苯-甲苯的t-x-y图
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6.2_双组分溶液气液相平衡
6.2 双组分溶液的气液相平衡1、掌握的内容——双组分理想物系的汽液平衡，拉乌尔定律、泡点方程、露点方程、汽液相平衡图、挥发度与相对挥发度定义及应用、相平衡方程及应用；2、了解的内容——非理想物系汽液平衡；3、本节难点——t-x-y 图及y-x 图，相对挥发度的特点。
6.2.1 理想溶液的气液相平衡汽液相平衡，是指溶液与其上方蒸汽达到平衡时气液两相间各组分组成的关系。
理想溶液的汽液相平衡服从拉乌尔(Raoult)定律。
因此对含有A 、B 组分的理想溶液可以得出：P A =P A o x A (6-1a)P B =P B o x B = P B o （1-x A ） （6-1b)式中： P A , P B —— 溶液上方A 和B 两组分的平衡分压，Pa ；P A o ,P B o —— 同温度下，纯组分A 和B 的饱和蒸汽压，Pa ；x A ,x B —— 混合液组分A 和B 的摩尔分率。
理想物系气相服从道尔顿分压定律，既总压等于各组分分压之和。
对双组分物系：P=P A +P B （6-2）式中： P —— 气相总压，Pa ；P A 和P B —— A,B 组分在气相的分压，Pa 。
根据拉乌尔定律和道尔顿分压定律，可得泡点方程：o A o BA P P p p x --= （6-4）式（6-4）称为泡点方程，该方程描述平衡物系的温度与液相组成的关系。
可得露点方程式：o Bo A oB o A A p p p p p p y --= 6-5 式（6-5）称为露点方程式，该方程描述平衡物系的温度与气相组成的关系。
在总压一定的条件下，对于理想溶液，只要溶液的饱和温度已知，根据A,B 组分的蒸气压数据，查出饱和蒸汽压P A 0, P B 0, 则可以采用式（6-4）的泡点方程确定液相组成x A ，采用式（6-5）的露点方程确定与液相呈平衡的气相组成y A 。
6.2.2 温度组成图(t-y-x 图)t-x-y 图即温度—组成图。
苯―甲苯精馏分离板式塔设计
板式精馏塔设计任务书设计者：班级学号：指导老师：日期：一、设计题目：苯―甲苯精馏分离板式塔设计设计一座苯―氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯28000吨，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%，原料液中含氯苯30%（以上均为质量分数）二、设计任务及操作条件1、设计任务：生产能力（氯苯）20000吨/年塔顶馏出液含氯苯≤2%塔顶馏出液含苯%≥98塔底釜残液含氯苯%≥998.塔底釜残液含苯%≤2.0产品纯度99.8%操作周期7200小时/年进料组成50%塔效率60%2、操作条件操作压力常压（表压）进料热状态泡点进料回流比 2塔底加热蒸气压力0.5MP（表压）单板压降：≤0.7 kPa3、塔板类型筛板4、工作日每年300天每天24小时连续运行5、厂址三、设计内容：1、精馏塔的物料衡算；2、塔板数的确定；3、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4、精馏塔的塔体工艺尺寸计算；5、塔板主要工艺尺寸的计算；6、塔板的流体力学验算；7、塔板负荷性能图；8、精馏塔接管尺寸计算；9、绘制生产工艺流程图；10、绘制精馏塔设计条件图；11、绘制塔板施工图（可根据实际情况选作）；12、对设计过程的评述和有关问题的讨论。
四、设计基础数据其他物性数据可查相关手册目录1.精馏塔的概述 (4)1.1塔设备的类型 (4)1.2塔设备的性能指标 (4)1.3 板式塔与填料塔的比较 (5)1.4精馏原理 (5)2．设计标准 (6)3.设计方案的分析和拟订 (6)4.各部分结构尺寸的确定和设计计算 (6)4.1.设计方案的确定 (6)4.2.精馏塔的物料衡算 (8)4.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (9)4.2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (9)4.2.3物料衡算 (9)4.3.塔板数的确定 (10)4.3.1理论板层数NT的求解 (10)4.3.2实际板层数的求取 (12)4.4.精馏段的工艺条件及有关物性数据的计算 (12)4.4.1 精馏段操作压力计算 (12)4.4.2提馏段操作压力的计算 (12)4.4.3操作温度计算 (13)4.4.4平均摩尔质量计算 (13)4.4.5平均密度的计算 (14)4.4.6液体平均表面张力计算 (15)4.4.7液体平均黏度的计算 (16)4.5.