第7章蒸馏

第一节 石油及其馏分的气液平衡
一、气一液相平衡及相平衡常数 热力学第二定律指出：处在相同的温度和压力下的多相体系，其 平衡条件是各相中每一个组分的化学位相等。对于气一液平衡体系： μiv=μiL 由于恒温下逸度fi与化学位μi存在着如下的关系：dμi =RTlnfi 故可导出，fiv=fiL (7-3) (1)当气相和液相都是理想溶液时，按路易士一兰道尔定则, fiv= fiv0yi fiL= fiL0xi 式中fiv0——在体系平衡温度和压力下，纯组分i呈气态时的逸度； fiL0——在体系平衡温度和压力下，纯组分i呈液态时的 逸度，在压力不太高时，等于纯组分i在体系温度及其饱和蒸气压力 下的气态逸度。 因此，在体系达到相平衡时，其气一液关系可写成： fiv0yi= fiL0xi (7—6)
3．K值的内插和外延
会聚压是混合物组成和温度的 函数，因此，在一定的温度下，会 聚压被看成表示混合物特性的一个 因数，它在一定程度上反映了混合 物各组分之间的相互影响。据此， 我们可以利用会聚压作为一个参数， 对按理想溶液计算的相平衡常数进 行校正，以求取非理想溶液的相平 衡常数。 要精确求定会聚压的数值是相 当困难的，通常采用经验方法。得 到了会聚压以后，对相平衡常数进 行校正的方法也各有不同。具体的 方法可参阅有关文献。 会聚压法包含大量比较复杂的 图表，比较麻烦，只适于手工计算 ；此法的精确度也不是很高，这些 是本法的局限性所在。
对于非理想溶液，fiL=γiLfiL0xi，其中γiL为组分i在液相溶液中的活度系数。 在气一液传质过程中，气一液相平衡常数K的应用极为广泛。 Ki=yi/xi pyi=pi0xi Ki=yi/xi=pi0/p
相平衡常数常用一些经验方法来求取相平衡常数。 1．P——T——K列线图法 P-T-K列线图，反映了相平衡常数与压力和温度的关系。此法求得的 相平衡常数值只是温度和压力的函数，而与混合物的组成无关。此法只 适用于气相和液相都是理想溶液的体系。此法的精确度虽然不是很高， 但对一般工程计算是适用、简捷，类似的图表为数不少，可以参阅有关 书刊文献。 2．会聚压法

第7章 吸收与蒸馏7.1 主要公式 传质学基础 7.1.1费克定律dzdc D J AABA −= （7-1）dzdc D J BBAB −= （7-1a ） 式中：-分别为A ，B 组分在z 方向上的扩散通量，kmol/（m B A J J ,2•s ）； BA AB D D ,-分别为A ，B 组分的扩散系数，m 2/s ；dzdc dz dc BA ,-分别为A ，B 组分的浓度梯度，kmol/（m 3•m ）。

7.1.2 稳定分子扩散速率 1) 等摩尔逆向扩散气相内 RTzp p D N A A A )(21−= （7-2）液相内 zc c D N A A A )(21−=（7-3）式中： —物质A 的传质速率，kmol/（m A N 2•s ）； z —1，2两截面之间的扩散距离，m ； D —物质A 在混合物中的扩散系数，m 2/s ；21,A A p p —分别为A 在截面1和截面2处的分压，kPa ； 21,A A c c —分别为A 在截面1和截面2处的量浓度，kmol/m 3；R 为通用气体常数，R=8.314kJ/(kmol.K)。

2) 单向扩散 气相内 1212B B A A A p p Ln RTz Dp p p p p Ln RTz Dp N =−−=(7-4) 或)(21A A BmAp p RTzp DpN −=(7-4a)液相内1212B B A A A c c Ln z Dc c c c c Ln z Dc N =−−=（7-5）或)(21A A BmA c c zc DcN −=(7-5a) 式中: p -混合气体的总压强,kPa;Bm p -1,2两截面上停滞组分B 分压的对数平均值, kPa;其计算式为:1212B B B B Bm p p Ln p p P −=(7-6) c -溶液的总量浓度,kmol/m 3;Bm c -1,2两截面上停滞组分B 浓度的对数平均值, kmol/m 3;其计算式为:1212B B B B Bm c c Ln c c c −=（7-7） 7.1.3 扩散系数1) 气相中的扩散系数2300)()(T Tp p D D ××= (7-8)式中:-在绝对压强,绝对温度下的扩散系数;0D 0p 0T D -在绝对压强p ,绝对温度T 下的扩散系数。

