第三章蒸馏讲课.ppt

主 要 内 容 双组分溶液的气液相平衡 蒸馏与精馏原理 双组分连续精馏的计算与分析 间歇精馏 恒沸精馏与萃取精馏 板式塔 重点掌握: (1)全塔物料衡算及易挥发组分的物料衡算； (2)精馏段、提馏段及进料线方程； (3)逐板计算法和图解法求取理论板数。 掌握： (1)精馏的依据、原理及必要条件； (2)不同进科状态下，q值的大小及q线的位置； (3)最小回流比的计算及适宜回流比的选取。 了解： (1)简单蒸馏和平衡蒸馏的概念及原理； (2)间歇精馏、恒沸精馏及萃取精馏的原理及特点； (3)板式塔的结构、流型、常见塔板形式以及塔板的负荷性能图。 第一节 概 述 1、蒸馏的原理 利用液体混合物中各组分的挥发度不同进行组分分离。 2、组分的分类 易挥发组分（轻组分）：混合物中沸点低的组分； 难挥发组分（重组分）：混合物中沸点高的组分。 3、蒸馏的分类 可按蒸馏方式、连续性、以及组分数多少等进行分类 按操作方式划分 第二节 双组分溶液的气液相平衡 一、溶液的蒸气压与拉乌尔定律 纯组分液体的饱和蒸气压与温度的关系（Antoine方程） p0——纯组分液体的饱和蒸气压，kPa t——温度，℃ A、B、C——Antoine常数，可查 拉乌尔（Raoult）定律： 稀溶液中，在一定温度下汽液两相达到平衡时 pA——溶剂A在汽相中的蒸气分压 xA——溶剂A在液相中摩尔分数 pA0——同温度下纯溶剂的饱和蒸气压 相律 F＝C-Ф+2 F—自由度数 C—独立组分数 Ф—相数 对两组分的气液平衡，其中组分数为2，相数为2，该平衡物系的自由度数为2。t、P、x和y四个变量中，任意规定其中二个变量，平衡物系的状态也就被唯一地确定。 二、理想溶液汽液相平衡 （一）t - y – x图与y – x图 汽相线（露点线） 液相线（泡点线） 露点H 泡点J 过热蒸气区 冷凝区 气液共存区 （二）理想溶液t - y – x的关系式 （三）相对挥发度与理想溶液的y-x关系式 1、挥发度v 表示物质挥发能力大小的物理量 理想溶液的挥发度： 挥发度等于同温度下的饱和蒸气压p0 2、相对挥发度α 溶液中两组分挥发度之比称为相对挥发度 理想溶液： 3、理想溶液的汽液相平衡方程式 α= 1，相平衡曲线与对角线y = x重合 α＞ 1， y ~ x曲线远离对角线，与同一x值对应的y值就越大，表明两组分就容易分离。 三、非理想溶液气液相平衡 （一）对拉乌尔定律有正偏差的溶液 溶液中各组分的蒸气分压大于拉乌尔定律的计算值 1、无恒沸点的溶液：甲醇—水 2、有最低恒沸点 ：乙醇—水 乙醇：78.3 ℃ 水：100℃ 恒沸点： 78.15 ℃ x M = 0.894（摩尔分数） α= 1 （二）对拉乌尔定律有负偏差的溶液 溶液中各组分的蒸气分压小于拉乌尔定律的计算值 1、无恒沸点的溶液：氯仿—苯 2、有最高恒沸点 ：硝酸—水 硝酸：86℃ 水：100℃ 恒沸点：121.9 ℃ 第三节 蒸馏与精馏原理 一、简单蒸馏与平衡蒸馏 （一）简单蒸馏 不稳定过程，只能适用于沸点相差较大而分离要求不高的场合，可以粗略地分离混合物。 （二）平衡蒸馏 稳定连续过程，生产能力大；适于原料液的初步分离。 二、精馏原理 （一）精馏塔结构 气、液两相在塔内逆向流动，气相从下至上流动，液相依靠重力自上向下流动，在塔内接触进行传质。两相在塔内接触传质，两相的组成发生变化。 蒸馏釜（再沸器） 冷凝器（分凝器、全凝器） 精馏塔（精馏段、提馏段） （二）精馏塔内气液两相的流动、传热与传质 利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离。 精馏段：气相在上升的过程中，气相轻组分不断得到精制，在气相中不断地增浓，在塔顶获轻组分产品。 提馏段：液相在下降的过程中，轻组分不断地提馏出来，使重组分在液相中不断地被浓缩，在塔底获得重组分的产品。 （三）塔板上气液两相传热与传质 理论板：气液两相在塔板上充分接触，混合进行传质、传热后，理论塔板两相组成均匀且离开塔板的气、液两相呈相平衡关系。 在相同条件下，理论板具有最大的分离能力，是塔分离的极限能力。 第四节 双组分连续精馏的计算与分析 主要内容： 全塔的物料衡算 理论塔板数计算