化工原理第十章 蒸馏
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化工原理蒸馏总结蒸馏是一种重要的化工分离技术,常常用于分离和纯化液体混合物中的组分。
在蒸馏过程中,混合物被加热,其中的组分以不同的速率蒸发并被收集。
本文将介绍蒸馏原理、种类、装置和操作技术。
一、蒸馏原理蒸馏原理是利用混合物中各组分的沸点差异进行分离。
具体而言,将混合物加热至其中一个或多个组分沸点时,该组分开始蒸发并进入凝集器,在凝集器内冷却后形成液体,蒸发过程通常在分馏塔中进行。
分馏塔通常采用返流方式,即收集在凝集器中的液体会回流至塔底,从而使组分蒸发和凝结的过程反复进行,提高分离效率和纯度。
二、蒸馏种类1.简单蒸馏:只有一次加热和凝结,适用于沸点差异较大的混合物。
简单蒸馏最常用于实验室中的小规模分离。
2.分批蒸馏:混合物被分成若干批加热,每一次仅收集沸点范围为数度的组分,适用于沸点接近或相同的混合物分离。
3.连续蒸馏:在分馏塔中设置多个板,将原液缓慢注入至塔顶,组分随着升降器在板面上不断地蒸发和凝结,最后被分离收集。
三、蒸馏装置1.简单蒸馏装置:包括加热器、蒸发瓶、冷却器和收集瓶。
3.连续蒸馏装置:包括塔体、加热炉、进料装置、平衡器、返流器、凝结器和收集器。
四、蒸馏操作技术1.操作前应根据混合物的性质和成分选择合适的分离方式、设备和操作条件,并检查设备的密封性能和安全装置。
2.加热速度应适宜,避免组分的猝发和塔内液面过高。
3.控制返流比,根据需要和塔板数调整返流量。
4.操作中应保持塔内压力稳定,以免影响组分蒸发和凝结速率。
5.根据需要调整塔的加热区温度,以提高蒸发速率和分馏效率。
总之,蒸馏是一种基本的化工分离技术,可以有效地分离有机混合物、水和溶剂等液体混合物中的组分,并可用于大规模产业生产和实验室小试。
因此,蒸馏技术的掌握是化工工作者必备的专业技能之一。
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 。
化工原理蒸馏精馏总结化工原理里的蒸馏精馏可太有意思啦!蒸馏和精馏呢,简单来说就是分离混合物的方法。
咱就想象一下,有一堆混在一起的东西,就像不同颜色的小珠子混在一个盒子里,我们要把它们分开,这时候蒸馏精馏就像一把神奇的小镊子,能把不同的“小珠子”挑出来。
蒸馏是利用混合物中各组分挥发性的差异。
比如说,有两种液体,一种特别容易变成气体,另一种没那么容易。
那我们就可以加热这个混合物,容易变成气体的那个组分就会先变成蒸汽飞出去。
就像一群小动物在一个屋子里,有个特别调皮的小动物,一加热就先跑出去了。
然后我们把这个蒸汽收集起来再冷却,就又变回液体啦,这样就初步实现了分离。
精馏可就更高级一点喽。
它是在蒸馏的基础上发展起来的。
精馏就像是给蒸馏盖了一座大楼,这座大楼有好多层呢。
在精馏塔里,有很多块塔板或者填料。
混合物在塔里一边上升一边进行多次的部分汽化和部分冷凝。
就像那些小珠子在一个有很多关卡的迷宫里,每经过一个关卡,就会被分得更开一些。
通过这个过程,我们就能把混合物分离得更彻底。
在实际的化工生产中,蒸馏精馏的应用超级广泛。
比如说石油化工,原油可是个超级复杂的混合物,通过蒸馏精馏就能把它分成汽油、柴油、煤油等等不同的产品。
这就像是把一个超级大的蛋糕切成一块一块不同口味的小蛋糕,满足不同的需求。
不过呢,蒸馏精馏也不是那么容易就能完全掌握的。
这里面有好多影响因素呢。
像操作压力、回流比这些东西。
操作压力要是变了,混合物的沸点也会跟着变,就像人在不同的海拔高度,感觉也不一样。
回流比呢,就像是在这个分离的游戏里,我们调整的一个规则。
回流比大一点或者小一点,分离出来的东西的纯度就会不一样。
