1、第九章 蒸 餾,通過(guò)本章學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握兩組分理想物系的氣 液平衡關(guān)系；精餾的原理與流程；兩組分連續(xù)精 餾的基本計(jì)算方法。了解間歇精餾與特殊精餾過(guò) 程。掌握板式塔的結(jié)構(gòu)、塔板類型、板式塔的流 體力學(xué)性能與操作特性。,學(xué)習(xí)目的 與要求,第九章 蒸 餾,9.1 概述,9.1.1 蒸餾的原理及其應(yīng)用,一、蒸餾過(guò)程的原理,蒸餾操作原理,液體混合物,多次部分汽化、多次部分冷凝,各組分揮發(fā)度不同,易揮發(fā)組分,液相,難揮發(fā)組分,相際間的質(zhì)量傳遞,易揮發(fā)組分,最終氣相,氣相,液相,液相,氣相,氣相,最終液相,難揮發(fā)組分,液體混合物分離,二、蒸餾過(guò)程的應(yīng)用,混合芳烴蒸餾可得到苯、甲苯及二甲苯等。,氣體混合物分離,空

2、氣液化蒸餾可得到純態(tài)的液氧和液氮等。,固體混合物分離,固體脂肪酸加熱融化后用蒸餾方法分離。,加壓液化,加熱熔化,第九章 蒸 餾,9.1 概述,9.1.1 蒸餾的原理及其應(yīng)用,9.1.2 蒸餾的特點(diǎn)及其分類,一、蒸餾分離的特點(diǎn),通過(guò)蒸餾分離可以直接獲得所需要的產(chǎn)品,蒸餾過(guò)程適用于各種濃度混合物的分離,蒸餾操作耗能較大，節(jié)能是個(gè)值得重視的問(wèn)題,蒸餾分離具有以下特點(diǎn),適用范圍廣，可分離液態(tài)、氣態(tài)或固態(tài)混合物,按蒸餾操作方式分類,蒸餾,按蒸餾操作流程分類,二、蒸餾過(guò)程的分類,簡(jiǎn)單蒸餾,平衡蒸餾,精 餾,特殊精餾,蒸餾,間歇蒸餾,連續(xù)蒸餾,按物系中組分?jǐn)?shù)目分類,蒸餾,兩組分蒸餾,多組分蒸餾,按操作壓力分

3、類,蒸餾,常壓蒸餾,加壓蒸餾,減壓蒸餾,第九章 蒸 餾,9.1 概述,9.2 兩組分溶液的氣液平衡,9.2.1 兩組分理想物系的氣液平衡,一、氣液平衡相圖,1. 溫度組成圖,在恒定的總壓下，溶液的平衡溫度隨組成而變，將平衡溫度與液（氣）相的組成關(guān)系標(biāo)繪成曲線圖，該曲線圖即為溫度一組成圖。,t - x y圖,苯甲苯混合液的 t- x- y 圖,氣相線,液相線,液相區(qū),氣相區(qū),兩相區(qū),泡點(diǎn),露點(diǎn),2. 氣液相組成圖,氣液相組成圖直觀地表達(dá)了在一定壓力下，處于平衡狀態(tài)的氣液兩相組成的關(guān)系，在蒸餾計(jì)算中應(yīng)用最為普遍。,一、氣液平衡相圖,x y圖,苯甲苯混合液的 x- y 圖,平衡線,對(duì)角線,平衡線與對(duì)

4、角線之間的距離越大,分離越容易,x1與y1互成平衡,1.拉烏爾定律,二、氣液平衡關(guān)系式,當(dāng)理想溶液氣液兩相呈平衡時(shí)，溶液上方組分的分壓與溶液中該組分的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。,拉烏爾定律,整理，得,泡點(diǎn)方程,氣液平衡時(shí)液相組成與平衡溫度間的關(guān)系,二、氣液平衡關(guān)系式,安托尼 方程,溶液上方的總壓 等于各組分的分壓之和,2.以平衡常數(shù)表示的氣液平衡方程,設(shè)平衡的氣相遵循道爾頓分壓定律，即,令,以平衡常數(shù)表示 的氣液平衡方程,平衡常數(shù),二、氣液平衡關(guān)系式,代入泡點(diǎn)方程，得,由,露點(diǎn)方程,氣液平衡時(shí)氣相組成與平衡溫度間的關(guān)系,二、氣液平衡關(guān)系式,3.以相對(duì)揮發(fā)度表示的氣液平衡方程,揮發(fā)度定義,對(duì)于理想物系，有

