化工原理:10_3双组分连续精馏的计算
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第1章 蒸馏符号:1.英文字母:D ——塔顶产品(馏出液)流量,kmol/h L ——塔内下降的液体流量,kmol/h V ——上升蒸气的流量,kmol/h 2.上标:°——纯态* ——平衡状态 '——提馏段一、 概述1. 易挥发组分(轻组分):沸点低的组分难挥发组分(重组分):沸点高的组分 2. 传质过程(分离操作):物质在相间的转移过程。
3. 蒸馏:将液体混合物部分气化利用各组分挥发度不同的特性达到分离的目的。
分类:(1)操作流程:①间歇蒸馏 ②连续蒸馏 (2)蒸馏方式:①简单蒸馏②平衡蒸馏(闪蒸) ③精馏:(有回流)较难分离 ④特殊精馏:很难分离(3)操作压力:①常压蒸馏②减压蒸馏:Ⅰ、沸点较高 Ⅱ、热敏性混合物 ③加压蒸馏:常压下的气态混合物(4)组分的数目:①两组分精馏②多组分精馏:工业生产中最为常见二、 两组分溶液的气液平衡(一) 两组分理想物系的气液平衡1. 相律(1) 平衡物系中的自由度数、相数及独立组分数间的关系。
(2) F=C-φ+2(2:外界只有温度&压力2个条件可影响物系的平衡状态) 2. 两组分理想物系的气液平衡函数关系(气液相组成与平衡温度间的关系) 理想物系:①液相为理想溶液。
②气相为理想气体。
(1) 用饱和蒸气压&相平衡常数表示的气液平衡关系 1) 拉乌尔定律理想溶液上方的平衡分压:p A =p A °x Ap B =p B °x B =p B °(1-x A ) 溶液沸腾时:p=p A +p B联立:x A =p-p B °p A °-p B ° →泡点方程:气液平衡下液相组成与平衡温度间的关系x B =1-x A}较易分离或分离要求不高}原理、计算无本质区别2) 道尔顿分压定律(外压不太高时,平衡的气相可视为理想气体) y A =p Apy A =p A °p x A →露点方程:气液平衡时气相组成与平衡温度间的关系 y B =1-y A(2) 用相对挥发度表示的气液平衡关系 1) 挥发度υ(与温度有关):υA =p Ax AυB =p Bx B理想溶液:υA =p A °;υB =p B °2) 相对挥发度α(溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比):α=υA υB = p Ax A p Bx B若操作压力不高,气相遵循道尔顿分压定律:α= py A x Apy B x B=y A x B y B x A=y A (1-x A )x A (1-y A ) →y A =αx A 1+(α-1)x A理想溶液:α=p A °p B °3) y=αx1+(α-1)x若α>1,α愈大,挥发度差异愈大,分离愈易。
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=p A0x AA(6-2)p=p B0x B=p B0(1-Bx) (6-3)A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、x B——溶液中A,B组分的摩尔分数。
A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。