第六章 蒸馏要点

第六章 蒸馏绪论任何化工产品的制作无非是两个过程：分离过程与反应过程。

原料（提纯）属分离，反应后（生成物与未反应的反应物分离）也属于分离过程。

动量传递（流体输送）、热量传递（传热）只是反应过程与分离过程的一个条件或前提。

物质在相间的转移过程——传质过程或分离操作。

化工生产中所处理的原料、中间产物和粗产品等几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分是均相物系，（混合物分两大类：均相物系与非均相物系）。

凡物料性质均匀而不存在相界面者称为均相混合物如溶液及混合气；凡物系内部有隔开两相的界面存在，而界面两侧的物料性质截然不同者称为非均相物系。

如：含尘气体、悬浮液、泡沫液、乳浊液）。

非均相物系：用机械方法（沉降与过滤），分离气固相混合物与液固相混合物。

均相物系：液液混合物用蒸馏分离，气气混合物用吸收分离，不适宜用蒸馏分离的液液混合物用萃取分离，液固混合物用干燥分离。

一、蒸馏：根据液态混合物中各组分挥发度的不同，用部分气化、部分冷凝的方法分离液态混合物 的一种操作过程。

如：宁夏宝塔石化三厂将石油原油常压蒸馏为：汽油、溶剂油、轻柴油、中循油（轻、重柴油的混合物）重柴油、渣油。

1.挥发：液态物质在低于沸点的温度下转变为气态的现象。

在一定温度下，液态物质的蒸汽压力愈大，它的挥发性也就愈大。

如：乙醇、乙醚、丙酮等称 作挥发性液体。

2.挥发度：表示一种液体挥发的程度。

对于纯液体可用其在一定温度下蒸气压的大小来表示。

混合溶液中各组分的挥发度（v ）可用它在蒸气中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分率之比来表示 即AA A x p ＝ 。

蒸馏是三传（动量传递、热量传递、质量传递）中第三传，即质量传递中之一。

传质过程：包括蒸馏、吸收、萃取、干燥等单元操作。

它实际上是分离过程。

如：加热苯和甲苯的混合液，使之部分气化，由于苯的沸点较甲苯的低，即其挥发度较甲苯高，故苯较甲苯易从液相中气化出来。

若将气化的蒸气部分冷凝，则冷凝液中甲苯多，而未被冷凝的蒸气中苯多。

蒸馏⏹双组分溶液的气液相平衡拉乌尔定律由溶剂与溶质组成的稀溶液，在一定温度下汽液两相达到平衡时p A=p A o x Ap A：溶剂在汽相中的蒸气分压，kPap A∗：同温度下纯溶剂A的饱和蒸气压，kPax A：溶剂A在液相中的组成（摩尔分数）对于组分Bp B=p B∗x B=p B∗(1−x A)理想溶液的t−y−x关系式➢温度(泡点) — 液相组成关系式x=p−p B∗p A∗−p B∗x：液相中易挥发组分的摩尔分数p：总压，kPap A∗、p B∗：溶液温度t时，纯组分A、B的饱和蒸气压，kPa ➢恒压下t−y−x关系式y=p A∗x p若已知汽液相平衡温度t下的液相组成x，用上式就可求出与x平衡的汽相组成y ➢温度(露点) — 汽相组成关系式将上面两式合并y=p A∗p×p−p B∗p A∗−p B∗双组分理想溶液的汽液两相达到平衡时，总压p、温度t、汽相组成y及液相组成x的4个变量中，只要决定了两个变量的数值，其他两个变量的数值就被决定了。

相对挥发度与理想溶液的y−x关系式挥发度v挥发度是用来表示物质挥发能力大小的物理量，前面已提到纯组分液体的饱和蒸气压能反映其挥发能力。

理想溶液中各组分的挥发能力因不受其他组分存在的影响，仍可用各组分纯态时的饱和蒸气压表示，即挥发度v等于饱和蒸气压p∘v A=p A ov B=p B o相对挥发度α溶液中两组分挥发度之比称为相对挥发度αa=v Av B=p A op B o对于理想溶液，在操作温度范围内，取最低温度的α值与最高温度的α值之几何平均值理想溶液的汽液相平衡方程式非理想溶液汽液相平衡非理想溶液中各组分的蒸气分压不服从拉乌尔定律，他们对拉乌尔定律发生的偏差有正偏差与负偏差两大类。

实际溶液中，正偏差的溶液比负偏差者多蒸馏与精馏原理简单蒸馏与平衡蒸馏简单蒸馏：只适用于混合液中各组分的挥发度相差较大，而分离要求不高的情况，或者作为初步加工，粗略分离多组分混合液平衡蒸馏：为稳定连续过程，生产能力大。

蒸馏知识点总结第6章蒸馏复习题精馏操作是分离均相物系的常用方法之一。

其操作过程中不仅存在传递质量，而且涉及动量和热量传递，是对前面已经学过的知识较为全面的运用。

通过本章的学习学员应理解精馏的概念、基本流程和工作原理，掌握精馏塔的全塔衡算、操作线方程、理论板数的计算和回流比的确定。

本章学习的重点是物料衡算和操作关系以及理论板数的计算和回流比的确定。

学员应能够利用上述知识对两组份精馏过程进行计算和优化。

在精馏一章中需要大家掌握：蒸馏分离的依据及目的；精馏的流程；两组分精馏塔的计算及操作线方程；进料热状况的影响；全回流及最小回流比的概念。

下面我们通过几道习题，对上面的知识点做个回顾：1．蒸馏操作的依据。

解：液体均具有挥发成蒸汽的能力，但液体不同挥发性不同。

蒸馏操作是借混合液体中各组分挥发性差异而达到分离目的的。

2．两组分物系的相对挥发度越大，则表示采用精馏方法分离该物系越（A）。

A．容易B．困难C．完全D．无法判断解：相对挥发度是溶液中两组分挥发度之比，相对挥发度越大越易采用精馏的方法分离。

3．某精馏塔的馏出液量是50kmol／h，回流比是3，则精馏段的回流量是。

解：回流比R＝L／D，带入数据得L＝150kmol／h4. 某精馏塔的馏出液量是80 kmol／h，进料量为120kmol／h，则釜残液的流量是。

解：由总物料衡算式：F＝D＋W，带入数据W＝40kmol／h5．某二元混合物，进料量为100 kmol／h，xF＝0.6，要求塔顶xD 不小于0.9，则塔顶最大产量为。

解：由易挥发组分物料衡算式：FXF＝DXD＋WXW，进塔易挥发组分为60 kmol／h，DXD≦60，解得D＝66.7kmol／h6．精馏塔的主要部件有。

解：精馏塔应包括塔身，塔顶冷凝器，及塔釜再沸器。

7．精馏（多级蒸馏）的本质是。

解：精馏的核心是回流，是否具有回流也是精馏与蒸馏的本质区别。

8．精馏时若为全回流则回流比R为，理论板数为（最多，最少）。