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化工原理蒸馏
蒸馏是一种重要的化工分离方法，利用物质的不同挥发性使其分离纯化。
蒸馏过程中，液体组分根据其挥发性差异在加热的条件下先蒸发，然后再经过冷凝回收成液体。
在蒸馏过程中，会产生不同的馏分，从而实现物质的分离和纯化。
在蒸馏中，首先将混合物加热至使其中的较易挥发组分蒸发并进入冷凝器，然后通过冷却将其转化为液体并收集。
而不易挥发的组分则在蒸馏瓶中富集，进一步提高纯度。
这样通过连续蒸发和冷凝，直到从混合物中逐渐分离出所需的纯组分。
蒸馏技术在石油、化工、制药等领域具有广泛的应用。
例如在石油炼制过程中，原油经过初次蒸馏分离得到不同沸点范围的馏分，例如天然气、汽油、柴油、液化石油气等。
而在制药过程中，蒸馏被用来纯化药物原料以去除杂质。
蒸馏的效率取决于诸多因素，包括温度、压力、液体性质和设备设计等。
不同的物质对于温度和压力的要求也不同，因此需要根据实际情况进行调整。
同时，蒸馏设备的设计也会影响蒸馏效率，例如塔板和填料的选择。
总之，蒸馏是一种重要的化工分离技术，能够实现混合物中的组分分离和纯化。
它在石油、化工、制药等领域具有广泛应用，并且可以根据具体情况进行调整以达到最佳效果。
蒸 馏蒸馏操作是分离液体混合物或液态气体混合物的常用单元操作。
它是以液体混合中各组分在相同操作条件下沸点（挥发度）的不同为依据，通过加入热量或取出热量的方法,使混合物形成气、液两相系统，气、液两相在相互接触中进行热量、质量传递，使易挥发组分在气相中增浓，难挥发组分在液相中增浓，从而实现互溶液体混合物分离的方法称为蒸馏。
蒸馏操作的依据：液体混合物中各组分沸点（挥发度）的差异；分离的条件：必须造成气、液两相系统。
轻组分（易挥发组分）：液体混合物中沸点较低的组分容易汽化，称为轻组分。
重组分（难挥发组分）：沸点较高的组分不易汽化，称为重组分。
馏出液：蒸馏所得到的蒸气冷凝后生成的液体称为馏出液。
馏出液中，轻组分的浓度较高。
残液（釜液）：残留的液体称为残液。
残液中，重组分的浓度较高。
例如：在常压下，苯的沸点是80.1℃，甲苯的沸点是106℃，将苯和甲苯的混合液进行蒸馏时，苯是易挥发组分或轻组分，甲苯是难挥发组分或重组分，馏出液中：含高浓度的苯；残液中：含高浓度甲苯使苯和甲苯的混合液得以分离。
根据蒸馏操作的不同特点，蒸馏可以有不同的分类方法。
① 按蒸馏操作方式分类：可分为简单蒸馏、精馏和特殊精馏。
简单蒸馏适用于易分离物系或对分离要求不高的场合；精馏适用于难分离物系或对分离要求较高的场合；特殊蒸馏包括水蒸气蒸馏，恒沸蒸馏，萃取蒸馏，特殊精馏适用于普通精馏难以分离或无法分离的物系。
工业生产中以精馏的应用最为广泛。
② 按操作流程分类：可分为间歇蒸馏和连续蒸馏。
间歇蒸馏多应用于小规模生产或某些有特殊要求的场合。
工业生产中多处理大批量物料，通常采用连续蒸馏。
③ 按物系中组分的数目分类：可分为双组分蒸馏和多组分蒸馏。
工业生产以多组分蒸馏最为常见。
④ 按操作压强分类：可分为常压蒸馏、减压蒸馏和加压蒸馏。
工业生产中一般多采用常压蒸馏。
对在常压下物系沸点较高或在高温下易发生分解、聚合等 易变质的物系，常采用减压蒸馏。
对常压下物系的沸点在室温以下的混合物或气态混合物，则采用加压蒸馏。
谭天恩版化工原理第十章蒸馏复习题一．填空题1.蒸馏是分离的一种方法，其分离依据是混合物中各组分的，分离的条件是。
答案:均，挥发性差异，造成气液两相系统（每空1分，共3分）2.在t-x-y图中的气液共存区内，气液两相温度，但气相组成液相组成，而两相的量可根据来确定。
答案: 相等，大于，杠相液体混合物杆规则（每空1分，共3分）3.当气液两相组成相同时，则气相露点温度液相泡点温度。
答案:大于（每空1分）4.双组分溶液的相对挥发度α是溶液中的挥发度对的挥发度之比，若α=1表示。
物系的α值愈大，在x-y图中的平衡曲线愈对角线。
答案:易挥发组分，难挥发组分，不能用普通蒸馏方法分离远离（每空1分，共4分）5.工业生产中在精馏塔内将过程和过程有机结合起来而实现操作的。
而是精馏与普通精馏的本质区别。
答案:多次部分气化，多次部分冷凝，回流（每空1分，共3分）6.精馏塔的作用是。
答案:提供气液接触进行传热和传质的场所。
（2分）7.在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为，其作用是；加料板以下的塔段（包括加料板）称为________，其作用是。