精馏塔的塔体工艺尺寸的计算 (16)4.5.1.塔径的计算 (16)4.5.2精馏塔有效高度的计算 (18)4.6.塔板主要工艺尺寸的计算 (18)4.6.1溢流装置计算 (18)4.6.2塔板布置 (19)4.7.筛板的流体力学验算 (21)4.7.1塔板压降 (21)4.7.2液面落差 (22)4.7.3液沫夹带 (22)4.7.4液漏 (22)4.7.5.液泛 (23)4.8.塔板负荷性能图 (23)4.8.1漏液线 (23)4.8.2液沫夹带线 (24)4.8.3液相负荷下限线 (25)4.8.4液相负荷上限线 (25)4.8.5液泛线 (25)五、设计小结 (28)六、参考资料 (29)设计说明书一、精馏塔的概述1.1塔设备的类型设备塔是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的汽液传质设备。
化工蒸馏操作
第一章蒸馏在化工生产过程中，常常需要将原料、中间产物或粗产品中的组成部分进行分离，如将原油分成气油、煤油、柴油及重油等馏分作为产品又如聚氯乙烯在聚合前要求单体氯乙烯纯度不低于99.99%（也即将杂质分离掉），这些物质大都是均相混合物。
对于均相物系的分离，必须造成一个两相物系，，实现传质与分离操作。
常见的传质与分离过程有蒸馏、吸收、萃取与干燥等。
其中蒸馏是分离均相液态溶液的最常用的方法。
蒸馏是利用溶液中各组分蒸气压（或沸点、挥发度）的差异使各组分得到分离。
，由于苯的挥发性能比甲苯强，（即苯的沸点比甲苯低），气化出来的蒸气中苯的组成（即浓度）必然比原来液体的要高。
当气液达到平衡后，从容器中将蒸气抽出并使之冷凝，则可得到苯含量高的冷凝液。
显然，遗留下的残液中苯的组成要比原来溶液低，即甲苯组成要比原来溶液高，这样溶液就得到初步分离。
图1为常采用的连续精馏装置流程图，其主要设备为精馏塔，是由若干层塔板组成的板式塔，有时也用充满填料的填料塔。
溶液经预热后由塔的中部引入，因为原料组分的沸点不同，沸点低的组分较易气化而向上升，最后在冷凝器中冷凝成易挥发组分含量高的液体，一部分作为塔顶产品（又称馏出液），余下的送回塔内作为回流（称为回流液）。
沸点高的组分则从蒸气中不断地冷凝到沿各板下流的回流液中，最后从塔底排出的釜液中难挥发组分含量较高，釜液的一部分被引出作为塔底产品，余下的再送入再沸器（或者蒸馏釜），被加热气化后再返回塔中，具体内容第二节介绍。
蒸馏按操作方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏（闪蒸）、精馏和特殊精馏；按原图1：连续精馏流程图料中所含组分数目可分成双组分精馏及多组分精馏；按操作压力则可分为常压蒸馏、加压蒸馏及减压（真空）蒸馏；按操作是否连续又可分为连续蒸馏和间歇蒸馏。
本章将重点讨论常压下双组分连续精馏。
平衡关系是指溶液与其上方蒸气达到相平衡时，气、液两相间组成的关系。
它是分析蒸馏原理和进行蒸馏设备计算的依据。
石油化学工程基础习题7答案
第七章 蒸 馏7-1 试根据表7-1所列出的苯-甲苯的饱和蒸汽压与温度的数据，作出总压为101.3kPa 下苯-甲苯混合溶液的t-x-y 相图及x-y 相图。
设此溶液服从拉乌尔定律。
解：由表7-1可得各温度下苯-甲苯的气液平衡数据：温度℃ 80.1 85.0 90.0 100.0 105.0 110.0 110.6液相组成 1.000 0.781 0.587 0.258 0.130 0.0168 0.000气相组成 1.000 0.901 0.770 0.456 0.262 0.039 0.0007-2 试根据上题的t-x-y 图，对含苯的摩尔分率为0.40的苯-甲苯混合气体，计算：⑴气体开始冷凝的温度及此时冷凝液的组成；⑵若将气相冷凝，冷却至100℃，物系的相态及各相组成；⑶将全部气相刚好冷凝下来的温度及此时液相及气相的瞬间组成。
解：在t-x-y 相图中可求解：⑴开始冷凝温度为103℃，冷凝液组成220.x =；⑵冷却至100℃时，物系为气液混合物，液相组成为260.x =，气相组成为480.y =；⑶全部冷凝时温度为96℃，液相组成40.x =，气相组成60.y =。
7-3 已知某精馏塔塔顶气相的温度为82℃，使用全凝器时，其馏出液的摩尔组成为含苯0.95及甲苯0.05，试求该塔塔顶的操作压力。
苯及甲苯的饱和蒸汽压可按下述安托万公式计算，即：C t B A gp o+-=式中 t----系统的温度，℃；p o ----饱和蒸汽压，mmHg;A 、B 、C----物系的安托万常数，无因次。
