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西北大学化工原理电子教案 9. 液体精馏 上一章我们讨论了气体吸收，即利用组分在液体溶剂中的溶解度不同来分离气体混合物 的方法。这一章我们讨论互溶液体混合物的常用分离方法或说典型单元操作，液体蒸馏即精 馏。 9.1 蒸馏概述 蒸馏分离的依据 对混合物的分离方法总是利用其中各组分某种性质的差异，而用蒸馏分离 混合物的依据或说其原理是：虽然各液体组分都能挥发，但各组分挥发程度不同，有难有易， 于是在部分汽化时，气相中所含易挥发组分将比液相中的多，使原来的混合液达到某种程度 的分离。同理，当混合气部分冷凝时，冷凝液中所含的难挥发组分将比气相中的多，也能达 到一定程度的分离。当然，利用一次部分汽化和部分冷凝的分离是不充分的，但是可以利用 这一原理进行反复分离，达到要求的纯度。显然，在部分汽化和部分冷凝时，气液两相的组 成差别愈大，将愈有利于蒸馏分离。而气液两相共存时最终组成的关系属于相平衡问题。 总的说来，蒸馏是分离互溶液体混合物的操作，其依据是液相中组分的挥发度不同，所 进行的过程是部分汽化部分冷凝，两相共存的组成分配关系受相平衡制约。 习惯上，把混合物中易挥发的组分称为轻组分，难挥发的组分称为重组分。 工业蒸馏过程 ①按照操作方式分为间歇式和连续蒸馏； ②按蒸馏方法分为简单蒸馏，平衡蒸馏（闪馏），精馏和特殊精馏等； ③按操作压降分为常压、加压和减压精馏。比如在常压下为气态混合物，则可采用加压精馏； 沸点较高且为热敏性的物系可采用减压精馏。 按待分离物系中组分的数目可分为双（二元）组分和多组分精馏。工业中的精馏以多组 分精馏为主，但基本原理和计算与二元精馏无本质区别，所以本章着重讨论双组分常压精馏。 1 西北大学化工原理电子教案 蒸馏操作的费用和操作压强 加热和冷却(能耗大)是蒸馏过程的主要费用。此外，对同样的 加热量和冷却量，所需费用还与加热温度和冷却温度有关。 9.2 双组分溶液的汽液相平衡 蒸馏是汽液两相中的传质过程，因此常用组分在两相中浓度（组分）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。因此，汽液相平衡为极限 的。因此，汽液相平衡关系是分析蒸馏原理和设备计算的理论基础，所以在讨论精馏计算之 前，先讨论相平衡。 9.2.1 理想物系的气液相平衡 气液两相平衡共存时的自由度 根据相率，平衡物系的自由度为： F=N-Φ+2 （9-2 ） 对双组分物系气液：N=2 、Φ=2 ，则代入得： F=2 即双组分物系汽液平衡的自由度为2 。 平衡物系的参数为温度 T，压强 P ，以及汽相组成 y 和液相组成 x 。对二元系，给定一 y y + x 1 ，x + 1定出另一个汽相组成和液相 个汽相组成和一个液相组成，则可由 A B A B 组成。因而在上述四个参数 T、P 、y 、x 中任意确定两个，即可确定系统状态。 精馏系统经常在恒压下操作，即 P 一定，则在 T、y 、x 中任意确定一个，系统的状态 就确定了。如果定 x 则 y～T 之间存在对应关系；如果定 y ，则x～T 之间存在对应关系；如 果定 T，则 x～y 之间存在对应关系。精馏过程中相平衡关系的定量描述，就是要找出 P 一 定时，y 或 x～T，以及y～x 的定量关系。 完全理想物系是指：液相为理想溶液，服从拉乌尔定律，