第六章 蒸馏201110

1）温度－组成图（t－y－x图） 2）汽－液相平衡图（y－x图）

1）温度组成图（t—y—x图） P237
t-x(y) 图 代 表 的 是在 总 压 P
一定的条件下，相平衡时汽 （液）相组成与温度的关系。
在总压一定的条件下，将组成为 xf 的溶液加热至该溶液的泡点 tA，产 生第一个气泡的组成为 yA。 继续加热，随温度升高，物系变为 互成平衡的汽液两相，两相温度相 同组成分别为 yA 和 xA 。
平衡蒸馏的流程示意图

原料连续进入加热器中，加热至一定温度经节流阀骤然减压 到规定压力，部分料液迅速汽化，汽液两相在分离器中分开， 得到易挥发组分浓度较高的顶部产品与易挥发组分浓度甚低 的底部产品。蒸汽与残液处于恒定温度与压力下，故气液两 相成平衡状态。
简单蒸馏和平衡蒸馏异同点
共同： 料液经一次汽化冷凝，只能使液体混合物得 到初步分离 不同： 1、简单蒸馏是间歇不稳定操作 2、平衡蒸馏是连续稳定操作 3、若汽化率相同，简单蒸馏较平衡蒸馏可获 得更好的分离效果，即流出液组成更高。
见P238
（6－8） （6－8）
（6－10）
2）用相对挥发度表示的气液平衡关系 （P241－242）
即挥发度ν=饱和蒸气压po
相对挥发度也是温度的函数
表示组分 A 较 B 易挥发； 值越大， 两个组分在两相中相对含量的差别越 大，越容易用蒸馏方法将两组分分离.
2、双组分理想溶液的气液平衡相图（ P237 ）
1）用饱和蒸汽压表示的气液平衡关系 2）用相对挥发度表示的气液平衡关系

2、双组分理想溶液的气液平衡相图
1)用饱和蒸汽压表示的气液平衡关系

拉乌尔定律：在一定温度下，汽相中任一组分的

(6 - 13) (6 - 13a )
§6.2 双组分物系的汽液相平衡
三. 两组分理想溶液的汽液平衡相图
用相图表达平衡关系直观、清晰，图解方便。 常用的相图有两种： t - x - y 图 x-y图 1.温度组成图 ( t-x-y 图) 构成要素： 一组坐标 (x, y, t) 两个点 (A, B) 两条线 (te-x, td-y) 三个区 五种状态 应用： ① 蒸馏操作区：共存区 ② t, x, y三者知其中之一， 便可知其余。
冷凝器
蒸馏釜 接受器 原料液 蒸汽 馏出物
釜残液
图6-8 简单蒸馏装置
6.3.2 简单蒸馏
二.简单蒸馏计算
假设某瞬间釜液量为L (kmol)、 组成为x, 经时间dτ后, 釜液增量 为- dL, 轻组分组成增量为- dx ; 馏出液中的轻组分组成为y; 对轻组分作物料衡算：
(L, x)
d 时刻后
基本原理——加热形成汽液两相物系，利用物系中
各组分的挥发度差异实现分离。 特点 1) 无需外加其它组分,无需后续分离;
2) 也可用于均相气体、均相固体混合物的分离；
3) 能耗高，操作设备要求高。 蒸馏的分类： 操作流程 (间歇、连续)
蒸馏方式 (简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏)
操作压强 (常压、减压、加压) 待分组分 (双组分、多组分)
式( 6-18) 称为闪蒸操作线方程,
0
x
xF
x x F /q
1.0
在 x – y 图上为一条通过 ( xF , xF ) 点截距为 xF / (1－ q) 的直线。
闪蒸操作线示意图
平衡蒸馏
二.热量衡算
热量计算就是加热器的热负荷计算。是设计换热器、安排

蒸憾小结
一、定义：利用液体混合物各组分沸点（或挥发度）的不同，经过多次部分汽化与部分冷凝，将液体混合物分离与提纯的过程，称为精馅操作。

二精馅装置及流程
1）塔顶：产品（易挥发性组分）D及回流液L
2）塔底：难挥发性产品W及上升蒸汽W
3）塔内：始终有一股至下而上的蒸汽V及一股
至上而下的液体L ,且两者在每块塔板上进行传质
和传热，结果：上升蒸汽中易挥发组分不断增
加，即y…>y* 下降液体中易挥发组分不断减少, 即x n
塔设备
V X n_i
4）进料位置：塔的中部某处
三、相平衡关系
t-x-y相图（由实验得
出）
1•相图电刊相图（来自“.y相图，常用）
表示方法
（含相对挥）
2.相对挥姬儿l + (a-l)x
4
理论板的概念和恒摩尔流的假设
四
、
理论板的定义：离开该板时气液两相互为平衡。

2.恒摩尔流:
o n Q
(盂)S I
龜棊b)
w <長
£
+a x a H
工XH
Ai+aHH
迂 0 ・
Q
?
M W
.M ng K 纂
((圧邂)M )
M(z
〜
I I) n i
'X I —
I
E E
M
—
p x H - 親耀s 蛋垢回co w 撫養蛊泰^W S B 暫F x 训：竄
(益漿)兀―垢回轴*<
5.
6 •板式塔。

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..15749971973623886 Apt=-+丙醇. lg.137514674414193 Bpt=-+式中t为温度，℃。

【6-4】 甲醇(A)-乙醇(B)溶液（可视为理想溶液）在温度20℃下达到汽液平衡，若液相中甲醇和乙醇各为l00g ，试计算汽相中甲醇与乙醇的分压以及总压，并计算汽相组成。

已知20℃时甲醇的饱和蒸气压为11.83kPa ，乙醇为5.93kPa 。

【6-5】总压为120kPa ，正戊烷(A)与正己烷(B)汽相混合物的组成为0.6（摩尔分数），冷却冷凝到55℃，汽液相呈平衡状态。

试求液相量与汽相量之比值（摩尔比）。

此物系为理想物系。

55℃下纯组分的饱和蒸气压分别为..18518，6444A B p kPa p kPa ==。

物料衡算及恒摩尔流量假设【6-8】由正庚烷与正辛烷组成的溶液在常压连续精馏塔内进行分离。

原料的流量为5000kg/h，其中正庚烷的质量分数为0.3。

要求馏出液中能回收原料中88%的正庚烷，釜液中正庚烷的质量分数不超过0.05。

试求馏出液与釜液的摩尔流量及馏出液中正庚烷的摩尔分数。

【6-9】在压力为.101325kPa的连续操作的精馏塔中分离含甲醇30%（摩尔分数）的甲醇水溶液。

要求馏出液组成为0.98，釜液组成为0.01，均为摩尔分数。

试求：(1)甲醇的回收率。

(2)进料的泡点。

【6-10】在一连续操作的精馏塔中分离苯-甲苯混合液，原料液中苯的组成为0.28（摩尔分数）。