苯及甲苯的安托万常数如下表：解：苯的饱和蒸汽压：237220897406.t .gp o+-= 甲苯的饱和蒸汽压：3772199431343953346.t ..gp o+-= 蒸汽在塔顶全凝，则冷凝液的组成为塔顶气相组成，即950.y = 在82℃时安托万公式计算出苯、甲苯饱和蒸汽压为：mmHg .p mmHg .p o B o A 89311 37805==甲苯：苯：由露点方程：()()o B o A o B o Ap p p p p p y --= 得 ()()kPa.mmHg .......p p y p p p P o B o A o A o B o A 50299327746 8931137805950378058931137805==--⨯=--= 即塔顶的操作压力为746.876mmHg(绝压)。
化工原理(第四版)习题解第六章蒸馏
第六章 蒸 馏相平衡【6-1】苯(A)和甲苯(B)的饱和蒸气压数据如下。
101.33 38.8 179.19 74.53 根据上表数据绘制总压为101.33kPa 时苯一甲苯溶液的-t y x -图及y x -图。
此溶液服从拉乌尔定律。
解 计算式为,0000B AA Bp p p x y x p p p -==- 计算结果见下表苯-甲苯溶液的t x y --计算数据苯-甲苯溶液的t y x --图及y x -图，如习题6-1附图1与习题6-1附图2所示。
习题6-1附图1 苯-甲苯t-y-x 图习题6-1附图2 苯-甲苯y-x 图【6-2】在总压.101325kPa 下，正庚烷-正辛烷的汽液平衡数据如下。
温度/℃ 液相中正庚烷的摩尔分数()x汽相中正庚烷的摩尔分数()y温度/℃ 液相中正庚烷的摩尔分数()x 汽相中正庚烷的摩尔分数()y 98.4 105 1101.0 0.656 0.4871.0 0.81 0.673115 120 125.60.311 0.157 00.491 0.280 0试求：(1)在总压.101325kPa 下，溶液中正庚烷为0.35（摩尔分数）时的泡点及平衡汽相的瞬间组成；(2)在总压.101325kPa 下，组成.035x =的溶液，加热到117℃，处于什么状态？溶液加热到什么温度，全部汽化为饱和蒸气？解 用汽液相平衡数据绘制t y x --图。
(1) 从t y x --图上可知，.035x =时的泡点为113.8℃，平衡汽相的瞬间组成.053y =。
(2) .035x =的溶液，加热到117℃时为气液混合物，液相组成.024x =，汽相组成.040y =。
.035x =的溶液加热到118℃时，全部汽化为饱和蒸气。
习题6-2附图 正庚烷-正辛烷t-y-x 图【6-3】 甲醇(A)-丙醇(B)物系的汽液平衡服从拉乌尔定律。
(1) 试求温度80℃t =、液相组成.05x =（摩尔分数）时的汽相平衡组成与总压。
化工蒸馏知识
气化分率
热量衡算
忽略热损失，则有：
Q Fc p (T tF )
其中：Q：加热器的热负荷； F：原料液流量； cp：原料液平均比热容； tF：原料液的温度； T：通过加热器后原料液的温度；
原料液节流减压后进入分离器，物料放出的显热等于 部分汽化所需的潜热
Fcp (T te ) (1 q) Fr
成与温度的关系，称为汽 相线（露点曲线）； 成与温度的关系，称为液 相线（泡点曲线）。
T
t4 t3 t2 t1 J A x1(y1) T---X(Y) B H
t-y
下曲线：平衡时液相组
两曲线将图分成三个区
域：液相区、过热蒸汽区、 汽液共存区。
t-x
苯-甲苯气液平衡的t-x-y相图
t-x-y图的分析
x y 1 ( 1) x
α=1，相平衡关系为对角线； α越大，偏离对角线越远， 同一液相组分x对应的y值越 大，可以得到浓度较高的轻 组分，分离越容易；
4 气液平衡图(Graph of G—L Equilibrium) 4.1 温度–组成图（t – x – y图）
上曲线：平衡时汽相组
苯分子 甲苯 分子
苯-甲苯 混合液
2、蒸馏操作的分类
按操作方式分：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特
殊蒸馏
按原料中的组分分：双组分蒸馏及多组分蒸馏
按操作压力分：常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真 空）蒸馏 按操作流程分：连续蒸馏和间歇蒸馏
实验室蒸馏操作
二、学习内容和目的 本章主要学习常压下双组分溶液的连续精馏过程 1、掌握双组分溶液的汽液相平衡及相图； 2、掌握双组分连续精馏塔的物料计算； 3、掌握平衡级数的确定及回流比的选择； 4、了解蒸馏装臵及蒸馏方法。
化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题解答带图