答案:精馏段（1分）提浓上升蒸汽中易挥发组分（2分）提馏段提浓下降液体中难挥发组分（2分）（共6分）8.离开理论板时，气液两相达到状态，即两相相等，____互成平衡。
答案: 平衡温度组成（每空1分，共3分）9.精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因有（1）和（2）。
答案: 塔顶易挥发组分含量高塔底压力高于塔顶（每空2分，共4分）10. 精馏过程回流比R 的定义式为 ；对于一定的分离任务来说，当R=时，所需理论板数为最少，此种操作称为 ；而R= 时，所需理论板数为∞。
答案:R= DL ∞ 全回流 R min （每空1分，共4分） 11. 精馏塔有 进料热状况，其中以 进料q 值最大，进料温度____泡点温度。
答案: 五种 冷液体 小于（每空1分，共3分）12. 某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于____，馏出液流量等于 ，操作线方程为 。
化工原理蒸馏
蒸馏是一种常用的分离技术，在化工工艺中广泛应用。
它通过利用液体混合物的不同沸点差异，将液体混合物分离成组成相对纯净的组分。
蒸馏过程中，液体混合物首先被加热至使得其中组分开始蒸发。
蒸气进入蒸馏塔，通过与冷凝在塔顶的冷却介质接触，发生冷凝，而后与塔内回流液体混合物进行质量和热量的交换。
这种热量和质量的交换使得高沸点组分向下方下降，而低沸点组分则向上升腾。
在蒸馏塔的上部，收集到的冷凝液体称为顶产物，中间的蒸馏液称为塔底产物。
通过逐步加热混合物，我们可以连续地收集不同沸点组分，并达到分离的目的。
在进行蒸馏操作时，需要考虑几个重要因素。
首先是选择适当的塔设计。
蒸馏塔的设计取决于混合物的性质和所需分离的组分。
其次是控制好供热的方式和力度，以确保达到适当的沸点差，使得分离过程更为高效。
此外，在实际操作过程中，还需要对蒸馏塔进行不断的操作和参数调整，以达到最佳的分离效果。
蒸馏作为一种常用的分离技术，在石油、化工等行业得到广泛应用。
通过蒸馏可以分离出石油中的汽油、柴油等燃料，也可以分离出化学反应中产生的不同组分。
不仅如此，蒸馏还可用于酒精的提取、水的纯化等领域。
总之，蒸馏是一种重要的分离技术，通过利用液体混合物的沸点差异，实现组分的有效分离。
在化工工艺中的广泛应用使得蒸馏具有重要的实际意义和理论价值。
蒸馏的原理与应用蒸馏是一种将混合物分离成纯度较高的组分的方法。
这种方法可以分离两种或多种挥发性物质，其原理是将混合物加热至一定温度，使其中的一种物质蒸发，然后将蒸汽冷凝成液体。
其余未蒸发的物质仍然存在于混合物中。
这种方法利用了不同化学物质的沸点不同，从而实现了组分的分离。
1. 蒸馏的原理蒸馏的原理是基于化学物质的沸点差异，即各种液体物质的沸点不同。
在液体混合物中，如果将其中一种液体加热到其沸点，这种液体将气化成蒸汽，并进入蒸馏装置。
随后，这个蒸馏装置通过冷却至低于气态液体的沸点以冷凝蒸汽形成液体再将其收集。
对于几乎相同沸点的液体，实现分离通常需要多次蒸馏。
2. 蒸馏的应用蒸馏技术广泛应用于化学、石油、制药、食品等行业，用于各种化学物质的提纯和分离。
以下是几个常见的应用：2.1 石油提炼蒸馏是石油提炼中最常用的方法之一。
石油是由各种含碳化合物组成的混合物，它们的沸点范围广泛，因此应用蒸馏将石油进行分离。
石油在天然状态下是液体，当加热至沸点时，不同的组分开始分离。
这通常通过异构体的沸点差异实现。
例如，汽油是由碳链较短的烃组成的，燃料油是由碳链较长的烃组成的，而沥青则是由最长碳链的烃组成的。
2.2 制药在制药行业中，蒸馏被广泛应用于提取药物中的活性成分。
对于某些天然植物提供重要药用成分的植物提取物、需要对药物进行提取富集或提纯时，通常会使用蒸馏法。
某些药物成分的沸点往往较低，必须短时间内制备，这种情况下，短路径蒸馏技术，例如“托尔列耶夫蒸馏”就被广泛应用。
2.3 食品制造业除了提取药物，蒸馏技术也广泛应用于饮料和食品的生产过程中，一些饮料制造商使用蒸馏水代替普通自来水。
蒸馏水去除了所有有害物质和矿物质，因此具有纯净度高的特点。
食品加工行业将蒸馏应用于香精、调味品和爆米花等物质的提取和分离。
总结：蒸馏技术各行各业广泛应用，可用于从石油中提炼出各种成分、从植物中提取药用成分和精细加工饮料和食品等行业。
使用蒸馏技术提取的产品通常具有理想的纯度和质量，因此蒸馏技术对各行各业都具有重要意义。
