化工原理复习必看 第9章_液体精馏(定稿)_免费下载.doc

第9章 液体精馏 知识要点 液体精馏是将挥发度不同的组分组成的混合液，在精馏塔中同时进行多次部分气化和部分冷凝，使其实现高纯度分离的过程。实现精馏需要3个条件：① 设备条件：精馏塔；② 回流条件：塔底气相回流，塔顶液相回流；③ 相平衡条件：组分的挥发度有差异。本章讨论重点为双组分精馏过程的计算，主要应掌握的内容包括：相平衡关系的表达和应用；精馏塔的物料衡算和操作关系；回流比的确定；理论板数的求法；影响精馏过程主要因素的分析等。本章主要知识点间的联系图见下： 图9-1 液体精馏一章主要知识点联系图 1. 二元物系的气液相平衡关系 气液相平衡是蒸馏过程的热力学基础，传质的极限状态。根据相平衡可以判断过程进行的可能性。 (1) 恒压下二元物系气液相平衡的特点 液相组成与温度一一对应(x=f(t) 气相组成与温度一一对应(y= f(t) 气液两相组成一一对应(y=f(x) (2) 理想物系 ( 含义：指由理想气体与理想溶液构成的物系。它满足理想气体状态方程、道尔顿分压定律和拉乌尔定律。 ( 相对挥发度 (9-1) (气相服从道尔顿分压定律) 相对挥发度α愈是大于1 ，则y愈是大于x ，物系愈容易分离。 泡点方程x-t (9-2) 露点方程y-t (9-3) 相平衡方程y-x (9-4) t-y(x)相图 两端点A与B：端点A代表纯易挥发组分A(x=1)，端点B代表纯难挥发组分B(x=0)。 两线：t-x线为泡点线，泡点与组成x有关；t-y线为露点线，露点与组成y有关。 3区：t-x线以下为过冷液体区；t-y线以上为过热蒸汽区；在t-x与t-y线之间的区域为气液共存区，只有体系落在气液共存区才能实现一定程度的分离。 溶液于同一组成下的露点总是高于泡点。对于理论板，离开该板的气液两相温度相等，即露点等于泡点，但两相组成不等，呈平衡关系。 图9-2 双组分理想溶液的温度组成图 图9-3 双组分理想溶液的气液平衡组成图 ( y-x相图 ① 相平衡曲线y-x必位于对角线y=x上方 ② y-x曲线上各点对应不同的温度。x、y值越大，泡、露点温度越低，如图9-2所示则t1t2。 ③ y-x曲线受总压变化的影响不显著。 2. 平衡蒸馏 (1) 特点 连续、定态，分离程度不高。 (2) 物料衡算： (9-5) (9-6) 联立上2式得 (9-7) (3) 相平衡方程(理想物系) (9-8) (4) 热量衡算 依据：热进料经过节流减压后，部分物料气化所需的潜热等于热进料降温所放出的显热。即 (9-9) 原料被加热温度 (9-10) 平衡蒸馏室内的温度te根据所要求产品的组成(y或x)据露点方程或泡点方程式确定。 3. 简单蒸馏 (1) 特点：间歇、非定态，每一瞬时的气相组成y与液相组成x呈平衡。 (2) 宏观物料衡算 (9-11) (9-12) 式中，W1、x1为初始物料液量和组成；W2、x2为最终残液量和组成，WD、为馏出液量和馏出液平均浓度。 (3) 微分物料衡算 积分上式，得 (9-13) 理想溶液 (9-14) 简单蒸馏全过程所得馏出液的量 (9-15) 馏出液的平均组成 (9-16) 4. 连续精馏 (1) 理论板:它是一个气、液两相皆充分混