化工原理第二版夏清，贾绍义课后习题解答（夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版）社,.）第1章蒸馏1.已知含苯（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。
苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。
t（℃） 85 90 95 100 105x解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压PB *，PA*，由于总压P = 99kPa，则由x = (P-PB *)/(PA*-PB*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。
以t = ℃为例 x =（99-40）/（）=同理得到其他温度下液相组成如下表根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线由图可得出当x = 时，相应的温度为92℃2.正戊烷（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 下该溶液的平衡数据。
温度 C5H 12K C6H 14饱和蒸汽压(kPa)解：根据附表数据得出相同温度下C5H12（A）和C6H14（B）的饱和蒸汽压以t = ℃时为例，当t = ℃时 PB* =查得PA*=得到其他温度下A¸B的饱和蒸汽压如下表t(℃) 248 251 279 289PA*(kPa)利用拉乌尔定律计算平衡数据平衡液相组成以℃时为例当t= ℃时 x = (P-PB *)/(PA*-PB*)=（）/（）= 1平衡气相组成以℃为例当t= ℃时 y = PA*x/P = ×1/ = 1同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下t(℃) 279 289x 1 0y 1 0根据平衡数据绘出t-x-y曲线3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2 的结果相比较。
解：①计算平均相对挥发度理想溶液相对挥发度α= PA */PB*计算出各温度下的相对挥发度：t(℃)α - - - - - - - -取℃和279℃时的α值做平均αm= （+）/2 =②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值当x = 时，y = ×[1+×]=同理得到其他y值列表如下t(℃) 279 289αx 1 0y 1 0③作出新的t-x-y'曲线和原先的t-x-y曲线如图4.在常压下将某原料液组成为（易挥发组分的摩尔）的两组溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3，试求两种情况下的斧液和馏出液组成。
苯—甲苯混合体系分离过程设计方案
化工工程设计训练题目：苯—甲苯混合体系分离过程设计姓名：张招勤学院：应用技术学院专业：石油化工生产技术学号： 0 8 1 5 0 1 0 1 4 2指导教师：邹长军2018年12月6日一、设计题目：苯—甲苯混合体系分离过程设计二、设计任务及操作条件1、设计任务生产能力<进料量）： 142ⅹ103吨/年操作周期： 300ⅹ24=7200小时进料组成： 50%<质量分率，下同）塔顶产品组成： >99%塔底产品组成： < 2%2、操作条件操作压力：常压<表压）进料热状态：泡点进料冷却水：20℃加热蒸汽： 0.2Mpa塔顶为全凝器，中间泡点进料，连续精馏。
3、设备型式筛板式三、设计内容1、概述2、设计方案的选择及流程说明3、塔板数的计算<板式塔）4、主要设备工艺尺寸设计板式塔：<1）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定<2）塔板的流体力学校核<3）塔板的负荷性能图<4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定5、辅助设备选型与计算<泵、塔顶冷凝器和塔釜再沸器）6、设计结果汇总7、工艺流程图8、设计评述四、图纸要求工艺流程图带控制点<用A4纸）五、设计时间：2018年11月15日至2018年12月10日摘要：精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工﹑炼油﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。
本设计的题目是苯—甲苯混合体系分离过程设计。
