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液体蒸馏 蒸馏原理及操作 1、蒸馏:分离液相均相混合物 2、依据：组分挥发度不同 3、挥发性：液体汽化成蒸汽的性能，相同温度下饱和蒸汽压高，相同压力下沸点低，挥发能力强 4、挥发度νi：汽液平衡时 νA=pA/xA νB=pB/xB 5、相对挥发度αAB αAB=νA/νB = (pA/xA)/ (pB/xB) 汽相为理想气体 αAB=(yA/xA)/ (yB/xB)=(yA/yB)/ (xA/xB) 二元体系：yB=1-yA xB=1-xA yA=αxA/[1+(α-1)xA] 相平衡方程： αAB1：A的挥发性比B强 αAB1：B的挥发性比A强 轻组分A：易挥发组分 重组分B：难挥发组分 6、蒸馏分离 7、工业应用：提纯、回收 分类 1、按蒸馏方式: 简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏 2、按组分数：双组分精馏、多组分精馏 3、按操作压力:常压、加压、减压 4、按操作方式: 连续、间歇 理想物系的汽液相平衡 1 、理想物系：气体理想气体，服从理想气体定律或道尔顿分压定律。液体理想溶液，服从拉乌尔定律 2 、理想溶液：各组分引力相同 3 、汽液相平衡 yA=αxA/[1+(α-1)xA] 自由度F = c-p+2 = 2-2+2 = 2 P、T、y、x中只有两个独立变量 5、拉乌尔定律 液相上方的平衡蒸汽压为 pA=p0AxA pB=p0BxB= p0B(1-xA) p0A、p0B同温度下A、B组分的饱和蒸汽压 logp0=A-B/(t+C)安托因方程A，B，C为安托因常数，由手册查得。 t↑ →p0↑ 理想溶液：全浓度范围内符合拉乌尔定律 6、汽液相各参数之间的关系P269 液相：xA+xB=1 汽相：pA+pB=P yA= pA/P yB= pB/P yA+yB=1 P=pA+pB= p0AxA+p0BxB= p0AxA+p0B(1-xA) xA=(P-p0B)/(p0A- p0B) 泡点方程：描述平衡时温度与汽相组成的关系 泡点：一定P下，液体混合物开始沸腾时的温度 yA= pA/P= p0AxA/P=(p0A/P)[(P-p0B)/(p0A- p0B)] 露点方程：描述平衡时温度与液相组成的关系 露点：一定P下，气体开始冷凝时的温度 泡点→液相组成 组成→泡点（试差） 7 、汽液平衡图 ⑴.p－x图 xA→pA,pB→yA ⑵.t～x(y)图 气相区、露点线、汽液混合区、泡点线、液相区 汽液平衡：露点＝泡点 物质量的计算：杠杆规则 ⑶.y-x图 各点：汽液平衡，温度不同 α判断分离的难易程度： α=1，则y= x，对角线，不能用普通蒸馏分开；α值愈大，同一x下y值愈大，可获得的提浓程度愈大。 平衡蒸馏 连续定态过程 原料→加热炉→节流阀→自蒸发→液体部分汽化→汽相为顶部产物，液相为底部产物 在平衡蒸馏过程中，各参数维持恒定不变。 1）物料衡算 总物料衡算：F=D+W 易挥发组分的衡算：Fxf=Dy+Wx 两式联立可得： 设液化率q：液相产物占总加料量F的分率， q=W/F，其值0q1；而D/F叫做汽化率，D/F=1-q，代入上式得： 2）热量衡算 单位时间内加热器提供的热量为：Q=FCp(T-t0) Cp:混合液的平均摩尔比热，kJ/kmol·K T：加热后液体温度 t0：原料液温度 节流减压，液体部分汽化所需的热量来自于物料放出的显热，即 FCP(T-te)=Dr=(1-q)Fr ∴T=te+(1-q)r/CP te:闪蒸后汽液平衡温度 γ:平均摩尔汽化热，kJ/kmol； 3）过程特征方程式 闪蒸过程中汽液两相可认为互成平衡。即y与x满足相平衡方程式y=f(x),若为I.S.，则 平衡蒸馏过程的计算 平衡温度te与组成x应满足泡点方程，te=Ф(x) 二．平衡蒸馏过程的计算 对于I.S.，若q给定，则联立 y=qx/(q-1)-xf/(q-1) y=αx/[1+(α-1)x] 可求得y，x。 简单蒸馏 间歇操作，非定态过程 流程：原料液→汽化→顶部产物易挥发组分→釜内液体的易挥发组分浓度不断下降 蒸汽中的易挥发组分浓度相应地随之降低 计算p276：取一时间微元dτ，W:τ时刻釜中的液体量，W1→W2 x:τ时刻釜中的液体的浓度，x1→x2； y:dτ时间内由釜中蒸出汽体的浓度 dW表示dτ时间内蒸出的汽体量。 现对dτ内作易挥发组分的物料衡算，得 略去二阶无穷小量，则得 积分 其中y=f(x)满足相平衡方程,对于I.S.，则 代入上式积分得 精馏流程