化工原理 ---精馏课件【精品荟萃】

对于一般正、负偏差的情况，对于易挥发组分始 终有气相组成大于液相中的组成，但存在最大正、负 偏差时不成立。
[例] 在50℃时两种液体A与B的饱和蒸汽压分 别为255与470mmHg，当A与B形成完全互 溶的溶液时，xA＝0.3，A与B的平衡分压分 别是182mmHg与433mmHg，则此二元溶液 在常压下的T－x图应该是
§5-11 二组分真实液态混合 物的气-液平衡相图
掌握
二组分系统液态互溶情况
二组分液态完全互溶 二组分液态完全不互溶 二组分液态部分互溶
（a）完全互溶
（b）完全不互溶 （c）部分互溶
二组分系统互溶情况示意图
非理想的完全互溶双液系
(1) 对拉乌尔定律发生一般正偏差 由于某一组分本身发生分子缔合或A、B组分
精馏原理
实际生产中， 在精馏柱及精馏 塔中精馏时，上 述部分气化和部 分冷凝是同时进 行的。对理想液 态混合物精馏时， 最后得到的馏液 (气相冷却而成)是 沸点低的B物质， 而残液是沸点高 的A物质。
精馏
实际生产中，在精 馏柱及精馏塔中精馏时， 上述部分气化和部分冷 凝是同时进行的。
精馏是多次简单蒸馏的组 合。精馏塔底部是加热区， 温度最高；塔顶温度最低。 精馏结果，塔顶冷凝收集 的是纯低沸点组分，纯高 沸点组分则留在塔底。精 馏塔有多种类型，如图所 示是泡罩式塔板状精馏塔 的示意图。
对于 H2O - C2H5OH 体系，若乙醇的含量小于 95.57，无论如何精馏，都得不到无水乙醇。只有 加入 CaCl 2 ，分子筛等吸水剂，使乙醇含量超过 95.57，再精馏可得无水乙醇。
非理想的完全互溶双液系
(3) 对拉乌尔定律发生负偏差
CHCl3 (A)- (CH3)2O (B)系统

如何利用相平衡方程判断分离的 难易程度？
当α＞1时 y＞x，说明能够分离，当 越大，y比x大得越多，互成平衡 的气液两相浓度差别越大，混合液越容易分离。
判断某混 合液是否 能用普通 精馏方法
分离
相对挥发 度 α 值的
大小
分离的难 易程度
y-x相图
相平衡曲线 对应的方程
直观的反映理想溶液相平衡时， 气相组成与液相组成的关系
明确、便捷地判别分离的难易 程度，在精馏计算中广泛应用
➢ 以苯-甲苯混合液为例 ➢ 在外界压力P=101.3kPa下 ➢ 根据实验测定的饱和蒸汽压数据，并
按泡点方程和露点方程的计算结果 ➢ 绘制t－ x－ y图
精馏操作的 原理及其操 作的基本方
法
根据t- x-y相图 可以说明
能够发现某混 合液在加热中 随温度变化可 出现的五种热
状况
t-x-y相图中有哪些区域？
化工原理
泡点 方程
露点 方程
描述理想溶液达 到气液相平衡时
温度 压力 两相
为了能简明地表示理想溶 液在平衡时气液相的组成
通常采用绘图的方法
能够比较直观、清晰反映 出影响精馏的因素
同时对于双组分精馏过程 的分析和计算也非常方便
01 双组分理想溶液的气液相平衡图 02 又称 t-x-y 相图 03 反映相平衡时温度与气液相组相组成x
y-x相图
➢ y-x 相图是在 t-x-y 相图的基础上 绘制的
相对挥发度表示的相平衡方程
物系的相对挥发度
气液相平 衡关系的 另一种表 达形式
可求得平 衡的气液 相组成
该方程就是 用相对挥发 度表示的气 液相平衡方
程
当确定了 物系的相 对挥发度

q [rF cP (tb tF )] rF
b. 饱和液体进料(泡点进料) 饱和液体温度等于泡点
iF i
q 1
V V
0 q 1
L LF
c.汽液混合物进料 汽液混合物的温度介于泡点和露点之间
i iF I
V V
LL
q=x(液相分率) 已知进料中汽相与液相的摩尔数之比为2:1，轻组分的摩尔分 数为0.55,则q=_____. A. 1/3 B. 0.55 C.不能确定
传质单元高度
精 馏
实 际 塔 板 数
理论板数
反映分离任务的难易, 与设备型式无关
反映设备效能的高低
全塔效率
④塔板物料、热量衡算及传递速率的最终简化 引入理论板的概念及恒摩尔流假设使塔板过程的物料衡 算、热量衡算及传递速率最终简化为 物料衡算式
Vy n1 Lxn1 Vy n Lxn
相平衡方程
LL q F 以1kmol/h进料为基准，提馏段中的液体流量较精馏段的液 体流量增大的kmol/h数即为q值
L L qF
V V (1 q)F
I iF q I i
iF i I
q 1
L L qF
V V, L L
V V (1 q)F
a. 过冷液体进料 过冷液体温度低于泡点
I iF q I i
L L qF
V V (1 q)F
d.饱和蒸汽进料(露点进料) 饱和蒸汽的温度等于露点
iF I
q0
V V F
LL
e.过热蒸汽进料(过热蒸汽的温度高于露点)
iF I
q0
V V, L L
q cP (tF td ) rF

第五章 蒸 馏(distillation)
基本要求
1、掌握精馏原理和塔板数的计算 2、了解回流比对精馏操作的影响 3、了解精馏塔的基本结构和主要性能
重点
精馏原理、塔板数的计算；回流比对精馏的影响
难点
连续精馏的原理，传质的概念
§1.1 概 述
1．蒸 馏 通过加热造成气液两相物系，利用物系中各组 分挥发度不同的特性以实现分离的单元操作 传质（mass transfer）过程：物质在相间的 转移过程称为传质（分离）过程
L qF L qF W
x 'm
W L qF
W
xW
例题1-5
二、进料热状况：
(1)温度低于泡点的冷液体； (2)泡点温度的饱和液体； (3)温度介于泡点和露点之间的气液混合物； (4)露点温度的饱和蒸气； (5)温度高于露点的过热蒸气。
进料热状况影响L、L’及V、V ’之间的关系
（1）冷液进料： L’包括三部分: ①L;②F;③ 因 原 料 温 度 低 于 加料板上气液温度，故原料 进入加料板后将一部分从提 馏段上升蒸气冷凝下来
某组分在气相中的平衡分压与该组分在液相中
的摩尔分率之比
挥发度意义
vi
pi xi
某组分由液相挥发到气相中的趋势，是该组分 挥发性大小的标志
双组分理想溶液
vA
pA xA
pAo xA xA
pAo
vB
pB xB
pBo xB xB
pBo
☆相对挥发度定义
溶液中易挥发组分挥发度与难挥发组分挥发度之比
vA pA / xA
vB pB / xB
压强不高，气相遵循道尔顿分压定律
pyA / xA yA xB
pyB / xB yB xA