第六章 吸收习题参考答案（注：红色字体标注部分对教材所给答案进行了修正，请核查）【6-1】 含有8%（体积分数）22C H 的某种混合气体与水充分接触，系统温度为20℃，总压为101.3kPa 。

试求达平衡时液相中22C H 的物质的量浓度。

解：混合气体按理想气体处理，则22C H 在气相中的分压为101.30.088.104p p y kPa kPa ==⨯=总22C H 为难溶于水的气体，故气液平衡关系符合亨利定律，并且溶液的密度可按纯水的密度计算。

查得20℃水的密度为ρ=998.23/kgm 。

由 *Ac Hp =， SH EM ρ=故 *ASpc EM ρ=查表8-1可知，20℃时22C H 在水中的亨利系数E=1.23⨯510kPa ，故 *333A5998.28.104/ 3.65410/1.231018c kmol m kmol m -⨯==⨯⨯⨯ 【6-2】 总压为101.3 kPa ，温度为20 ℃的条件下，使含二氧化硫为3.0％（体积分数）的混合空气与含二氧化硫为3503/gm 的水溶液接触。

试判断二氧化硫的传递方向，并计算以二氧化硫的分压和液相摩尔分数表示的总传质推动力。

已知操作条件下，亨利系数E=3.55310⨯kPa ，水溶液的密度为998.2kg/3m 。

解：由道尔顿分压定律101.30.03 3.039p p y kPa kPa ==⨯=总液相摩尔分数为（溶液近似按纯水计算）：0.35640.0000986998.218x ==稀溶液符合亨利定律，所以：*33.55100.00009860.35p Ex kPa ==⨯⨯=p ＞p *，二氧化硫由气相向液相传递，进行吸收过程。

用气相分压表示的总推动力为：3.0390.35 2.689p p kPa *-=-=与气相浓度相平衡的液相平衡浓度：33.0390.0008563.5510p x E *===⨯ 用液相摩尔分数表示的总推动力为：0.0008560.00009860.0007574x x *-=-=【6-3】 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气的2CO ，空气中2CO 的体积分数为8.5%，操作条件为15℃、405.3kPa ，15℃时2CO 在水中的亨利系数为1.24510⨯kPa ，吸收液中2CO 的组成为411.6510x -=⨯。

高中化学必修一蒸馏教案
一、教学内容：
1. 蒸馏的概念
2. 蒸馏的原理
3. 蒸馏的种类
4. 蒸馏的应用
二、教学目标：
1. 掌握蒸馏的基本概念和原理；
2. 理解蒸馏的种类和应用；
3. 能够实际操作进行蒸馏实验。

三、教学过程：
1. 导入：介绍蒸馏的概念和重要性。

2. 讲解蒸馏的原理和操作步骤。

3. 展示蒸馏的实际操作过程。

4. 学生实地操作蒸馏实验。

5. 总结并讨论蒸馏实验的结果。

6. 结束：布置课后作业。

四、教学重点和难点：
重点：蒸馏的原理和操作步骤。

难点：掌握蒸馏实验的操作技巧和注意事项。

五、教学辅助手段：
1. 实验室设备：酒精灯、试管、冷凝管等。

2. 蒸馏实验演示视频。

3. 相关实验材料和化学试剂。

六、教学评价：
1. 学生通过蒸馏实验的操作和观察，掌握了蒸馏的原理和应用。

2. 学生能够准确描述和解释蒸馏的过程。

3. 学生理解蒸馏在生产和实验中的重要性。

七、课后作业：
1. 撰写蒸馏实验报告。

2. 查阅相关资料，探讨蒸馏的进一步应用。

3. 准备下节课的预习内容。

八、教学反思：
蒸馏实验是化学课程中的基础实验之一，通过这次实验，学生不仅能够掌握蒸馏的基本原理和技术，还能够培养实验操作能力和科学态度。

在今后的实验教学中，可以结合更多生活和工业中的实际案例，使学生更好地理解蒸馏的应用和意义。