第六篇 蒸馏.doc

第六章 蒸馏 第一节 概述 6-1-1 蒸馏操作在化工生产中的应用 用于均相液体混合物的分离，以达到提纯或回收有用组分的目的。 6-1-2 蒸馏操作的依据 蒸馏操作就是借助液体混合物中各组分挥发性的差异，进行气化、冷凝分离液相混合物 的化工单元操作。 液体均具有挥发而成为蒸气的能力，但不同的液体在一定温度下的挥发能力各不相同，在蒸馏操作中，将挥发能力强的组分称为易挥发组分或轻组分；将挥发能力弱的组分称为难挥发组分或重组分。 6-1-3 蒸馏过程的分类 蒸馏操作的分类方法有很多种，可按照按操作流程、操作压强、蒸馏方式等分类。 第二节 双组分物系的气液相平衡 6-2-1 理想物系的气液相平衡 理想物系中液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律；气相为理想气体，遵循道尔顿分压定律。 一、相律 表示平衡体系中的自由度数、相数及独立组分数的关系 F=C－Φ+2 双组分的气液平衡涉及的参数有：温度t、压强p及组分A在液相和气相的组成xA和yA（另一组分的组成不独立），因此在t、p、xA和yA四个变量中，任意规定其中二个变量，该平衡物系的状态就被唯一确定。 双组分物系在恒压条件下进行操作时，自由度只有一个，即t、xA（yA）两参数确定一个，另一个即被确定。 二、 气液相平衡的函数关系 根据拉乌尔定律，得到泡点方程式 根据道尔顿分压定律，得到露点方程式 露点方程和泡点方程主要用于计算平衡物系中气液两相组成。 三、气液相平衡相图 1、温度-组成（t-x-y）图 用于表示总压一定时的混合液在不同温度下的气-液相平衡组成（均以易挥发组分表示）。图中以温度为纵坐标，气-液相组成为横坐标，图中两条线分别为饱和液体线和饱和蒸气线。两条线将图分为三个区：饱和液体线以下的区域为液相区；饱和蒸气线上方的区域为过热蒸气区；二曲线包围的区域为气液共存区。 2、气-液相组成（y-x）图 当总压一定时以x为横坐标，y为纵坐标，以液相组成和与之相平衡的气相组成的曲线和对角线（y=x）组成的相图。平衡线距对角线越远，则与x相平衡的y值越大，说明该混合液越易分离。 6-2-2 非理想物系的气液相平衡 实际生产中遇到的大多数物系为非理想物系。 一、 气液相平衡函数关系 非理想物系可能有以下三种情况： （1）液相为非理想溶液，气相为理想气体；（2）液相为理想溶液，气相为非理想气体；（3）液相为非理想溶液，气相为非理想气体。 非理想溶液的根源在于不同种类分子之间的作用力与同种分子间的作用力不同，其表现为溶液中各组分的平衡分压与用拉乌尔定律计算的平衡分压发生偏差， 修正的泡点方程式 修正的露点方程式 二、气液相平衡相图 1、温度-组成（t-x-y）图 当非理想溶液为正偏差溶液时，在t-x-y相图上会出现泡点的最小值（这种溶液称为具有最低恒沸点）；当非理想溶液为负偏差溶液时，在t-x-y相图上就会出现泡点的最大值（这种溶液称为具有最高恒沸点）。 2、气-液组成（y-x）图 由于非理想溶液在某一组成时具有最低（高）恒沸点，在y-x图中平衡线与对角线有一交点，交点处，说明该混合液用普通的蒸馏方法不能得到较完全的分离。 6-2-3 挥发度及相对挥发度 一、 挥发度 挥发度可用蒸气分压和与之平衡的液相中的摩尔分数之比来表示，A组分的挥发度为 对于理想溶液 二、 相对挥发度 相对挥发度可用易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比表示， 对双组分混合液，总压不太高时，可得到相平衡方程式 利用相对挥发度的大小，可判断某混合液是否能用普通蒸馏方法分离以及分离的难易程度， 若＞1可用普通蒸馏方法分离； 若=1不能用普通蒸馏方法分离。 在精馏计算中，如果操作温度范围内物系的相对挥发度变化不大，可取其平均值，通常用算术平均值。 第三节 简单蒸馏和平衡蒸馏 6-3-1 简单蒸馏 一、 简单蒸馏流程特点 简单蒸馏是将原料液一次加入蒸馏釜中，在恒压下加热使之部分汽化，产生的蒸气进入冷凝器中冷凝，随着过程的进行，釜液中易挥发组分含量不断降低，当釜液组成达到规定值时，即停止蒸馏操作，釜液一次排出。 二、 简单蒸馏的计算 物料衡算 若原料液量为F，釜液量为W，其组成分别为x1、x2 若为理想物系 若在操作范围内，平衡关系为直线 馏出液的平均组成 （或xD，m） 6-3-2 平衡蒸馏 一、 平衡蒸馏流程特点 平衡蒸馏又称闪蒸，是将原料液预热至要求温度，经减压阀减压至规定压力进入分离器。在分离器内，部分料液汽化并引入塔顶冷凝，未汽化的液体为底部产