在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计内容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，设计说明书。
关键词：板式塔、苯-甲苯、工艺计算、工艺流程图第一章概述塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。
根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。
板式塔塔内装有一定数量的塔盘,是气液接触和传质的基本构件。
属逐级(板>接触的气液传质设备，气体自塔底向皮鼓泡或喷射的形式穿不定过塔板上的液层,使气液相密切接触而进行传质与传热,两相的组份浓度呈阶梯变化。
《化工原理》气液平衡 _液体精馏
图7-2 苯-甲苯混合液的y-x图
7第7章 液体ຫໍສະໝຸດ 馏2．双组分非理想溶液的气液平衡关系 非理想溶液可分为与理想溶液发生正偏差的溶液和负偏差 的溶液。例如，乙醇-水物系是具有正偏差的非理想溶液；硝 酸-水物系是具有负偏差的非理想溶液。它们的y-x图分别如图 7-3和7-4所示。
图7-3 乙醇-水溶液的y-x图
24
第7章 液体精馏
2.进料热状态参数 ⑴ 进料板的物料衡算与热量衡算 对图7-11所示的进料板分别作物料衡算及热量衡算，即 F+ V′+L=V+ L′ （7-20） FIF+ V′IV′+LIL=VIV+ L′IL′ （7-20a） 式中 IF——原料液的焓（kJ/kmol）； IV ， IV′—— 分 别 为 进 料 板 上 、 下 处 饱 和 蒸 气 的 焓 （kJ/kmol）； IL ， IL′—— 分 别 为 进 料 板 上 、 下 处 饱 和 液 体 的 焓 （kJ/kmol）。 由于与进料板相邻的上下板的温度及气液相组成各自都 很相近，故有： IV≈IV′ IL≈IL′
7.2.1双组分溶液的气液相平衡
1．双组分理想溶液的气液相平衡关系 气液相平衡关系，是指溶液与其上方的蒸气达到平衡时， 系统的总压、温度及各组分在气液两相中组成间的关系。 ⑴ 理想溶液及拉乌尔定律 实验表明，理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律。 拉乌尔定律表示：当气液呈平衡时，溶液上方组分的蒸气 分压与溶液中该组分的摩尔分率成正比。 在一定压强下，液体混合物开始沸腾产生第一个气泡的温 度，称为泡点温度（简称泡点）。 严格而言，实际上理想溶液是不存在的，仅对于那些由性 质极相近、分子结构相似的组分所组成的溶液，例如苯-甲苯、 甲醇-乙醇、烃类同系物等可视为理想溶液。
化工基础复习题
化工基础复习题一．判断题1.混合气体的平均分子量等于各组分分子量与各自的质量的分数的乘积。
混合气体的平均分子量等于各组分分子量与各自的质量的分数的乘积。
2.柏努利方程式说明了流体流动的规律，不能用于解释静止流体的规律。
柏努利方程式说明了流体流动的规律，不能用于解释静止流体的规律。
3.层流时，摩擦系数不仅与Re有关，而且与管壁的粗糙程度有关。
有关，而且与管壁的粗糙程度有关。
4.泵的扬程与输送液体的密度无关。
泵的扬程与输送液体的密度无关。
5.离心泵的吸上高度就是泵的扬程。
离心泵的吸上高度就是泵的扬程。
6.若需用扬程较高而流量很大的水泵，可采用多级离心泵。
若需用扬程较高而流量很大的水泵，可采用多级离心泵。
7.压缩机一次循环吸入气体的体积和活塞扫过的容积之比称为余隙系数。
压缩机一次循环吸入气体的体积和活塞扫过的容积之比称为余隙系数。
8.离心式压缩机的特性曲线与其管网系统的管网性能曲线的交点，即是该压缩机的工作点。
离心式压缩机的特性曲线与其管网系统的管网性能曲线的交点，即是该压缩机的工作点。
9.过滤进行的推动力可以是重力、离心力和压强差。
过滤进行的推动力可以是重力、离心力和压强差。
10.并流多效蒸发与逆流多效蒸发都不需要用泵来输送原料。
并流多效蒸发与逆流多效蒸发都不需要用泵来输送原料。
11.气体混合物中某一组分的摩尔分率等于该组分的压力分率亦等于该组分的体积分率。
气体混合物中某一组分的摩尔分率等于该组分的压力分率亦等于该组分的体积分率。
12.恒沸蒸馏较之萃取蒸馏的主要优点在于可以选用的第三组分较多。
恒沸蒸馏较之萃取蒸馏的主要优点在于可以选用的第三组分较多。
13.精馏塔操作负荷性能图是由雾沫夹带线、漏液限线、降液管超负荷限线、塔板液层高度限线、液泛限线五条线所包围的区域，这个区域就是该塔的正常操作范围。
限线、液泛限线五条线所包围的区域，这个区域就是该塔的正常操作范围。
14.水的三相点就是水的冰点。
水的三相点就是水的冰点。