在学习蒸馏精馏的时候,也有不少好玩的小窍门。
我们可以把那些复杂的公式想象成是在给这个分离游戏制定规则。
比如说那个精馏塔的操作线方程,就像是在告诉我们每个小珠子在塔里应该怎么跑的路线。
还有那些相平衡关系,就像是在说不同的小珠子在不同的环境下,它们之间是怎么相处的。
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。
化⼯原理试卷第⼗章蒸馏⼀、本章学习⽬的掌握固体物料的去湿⽅法,湿物料的⼲燥⽅法;会读湿空⽓的性质及湿度图;会计算⼲燥过程的物料衡算和热量衡算。
⼆、本章思考题1.何谓泡点、露点?对于⼀定的压⼒与组成,⼆者⼤⼩关系如何?2.双组分理想溶液的汽液两相达到平衡时,若已知平衡温度t 与液相组成χ,如何计算汽相组成y 与总压P?反之,若已知总压P 与汽相组成y ,如何计算平衡温度t 与液相组成χ?3.双组分理想溶液的相对挥发度a 如何计算? a 与什么因素有关? a 的⼤⼩对两组分的分离有何影响?4.如何应⽤平均相对挥发度a 表⽰平衡条件下的液相组成χ与汽相组成y 之间的关系?5.上、下相邻两层塔板的温度、液相组成及汽相组成有何不同?6.何谓恒摩尔流假设?其成⽴的条件是什么?在精馏塔计算中有何意义?7.精馏塔的进料状态有哪⼏种?他们对精馏段及提馏段的下降液体流量及上升蒸⽓流量有什么影响?8.操作线是表⽰哪⼀层塔板的汽相组成与哪⼀层塔板的液相组成之间的关系?操作线为直线的条件是什么?9.何谓塔顶液相回流⽐?何谓塔釜汽相回流⽐?他们的⼤⼩有什么联系?⽤什么关系式相互换算?10.如何⽤图解法计算理论板数,如何确定进料板位置?三、本章例题[例10-1]苯与甲苯的饱和蒸⽓压与温度的关系可⽤如下的安托尼⽅程表达。
试求含苯为0.25(摩尔分率)的苯与甲苯⼆元理想混合液在总压为125kPa 及4kPa 下的相对挥发度各为多少?安托尼⽅程苯2.2211215036.6log +-=*t p A甲苯 5.2191345079.6l o g +-=*t p B 式中 *p ——纯组分在系统温度下的饱和蒸⽓压,kPa ;t ——系统温度,℃。
解:⼆元理想溶液在相对挥发度为**/B A p p =α,⽽纯组分的饱和蒸⽓压为温度的函数,平衡温度与饱和蒸⽓压呈⾮线性关系,由于温度t 未知,故需采⽤试差法。
对于理想溶液,其上⽅各组分的平衡蒸⽓分压为:A A A x p p *=)1(**A B B B B x p x p p -==溶液上⽅的总压强为:)1(**A B A A B A t x p x p p p p -+=+=试差时,假设平衡温度t ,代⼊安托尼⽅程算出*A p 及*B p ,再代⼊总压t p 的⽅程,若算出的总压与给定的总压t p 相近,则假设的t 正确。
化工原理-第10章-气液传质设备知识要点用于蒸馏和吸收塔的塔器分别称为蒸馏塔和吸收(解吸)塔。
通称气液传质设备。
本章应重点掌握板式塔和填料塔的基本结构、流体力学与传质特性(包括板式塔的负荷性能图)。
1. 概述高径比很大的设备叫塔器。
蒸馏与吸收作为分离过程,基于不同的物理化学原理,但其均属于气液两相间的传质过程,有共同的特点可在同样的设备中进行操作。
(1) 塔设备设计的基本原则① 使气液两相充分接触,以提供尽可能大的传质面积和传质系数,接触后两相又能及时完善分离。
② 在塔内气液两相最大限度地接近逆流,以提供最大的传质推动力。
(2) 气液传质设备的分类① 按结构分为板式塔和填料塔② 按气液接触情况分为逐级式与微分式通常板式塔为逐级接触式塔器,填料塔为微分接触式塔器。
2. 板式塔(1) 板式塔的设计意图:总体上使两相呈逆流流动,每一块塔板上呈均匀的错流接触。
