化工原理 液体精馏A

液体精馏制酒过程汽化器冷凝器简单精馏蒸馏在化工中的应用原油汽油煤油柴油原油的分离混合芳烃的分离混合芳烃苯甲苯二甲苯7.1蒸馏概述蒸馏的原理及其特点？蒸馏的分类？7.1.1蒸馏及精馏的分离依据蒸馏是分离均相液体混合物的一种方法。蒸馏分离的依据是，根据溶液中各组分挥发度（或沸点）的差异，使各组分得以分离BABAxxyy7.1.2挥发度、相对挥发度1.挥发度：汽液平衡时，各组分的平衡蒸汽分压与其液相摩尔分率的比值AAAxpvBBBxpvBBAABAABxpxpvv说明：纯组分挥发能力以t一定时，ps高或p一定时，ts低，则挥发能力强2.相对挥发度：7.1.3蒸馏过程的分类蒸馏操作方式闪蒸简单蒸馏精馏特殊精馏蒸馏操作流程间歇精馏连续精馏单级蒸馏过程多级蒸馏过程非稳态操作稳态操作7.1.3蒸馏过程的分类蒸馏组分数二组分精馏多组分精馏蒸馏操作压力常压精馏减压精馏加压精馏7.1.4蒸馏过程的特点可以直接获得所需要的产品（与萃取、吸收比较）蒸馏分离的适用范围广，它不仅可以分离液体混合物，而且可用于气态或固态混合物的分离。蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离，而吸收、萃取等操作，只有当被提取组分浓度较低时才比较经济。蒸馏操作是通过对混合液加热建立汽液两相体系的，所得到的汽相还需要再冷凝液化。因此，蒸馏操作耗能较大7.1.5几点思考①平衡蒸馏及简单蒸馏产生的汽液相其组成服从什么关系？②如何蒸馏可得到高纯度的产品？③工业上如何利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理实现连续的高纯度分离，而流程又不太复杂呢7.1.6精馏操作的费用和操作压强汽相冷凝，冷却液体加热汽化高能耗，节能降耗是精馏过程研究的重要任务。冷却、沸腾温度与压强有关减压精馏可使沸点降低以避免使用高温载热体，沸点高且又是热敏性混合物精馏宜用减压精馏；加压精馏可使冷凝温度提高以避免使用费用很高的冷凝器或者在常压下为气态混合物（如烷、烃类混合物），沸点很低，需加压使其成液态后才能精馏分离除上述情况外以外一般用常压精馏。7.2双组分溶液的气、液相平衡7.2.1理想物系的气液相平衡7.2.2非理想物系的气液相平衡蒸馏操作是汽液两相间的传质过程汽液两相达到平衡状态是传质过程的极限汽液平衡关系是分析精馏原理、解决精馏计算的基础。7.2.1理想物系的汽液相平衡BBBxpp0AAAxpp01理想物系液体为理想溶液气体为理想气体服从道尔顿分压定律服从Raoult定律AAPypBBPyp2相律F=c-p+2＝2－2＋2＝2T,PyAyBxAxB独立变量为t,P,xA,yAt,P一定，x=f(y)y=f(x)P,y(x)一定，x=f(t)y=f(t)约束关系xA+xB=1yA+yB=13汽液相平衡图相图来表达汽液平衡关系较为直观恒压下的温度—组成图汽相—液相组成图P一定时，t-x-y图1)t-x-y图饱和蒸汽线或露点线饱和液体线或泡点线液相区过热蒸汽区汽液共存区若汽液两相组成相同时，则露点温度总是大于泡点温度。汽液两相呈平衡时汽液两相的温度相同yx2)x-y图平衡曲线对角线x=y理想物系，y恒大于x,平衡线在对角线之上平衡线偏离对角线愈远，表示该溶液愈易分离ABtA=tB?4平衡时汽、液各参量间的数量关系（1）x~t（泡点）关系式AoAAoAAxpxpp)1(AoBBoBBxpxpppxpppyAoAAA液相为理想溶液，服从拉乌尔定律：气相为理想气体，符合道尔顿分压定律：（1）x~t（泡点）关系式BAppp)1(AoBAoAxpxpAoBoAoBPPppx（1）x~t（泡点）关系式纯组分的蒸汽压与温度的关系式可用安托因方程表示，即ctBApolog)()()(tftftfPxBABAAoBoAoBPPppx（3）y~t（露点）关系式指定用上述方法求出后用道尔顿分压定律求，即pxpyAoAA)(000tfPPPPPpyBABoAA应用已知P、t，求x、y已知P、x，求t、y)(000tfPPPPPpyBABoAAAoBoAoBPPppxa式b式据安托因方程求饱和蒸汽压代入a、b式求x、y，见例1试差求解，见例2ctBApolog5相对挥发度和相平衡方程αAB1,A的挥发能力大于B的挥发能力A－轻组分，易挥发组分B－重组分，难挥发组分αAB1,B的挥发能力大于A的挥发能力)1/()1/(//////xxyyxxyyxyxyxpxpvvBABABBAABBAABA（1）若汽相为理想汽体00//BABBAABAPPxpxpvvxxy)1(1相平衡方程（2)若液相为理想溶液yyx)1(拉乌尔定律（3）说明已知平衡的x、y)1/()1/(xxyy已知pA0、pB000BAPP的计算tP0α变化不大，可取操作温度的平均值（4）相对挥发度与分离程度为常数时，溶液的相平衡曲线如下图所示。蒸馏分离某物系的难易程度的标志提浓程度越大，分离程度越好X一定时，y6汽液相平衡常数AAAxky相平衡常数PpxPxpxPpxykAAAAAAAAA00K＝f（T、P、组成）适用于多元体系7.2.2非理想物系的气液相平衡非理想物系分为：①液相属非理想溶液；②气相属非理想气体两大类。仅限于讨论非理想溶液的相平衡曲线图。7.2.2非理想物系的气液相平衡（1）非理想溶液溶液的非理想性来源于异种分子之间的作用力aAB不同于同种分子间的作用力aAA、aBB，其表现是溶液中各组分的平衡蒸汽压偏离拉乌尔定律。此偏差可以是正偏差，也可以是负偏差，实际溶液尤以正偏差居多。7.2.2非理想物系的气液相平衡（1）正偏差体系aABaAA，aABaBB两个组分的平衡分压都比拉乌尔定律的高正偏差两个组分的平衡分压都比拉乌尔定律的低负偏差7.2.2非理想物系的气液相平衡tm＝78.15℃，xm＝0.0.8947.2.2非理想物系的气液相平衡（2）负偏差体系aABaAA，aABaBB两个组分的平衡分压都比拉乌尔定律所预计的低最高恒沸点tm＝64.5℃，xm＝0.657.2.2非理想物系的气液相平衡（3）总压对相平衡的影响P↑，泡点t↑、α↓，分离较困难当PPA,临界时，气、液共存区缩小，精馏只能在一定浓度范围内进行，即得不到轻组分的高纯度产物。7.2.2非理想物系的气液相平衡（2）总压对相平衡的影响7.2.2非理想物系的气液相平衡思考题：P↓，减压精馏，理论上能否得到无水酒精？