 液 平 衡 方 程挥 发 度 之 比 。挥 发 度 与 难 挥 发 组 分 的： 溶 液 中 易 挥 发 组 分 的相 对 挥 发 度理 想 溶 液 ：讨论：1.相对挥发度 的大小可用来判断某混合液是否能用蒸馏方法加以分离以及分离的难易程度。2. 1，表示组分 A 较 B 容易挥发， 愈大，挥发度差异愈大，分离愈易。3. =1，y=x，气相组成=液相组成，不能用普通精馏方法分
5、离该混合液。两条线：饱和液体线（泡点线）饱和蒸汽线（露点线）7三个区域：液相区，过热蒸汽区，汽液共存区由图中:(1)图中两条线：平衡线，对角线。(2)平衡线上任一点即表示汽液平衡时组成 yx.(3)对角线上的点表示 y=x，不可分离。(4)平衡线距对角线愈远，表示挥发性能愈大，愈易分离。(5)平衡线上各点，即表示不同平衡时的组成，又对应不同温度点。如 tAtB.84.总压对相平衡关系的影响 困 难 。汽 液 平 衡 区 变 窄 ， 分 离汽 液 平 衡 线 整 个 上 移 ，沸 点 图对 不 变 ， 则不 变 ， 则 而 下 降 。力 随如 温 度 不 变 ： 则 挥 发 能 则 需如 对 相
6、 同 挥 发 性 能 ： 汽 化 变 得 不 易 。需 要 更 大 的 动 能 ， 因 此则 液 相 分 子 进 入 汽 相 则当 ,)2)1.,tPxyttPtP图 。蒸 馏 过 程 多 用 ， 故内 ， 其 变 动 不 大 于在离 困 难 。 但 如 压 强 变 化平 衡 线 靠 近 对 角 线 ， 分图对 yxP %2%302)31.3 平衡蒸馏和简单蒸馏1.3.1 平衡蒸馏1.流程和原理料液在加热釜内被加热到泡点温度以上，然后通过一个节流阀在分离器释压，产生汽液平衡，最后将汽液两相分离。2.特点1）汽相、液相组成恒定，沸点也恒定2）可进行连续稳定操作。93）虽汽相中易挥发组分增多，液相
7、中易挥发组分减少，但得不到较纯净产品，只可作为初步粗分离。 WxDyFxyx skmolF易 挥 发 组 分总 物 料 率 。液 相 产 品 组 成 ， 摩 尔 分分 别 为 原 料 液 、 气 相 、液 相 产 品 流 量分 别 为 原 料 液 、 气 相 、设 物 料 衡 算, /.10关 系表 示 汽 液 平 衡 时 的 组 成即 汽 化 分 率液 化 分 率令而则 111 qxyqFWFDqxFWxFFDxFy加 热 器 供 热原 料 液 平 均 比 热原 料 液 被 加 热 后 温 度原 料 液 温 度设 热 量 衡 算 ） 的 直 线 ， 其 斜 率图 上 （以 此 式 为 一 通
8、 过在 平 衡 蒸 馏 中 恒 定 ， 所因 为 )(/.41 ,FPF FtTCQCKmolJtq xyx11题 。可 求 出 平 衡 蒸 馏 组 成 问对 理 想 溶 液汽 液 平 衡 关 系 时 的 温 度可 求 出 原 料 离 开 加 热 器平 均 汽 化 潜 热分 离 器 中 平 衡 温 度 分 汽 化 所 需 要 的 潜 热物 料 放 出 的 显 热 等 于 部对 分 离 器 ： xftxyCrqtTrt rFqtTFCePeeeP 1.5111.3.2 简单蒸馏1.流程和原理在一定压强下，料液在加热釜内被加热到沸腾，汽化后 yx，易挥发组分被富集，将蒸汽冷凝，分别收集于不同贮槽最
9、为产品，釜内残液难挥发组分则增浓。一般简单蒸馏为间歇操作。2.特点：1）随蒸馏进行，汽相组成和液相组成都在不断下降。2）沸点在不断升高，故操作为间歇、不稳定过程。3）所得产品为混合液，简单蒸馏只能作为初步分离。3.物料衡算用微分衡算12xydLLydxDxLxdDdyKmolxL得 代 入易 挥 发 组 分总 物 料 组 成釜 液 量 为经 微 分 时 间 组 成 为馏 出 液 为 组 成 为釜 液 量 为设 某 时 刻 021 2)1(xydLLydxxLDdDLdyKmolx得 ：代 入易 挥 发 组 分总 物 料 组 成 为釜 液 量 为经 微 分 时 间 组 成 为馏 出 液 量 为 组 成 为釜 液 量 为 设 某 时 刻 021 2)1(bxmWFyyx xxyxydxxydWF211221lnl)3 llln)(12 ,1ln12则 代 入 积 分 得平 衡 关 系 为 直 线若 代 入 积 分 得适 合 于若） 数 值 法表 示 采 用 图 解 积 分 法平 衡 关 系 用 曲 线 或 表 格若） 有 以 下 几 种 解 法对积 分 上 下 限 得 ： 13