第十章 蒸馏1.解：以第二组数据做典型计算：84.478.2749.134;915.033.10169.039.134;69.078.2739.13478.2733.101000000====⨯===--=--=BA A BA Bpp P x p y p p p P x α各组数据计算结果如下表：424.47970.30771===∑=i im αα２.解:（1）溶液开始沸腾的温度为371K ，瞬间蒸汽组成为0.82；（2）当溶液加热到380K 时，体系呈气液平衡状态，液相组成为0.32，汽相组成为0.67； （3）当溶液加热到388K 时，溶液完全汽化为蒸汽，其液相组成为0.195； （4）应将温度控制371K～388K 之间，才能使溶液得到初步分离。
3.解:（1）0503.0927.95783.4783.4=+=A x223.324.22010835.1206898.624.22035.1206898.6lg 0=+-=+-=t p A mmHg p A 3.16700=⇒mmHg p t p B B 55.7088504.258.21910894.1343953.658.21994.1343953.6lg 00=⇒=+-=+-=该体系为理想物系，则：mmHgp p P mmHg x p p mmHg x p p B A B B B A A A 93.75691.67202.8491.672)0503.01(55.708;02.840503.03.167000=+=+=∴=-⨯===⨯==(2) P p y A A /= = 84.02 / 756.93 = 0.111 (3) 当P =500 mmHg, A y = 0.55时，000000000500500BA B A BA BA A A AA p p p p p p p P Pp P x p P p y --==--===首先取不同温度，用安托因公式计算出对应的p A 0、 p B 0，再以上述露点方程计算出y A ，当y A =0.55时，对应温度即为所求温度。
由右表可看出此温度约为83.7℃；与此蒸汽呈平衡的液相组成为：324.01.84950055.000=⨯===AA A A A p P y p p x4.解：（1）已知 36.0,5.0==W F x x ，平衡蒸馏就是液体的一次部分汽化，其汽相组成为： 5485.036.016.1136.016.2)1(1=⨯+⨯=-+=W W D x x y αα以1kmol 进料为计算基准，F = 1kmolkmol D x y x x F D W D W F 743.036.05485.036.05.0=--=⇒--= (2) 如改为简单蒸馏，则 x 1 = 0.5，x 1 = 0.36，仍以1kmol 进料为计算基准，W 1 = 1kmol,由式（10.3-11）得：626.0525.036.0475.05.0525.0475.01475.0744.05.0136.01ln 16.236.05.0ln 116.211ln11ln ln 11ln22112122122121=⨯-=-==-=-=⇒==⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+-=D x W x W x W W D kmol W W x x x x W W D αα5.解：（1）塔顶产品量为：D f a a a D /062.0= = 0.62×3500×0.3 / 0.92 = 707.61 kg/h 塔底残液量为：a a a D F W --= = 3500-707.61 =2792.4 kg/h 143.04.279292.096.7073.03500=⨯-⨯=-=aDa f a W W a D a F a(2) 25.0152/7.8576/3.1476/3.14;958.0152/876/9876/92=+==+=W D x x152042.076958.0⨯+⨯=D M =79.19 kg/kmolw M = 0.25×76 + 0.75×152 = 133 kg/kmolD a M D D /= =707.61 / 79.19 = 8.93 kmol/h∴ L = RD = 2.8×8.94 = 25.03 kmol/h =25.03×79.19 =1982.13 kg/h 93.3393.88.3)1()1('=⨯=+=--=D R F q V V kmol/h又 由CS 2—CCl 4系统的平衡数据查得，当 25.0=W x 时，4921.0=w y则 'n M = 0.4921×74 + 0.5079×152 = 113.6 kg/kmol ∴ 9.38536.11392.33'=⨯=a V kg/h6.