(2) 筛孔塔板的构造① 筛孔——塔板上的气体通道,筛孔直径通常为3~8mm 。
② 溢流堰——为保证塔板上有液体。
③ 降液管——液体自上层塔板流至下层塔板的通道。
(3) 筛板上的气液接触状态筛板上的气液接触状态有鼓泡接触、泡沫接触、喷射接触,比较见表10-1。
表10-1 气液接触状态比较项 目 鼓泡接触状态 泡沫接触状态 喷射接触状态 孔速很低 较高 高两相接触面 气泡表面 液膜 液滴外表面 两相接触量 少 多 多 传质阻力 较大 小 小 传质效率 低 高 高 连续相 液体 液体 气体 分散相 气体 气体液体适用物系重轻σσ<(正系统)重轻σσ>(负系统)工业上经常采用的两种接触状态是泡沫接触与喷射接触。
由泡沫状态转为喷射状态的临界点称为转相点。
(4) 气体通过塔板的压降 包括塔板本身的干板阻力(即板上各部件所造成的局部阻力)、气体克服板上充气液层的静压力所产生的压力降、气体克服液体表面张力所产生的压力降(一般较小,可忽略不计)。
化工原理学–蒸馏引言蒸馏是化工过程中常用的一种分离技术,通过对混合物进行加热使其产生蒸汽,再将蒸汽冷凝得到纯净物质的方法。
在化工领域,蒸馏广泛应用于石油和化学工业中,用于分离液体混合物中的组分。
蒸馏原理蒸馏是基于物质的不同沸点而进行的分离技术。
在一种混合物中,不同成分具有不同的沸点,通过加热可以将低沸点成分转变为蒸汽,然后再通过冷凝将蒸汽转变为液体,从而实现纯度较高的分离。
在蒸馏过程中,需要一个蒸馏塔来进行操作。
蒸馏塔通常由一个加热器、塔板和冷凝器组成。
混合物首先被加热,在塔板上产生蒸汽。
蒸汽在塔板上与冷凝液进行接触,使其冷凝并收集。
这样,高沸点成分留在塔板上,而低沸点成分则以蒸汽的形式进入上层。
通过逐层重复这个过程,可以实现对混合物中各成分的分离。
蒸馏的分类蒸馏可以根据不同的条件和原理进行分类。
常见的蒸馏方法包括常压蒸馏、减压蒸馏、真空蒸馏等。
1.常压蒸馏:常压蒸馏是在常压条件下进行的蒸馏过程。
常压蒸馏适用于沸点较低的液体混合物,其中低沸点成分可以轻松转化为蒸汽。
2.减压蒸馏:减压蒸馏是在降低环境压力的条件下进行的蒸馏过程。
通过降低环境压力,可以使高沸点成分在较低温度下转化为蒸汽,从而减少热量的需求。
3.真空蒸馏:真空蒸馏是在低于大气压的条件下进行的蒸馏过程。
真空蒸馏适用于高沸点液体或易分解的物质,可以避免在较高温度下进行加热,从而减少热敏感成分的损失。
蒸馏的应用蒸馏作为一种常用的分离技术,广泛应用于石油炼制、化学工业、食品工业等领域。
1.石油炼制:蒸馏在石油炼制过程中起到了至关重要的作用。
通过蒸馏,可以将原油中的各种成分分离出来,例如汽油、柴油、润滑油和残渣等。
这种蒸馏过程被称为石油精馏。
2.化学工业:在化学工业中,蒸馏被广泛用于分离和纯化化学品。
例如,通过蒸馏可以从反应产物中分离出目标产品,并去除杂质。
3.食品工业:蒸馏也在食品工业中得到应用。
例如,酿酒过程中的蒸馏可以用于分离酒精和水,从而提高酒精的浓度。
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。
p A=p A0x A (6-2)p B=p B0x B=p B0(1-x A) (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;x A 、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x1(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。
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。