化工原理蒸馏ppt
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第五章蒸馏化工生产中所处理的原料、中间产物、粗产品等几乎都是由若干组分所组成的混合物,而且其中大部分是均相物系。
生产中常需要将这些混合物分离成为较纯净或几乎纯态的物质(组分)。
对于均相物系,必须要造成一个两相物系,才能将均相混合物分离,并且是根据物系中不同组分间的某种物性的差异,使其中某个组分或某些组分从一相向另一相转移以达到分离的目的。
通常将物质在相间的转移过程称为传质过程或分离操作。
化学工业中常见的传质过程有蒸馏、吸收、萃取及干燥等单元操作。
蒸馏就是藉液体混合物中各组分挥发性的差异而进行分离的一种操作。
蒸馏这种操作是将液体混合物部分气化,利用其中各组分挥发度不同的特性来实现分离的目的。
这种分离操作是通过液相和气相间的质量传递来实现的。
通常,将沸点低的组分称为易挥发组分,沸点高的组分称为难挥发组分。
蒸馏过程可以按不同方法分类:按操作流程可分为间歇和连续蒸馏;按蒸馏方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏(闪蒸)、精馏和特殊精馏等;按操作压强可分为常压、加压和减压精馏;按待分离混合物中组分的数目可分为两(双)组分和多组分精馏。
第一节双组分理想溶液的气液平衡蒸馏是气液两相间的传质过程,因此常用组分在两相中的浓度(组成)偏离平衡的程度来衡量传质推动力的大小。
传质过程是以两相达到相平衡为极限的。
由此可见,气液相平衡关系是分析蒸馏原理和进行设备计算的理论基础。
5—1—1 拉乌尔定律和相律一、拉乌尔定律根据溶液中同分子间与异分子间的作用力的差异,可将溶液分为理想溶液和非理想溶液两种。
实验表明,理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律,即:(5—1)(5—1a)式中p ——溶液上方组分的平衡分压,Pa;p0——同温度下纯组分的饱和蒸汽压,Pa,x——溶液中组分的摩尔分率。
(下标A表示易挥发组分、B表示难挥发组分)为简单起见,常略去上式中的下标,习惯上以:x表示液相中易挥发组分的摩尔分率,以(1-x)表示难挥发组分的摩尔分率;y表示气相中易挥发组分的摩尔分率,以(1-y)表示难挥发组分的摩尔分率。
第六章蒸馏蒸馏定义:蒸馏分类:易挥发组分难挥发组分有回流蒸馏(精馏)无回流蒸馏:简单蒸馏(间歇操作)平衡蒸馏(连续操作)特殊蒸馏:萃取蒸馏、恒沸蒸馏按操作压力可分为加压、常压和减压蒸馏两组分精馏和多组分精馏第一节双组分溶液的气液相平衡一、溶液的蒸汽压与拉乌尔定律纯组分的蒸汽压与温度的关系:拉乌尔定律:在一定温度下,理想溶液上方气相中任意组分的分压等于纯组分在该温度下的饱和蒸气压与它在溶液中的摩尔分数的乘积。
pA=p A0x A(6-2)pB=p B0x B=p B0(1-xA) (6-3)式中p A、p B——溶液上方A,B组分的平衡分压,Pa;p0——在溶液温度下纯组成的饱和蒸汽压,随温度而变,其值可用安托尼(Antoine)公式计算或由相关手册查得,Pa;xA、x B——溶液中A,B组分的摩尔分数。
二、理想溶液气液平衡(一)t-y-x图1.沸点-组成图(t- x- y图)(1)结构以常压下苯-甲苯混合液t- x- y图为例,纵坐标为温度t,横坐标为液相组成x A和汽相组成y A(x,y均指易挥发组分的摩尔分数)。
下曲线表示平衡时液相组成与温度的关系,称为液相线,上曲线表示平衡时汽相组成与温度的关系,称为汽相线。
两条曲线将整个t- x- y图分成三个区域,液相线以下称为液相区。
汽相线以上代表过热蒸汽区。
被两曲线包围的部分为汽液共存区。
t- x- y图数据通常由实验测得。
对于理想溶液,可用露点、泡点方程计算。
(2)应用在恒定总压下,组成为x,温度为t1(图中的点A)的混合液升温至t2(点J)时,溶液开始沸腾,产生第一个汽泡,相应的温度t2称为泡点,产生的第一个气泡组成为y1(点C)。
同样,组成为y、温度为t4(点B)的过热蒸汽冷却至温度t3(点H)时,混合气体开始冷凝产生第一滴液滴,相应的温度t3称为露点,凝结出第一个液滴的组成为x 1(点Q)。
F 、E 两点为纯苯和纯甲苯的沸点。
图 苯-甲苯物系的t - x - y 图 图 苯-甲苯物系的y - x 图应用t - x - y 图,可以求取任一沸点的气液相平衡组成。