解：（1）已知： D = 1500×0.9 / 46 + 1500×0.1 / 18 = 37.68 kmol/h 40.018/3746/6346/63779.018/1046/9046/90=+==+=f D z x∴ hkmol D F W h kmol z Dx F f D /98.3768.3766.75;/66.754.097.0779.068.37=-=-==⨯⨯==η(2) 由乙醇——水系统的平衡数据知，塔顶回流液为泡点溶液（77.9%的乙醇水溶液的泡点为78.3℃）∴ D R V )1(+= = 3.3 × 37.68 = 124.34 kmol/h7.解： z f = 0.3 , 泡点温度t b =61℃，当溶液在20 ℃时，为冷液进料状态，有附录查得丙酮和水的有关物理性质为：C pA ≈136.3kJ/kmol.K ，γA =30334kJ/kmol ； C pB ≈75.36kJ/kmol.K ， γB =40644kJ/kmol;则：)1(f pB f pA pm z C z C C -+= = 136.3×0.3 + 75.36×0.7 = 93.64 kJ/kmol.K )1(f B f A m z z -+=γγγ = 30334×0.3 + 40644×0.7 = 37551 kJ/kmol1.137551)2061(64.9337551)(=-+=-+=--=m F b pm m L V F V t t C I I I I q γγ若为饱和溶液进料，I F = I L , q = 1；若为饱和气体进料，I F = I V , q = 08.解：精馏段操作线方程为：y = 0.714x + 0.274，由点（0.96，0.96）、（0，0.274）做出操作线； 冷液进料时，q =1.1，q 线方程为： y = 11x – 3 由点(0.3，0.3)、（0.364，1）做出q 线（如右图）；由图可读出，其气液相组成为32.0;49.0==F F x y饱和溶液进料，q = 1， 3.0==F F z x ；F y = 0.475,饱和蒸汽进料q =0， 031.0;3.0===F F F x z y9.解：∵ R / (R+1) = 0.76 ∴ R = 3.17958.023.076.0=+=D D D x x x02.02.1-=W W x x 1.0=W x又 q =1, F F z x = y F = 0.76x F + 0.23y F = 1.20x F – 0.02 10.解：（1） R / (R+1) = 0.75 ∴ R = 2.5； （2）83.02075.075.0=+=D D D x x x ；（3）q / (q -1) = -0.5 q = 0.5 / 1.5 =1 /3, q<0<1, 进料状态为汽液混合物；（4）2075.075.0+=x y66.05.0+-=x y(5) q 线方程: 66.05.0+-=d d x y 平衡线方程: ddd d d x x x x y 5.115.2)1(1+=-+=αα由q 线方程和平衡线方程得: 512.0,296.0==d d y x∴ 7.147.1/5.2/47.1296.0512.0512.083.0min min ==⇒=--=--=R R x y y x R d d d D 11.解：62.196.0min =--=--=dd d d d d D x y y x y y x Rddd d d x x x x y 1.111.2)1(1+=-+=ααx d 、y d 也是q 线上的一点，满足q 线方程，即 0.664 = 0.482q /(q-1) – 0.44 / (q-1)813.0482.0664.044.0664.0=--=q , 0 < q <1，为汽液混合物进料。
