化工原理第六章蒸馏
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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。
第六章蒸馏相平衡【6-3】甲醇(A)-丙醇(B)物系的汽液平衡服从拉乌尔定律。
试求:(1)温度80℃t =、液相组成.05x =(摩尔分数)时的汽相平衡组成与总压;(2)试求总压为.10133kPa 、液相组成.04x =(摩尔分数)时的汽液相平衡温度与汽相组成;(3)液相组成.06x =、汽相组成.084y =时的平衡温度与总压。
组成均为摩尔分数。
用Antoine 方程计算饱和蒸气压(kPa)甲醇.lg ..15749971973623886A p t =-+ 丙醇.lg .137514674414193B p t =-+式中t 为温度,℃。
解(1) 80℃t =时,..1811,5093A B p kPa p kPa==BA Bp p x p p -=-总压()() ....18115093055093116A B B p p p x p kPa=-+=-⨯+=汽相组成 (181105)0781116A p x y p ⨯=== (2)已知..10133,04,求、p kPa x x y==.10133p kPa =时,甲醇沸点为64.7℃,丙醇沸点为97.2℃,所求汽液相平衡温度必在64.7℃与97.2℃之间。
假设75℃t =计算.1511,41A B p kPa p kPa == 液相组成....1013341054804151141B A Bp p x p p --===>--计算的x 值大于已知的x 值,故所假设的温度t 偏小,重新假设大一点的t 进行计算。
将3次假设的t 与计算的x 值列于下表,并在习题6-3附图1上绘成一条曲线,可知.04x =时的平衡温度.795℃t =。
习题6-3附表计算次数第一次第二次第三次假设/t ℃758085x0.5480.3870.252习题6-3附图1.795℃t =时,.1779A p kPa= 汽相组成.. ..177904=070210133A p x y p ⨯==(3)已知..06,084,求,x y t p==计算().(.) .().(.)1084106351061084AB p y x x y p --===-- 待求的温度t ,就是/.35A B p p =时的温度,用试差法计算。
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。
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:均相液体混合物,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 。