5、,(1)揮發(fā)度,二、氣液平衡關(guān)系式,相對(duì)揮發(fā)度定義,(2)相對(duì)揮發(fā)度,對(duì)于理想物系，有,相對(duì)揮發(fā)度,二、氣液平衡關(guān)系式,由道爾頓分壓定律，有,(3)以相對(duì)揮發(fā)度表示的氣液平衡方程,二、氣液平衡關(guān)系式,略去下標(biāo)，經(jīng)整理可得,蒸餾操作 1，值愈大，分離愈容易。,討論,若=1，不能用普通蒸餾方法分離。,以相對(duì)揮發(fā)度表示 的氣液平衡方程,二、氣液平衡關(guān)系式,三、氣液平衡方程的應(yīng)用,1.計(jì)算泡點(diǎn)溫度,設(shè)：t0,ki,yi,NO,YES,tb = t0,已知 、x求t、y,2.計(jì)算露點(diǎn)溫度,設(shè)：t0,ki,xi,NO,YES,td = t0,三、氣液平衡方程的應(yīng)用,已知 、 y 求t、x,3.計(jì)算氣液平衡

6、組成,t,ki,給定 xi,yi,列表,三、氣液平衡方程的應(yīng)用,已知 、 t 求 x y關(guān)系,課外資料：氣液平衡數(shù)據(jù)獲取途徑,1.由安托尼方程求取,2.由手冊(cè)查得,權(quán)威的氣液平衡數(shù)據(jù)手冊(cè) Gmehlimg J, et al. Vapor-Liquid Equilibrium Data Collection,3.由實(shí)驗(yàn)測(cè)定,安托尼方程,第九章 蒸 餾,9.1 蒸餾過(guò)程概述,9.2 兩組分溶液的氣液平衡,9.2.1 兩組分理想物系的氣液平衡,9.2.2 兩組分非理想物系的氣液平衡,9.3 平衡蒸餾與簡(jiǎn)單蒸餾,9.3.1 平衡蒸餾,(選讀),一、平衡蒸餾裝置,將混合液在壓力P1下加熱，然后通過(guò)減壓閥

7、使壓力降低至P2后進(jìn)入分離器。過(guò)熱液體混合物在分離器中部分汽化，將平衡的氣、液兩相分別從分離器的頂部、底部引出，即實(shí)現(xiàn)了混合液的初步分離。,平衡蒸餾的原理,平衡蒸餾為單級(jí)蒸餾操作。,閃蒸,平衡蒸餾裝置簡(jiǎn)圖,1.加熱器； 2.減壓閥； 3.分離器。,二、平衡蒸餾過(guò)程的計(jì)算,1.物料衡算,總物料衡算,易揮發(fā)組分物料衡算,氣相產(chǎn)品的流量為,設(shè),則,整理得,直線 方程,斜率,過(guò)點(diǎn),液化率,汽化率,平衡蒸餾中氣液 相組成的關(guān)系式,二、平衡蒸餾過(guò)程的計(jì)算,2.熱量衡算,對(duì)加熱器作熱量衡算，忽略熱損失，得,對(duì)減壓閥和分離器作熱量衡算，忽略熱損失，得,整理得,二、平衡蒸餾過(guò)程的計(jì)算,3.氣液平衡關(guān)系,平衡蒸餾中，氣液兩相處于平衡狀態(tài)，即兩相溫度相等，組成互為平衡。,在平衡蒸餾中，氣液組成關(guān)系同時(shí)滿足平衡 方程與物料衡算方程。,注意,二、平衡蒸餾過(guò)程的計(jì)算,練 習(xí) 題 目,思考題,作業(yè)題: 1、