12.解：（1）由q 线方程： 2.15-=d d x y 和平衡关系： ddd d d x x x x y +=-+=12)1(1αα联解得最小回流比时精馏段操作线与平衡线的交点坐标：x d = 0.342, y d =0.51 则 02.468.25.168.2342.051.051.096.0min =⨯=⇒=--=--=R x y y x R d d d D∴ 精馏段操作线方程 191.08.002.596.002.502.411+=+=+++=x x R x x R R y D （2）∵q 线方程过（z F , z F ）点，则有z F = 5z F -1.2 ,由此得到进料组成为：z F = 0.3； 由物料衡算： F = D + 150 (1) 0.3F = 0.96D + 6 (2) 联解（1）、（2）式得： D = 59 kmol/h F = 59 + 150 = 209 kmol/h (3) h kmol RD L /2.2375902.4=⨯==2.151=⇒=-q q q两式联解得： x F = 0.568, y F = 0.662两式联解得： x F = 0.362, y F = 0.479提馏段操作线方程 WqF L Wx x W qF L qF L y W-+--++=4.34804.015015020902.42.23720902.42.237⨯--⨯+⨯+=x = 0175.009.3-=x 13.解：由已知条件得精馏段操作线方程：y n+1 = 0.713x n + 0.282第n 板： 1*1,++--=n n n n n mV y y y y E y n+1 = 0.713×0.63 + 0.282 = 0.731; y n = 0.713×0.7 + 0.282 = 0.7818085.063.048.1163.048.2*=⨯+⨯=n y ， ∴ 638.0731.08085.0731.0781.0,=--=n mV E同理：635.059.07.063.07.059.0781.048.148.2781.0**11,=--==⨯-=--=--n nn nn n mL x x x x x E第n+1板： 2*1211,+++++--=n n n n n mV y y y y E y n+2 = 0.713×0.54 + 0.282 = 0.667831.0667.0744.0667.0731.0=--=744.054.048.1154.048.2*1=⨯+⨯=+n y 682.0498.063.054.063.0498.0732.048.148.2732.0*1*111,=--==⨯-=--=++++n n n n n n mL x x x x x E14.解：（1）h kmol x Fz D DF /13.3693.03510096.0=⨯⨯=⋅=η（2）W = F – D = 100 – 36.13 = 63.87 kmol/h,022.087.6393.013.3635100=⨯-⨯=-=WDx Fz x D F W与x w 呈平衡的气相组成y w 为：145.0022.054.61022.054.7)1(1=⨯+⨯=-+=w W W x x y αα塔釜以上第一块理论板为提馏段，由提馏段操作线方程：0954.0676.10149.0145.0145.00149.0676.152.94022.087.6387.6339.1581002113.3631111=+=∴=-=⨯--⨯+⨯=-+--++=----W W W W W W x x x W qF L Wx x W qF L qF L y15.解：(1) 938.018/158/9958/99,275.018/4558/5558/55=+==+=D F x z072.02345.01275.02.02.02.0=-⨯=-=⇒=D F Fz x Fz Wx F W FW2345.0938.0275.08.08.0275.0938.0=⨯=⇒==F D F D Fz Dx F D(1.1)求R min 、R ：在图上标出x D 、z F 、x W 、做出q 线（0.275，0.275），q / (q-1) = ∞做R min 线：此情况为精馏段操作线先与平衡线相切后再交于q 线，由左上图读出：72.0,275.0===d F d y z x49.0275.072.072.0938.0min =--=--=d d d D x y y x R ， R = 1.7×0.49 =0.833 （1.2）做出精馏段操作线：)1/(+R x D =0.938 / 1.833 = 0.512，由两点做出，（0.934，0.934），（0，0.512） （1.3）做出提馏段操作线：由精馏段操作线与q 线的交点及（0.072，0.072）得到。
