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第十章 蒸馏（Distillation）,(一)概述,(二)双组分溶液的气液相平衡,(三)蒸馏与精馏原理,(四)双组分连续精馏的计算,(五)双组分精馏的设计计算,(六)操作型计算,(七)其它精馏方式,本章学习要求1、掌握的内容（1）双组分理想物系的汽液平衡，拉乌尔定律、泡点方程、露点方程、汽液相平衡图、挥发度与相对挥发度定义及应用、相平衡方程及应用；（2）精馏分离的过程原理及分析；（3）精馏塔物料衡算、操作线方程及q线方程，图示及应用；,（4）理论塔板数的确定；进料热状况参数q的计算及其对理论塔板数的影响；（5）全回流时的最小理论塔板数、最小回流比及其计算、回流比的选择及其对精馏操作及设计的影响。,2、熟悉的内容（1）平衡蒸馏和简单蒸馏的特点及计算；（2）精馏装置的热量衡算；（3）理论板数捷算法(Fenske方程和Gilliand关联图)；（4）非常规二元连续精馏塔计算(直接蒸汽加热、多股进料、侧线采出、塔釜进料、塔顶采用分凝器，提馏塔等)；（）等板高度概念，双组分连续精馏塔填料层高度确定。,3、了解的内容（1）非理想物系汽液平衡；（2）间歇精馏特点及应用；（3）恒沸精馏、萃取精馏特点及应用。,10.1 概述1.蒸馏的应用2.蒸馏分离的目的和依据3.蒸馏过程的分类4.蒸馏操作的费用,1、蒸馏的应用 液体产品的精制-石油的精制,2、蒸馏分离 的目的和依据 目的：对液体混合物的分离，提取或回收有用组分 依据：液体混合物中各组分挥发性的差异,液体混合物：(如:酒精水溶液),3、蒸馏过程的分类,4、蒸馏操作的费用,主要费用：加热和冷却费用，即能耗大。,一、双组分溶液的气液相平衡原理 二、气-液相平衡关系三、挥发度与相对挥发度四、非理想溶液的汽液相平衡,第一节 二元物系的气液相平衡,1、掌握的内容双组分理想物系的汽液平衡，拉乌尔定律、泡点方程、露点方程、汽液相平衡图、挥发度与相对挥发度定义及应用、相平衡方程及应用；2、了解的内容非理想物系汽液平衡；3、本节难点t-x-y图及y-x图，相对挥发度的特点。,组分：A、B变量：t、p、xA、yA相数：气相、液相,平衡物系自由度：,1、相律分析：,一、双组分溶液的气-液相平衡原理,组分数,相数,只有温度和压力可以影响物系的平衡,pA，pB 溶液上方A、B组分的分压，Pa；pA0，pB0 溶液温度下纯组分的饱和蒸汽压，Pa；xA，xB 液相中A、B组分的摩尔分率。,对于理想溶液的汽液平衡关系：,2.拉乌尔定律（Raoults Law）,3、道尔顿分压定律：对p 10 atm，,二、气-液相平衡关系 P,t,x,y 四个参数中，只有两个独立参数。当P一定，只有一个独立参数时，相平衡关系有：1）t-x 关系一定，y 确定；2）t-y 关系一定，x 确定；3）y-x 关系一定，t 确定；,理,泡点方程,1 x-t 液相组成 与温度（泡点）的关系,2 y-t 气相组成与温度（露点）的关系,露点方程,3 txy图（组成温度图),两条线：气相线（露点线）yAt 关系曲线 液相线（泡点线）xAt 关系曲线,三个区域：液相区 气、液共存区 气相区,溶液与纯液体不同:(1)沸点(泡点)不是一个定值,随着溶液中易挥发组分含量的增 加,沸点 将逐渐降低,(2)同样的组成下,液体开始沸腾的温度(泡点)与蒸汽开始冷凝的温度(露点)并不相等.,4 y x关系（y x 相图）,对角线 y=x 为辅助曲线 xy曲线上各点具有不同的温度；平衡线离对角线越远，挥发性差异越大，物系越易分离。,压力对yx相图的影响,压力增加，平衡线靠近对角线，分离难度大,10.3 挥发度与相对挥发度,组分的挥发度:是该物质挥发难易程度的标志，表示。,pA、pB汽液平衡时，组分A,B在气相中的分压；xA、xB汽液平衡时，组分A,B在液相中的摩尔分率。,混合液某组分挥发度:,1.挥发度,理想溶液则:,2.相对挥发度(以表示),或写成：,一般物系：,对于二元物系：yB=1-yA xB=1-xA,即,(10-8)相平衡方程,理想溶液：,3.平均相对挥发度,(10-9),4.的物理意义,气相中两组分组成之比是液相中两组分组成之比的倍数 标志着分离的难易程度:愈大,平衡线愈远离对角线，物系愈易分离；=1,无法用普通蒸馏方法分离。,压力对yx相图的影响,压力增加，平衡线靠近对角线，分离难度大,321,10.4 非理想溶液的汽液相平衡,1.具有正偏差的溶液,一般正偏差：pA pA理，pB pB理。,正偏差溶液：x=0.894，最低恒沸点，78.15,乙醇水溶液相图,硝酸水溶液相图,负偏差溶液：x=0.383，最高恒沸点，121.9,2.具有负偏差的溶液,一般负偏差 pApA理，pBpB理。,本节注意点：1恒压条件下，双组分平衡物系中仅有一个自由度，即在温度t与组成x(y)这两个参数中，只要决定一个参数，另一个即被定。换言之，恒压下的双组分平衡物系中存在着两个对应关系：,2在一定外压下，纯组分的饱和蒸汽压与外压相等时，液体开始沸腾，其对应的温度称为沸点，可见，外压一定时，纯组分的沸点为一定值。在一定外压下，液体混合物的沸腾温度称为泡点，泡点与混合物的组成有关。在(t-x-y)图上可见，表示不同组成液体混合物的泡点温度（从x=0到x=1.0）为泡点曲线。在该曲线上，对应x=0(即xA=0，xB=1.0)的温度为B组分的沸点；对应x=1.0(即xA=1.0，xB=0)的温度曲线为A组分的沸点。,3相对挥发度，对理想溶液，对非理想溶液a可由实验测定。用相对挥发度表示的相平衡方程可用于计算理想溶液的汽、液平衡组成。当在操作温度范围内（即操作温度的上、下限之间）物系的相对挥发度变化不大时，可取其平均值（即视为常数）进行计算。,