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九、液体精馏Distillation 　9.1 概述Introduction 　　本章讨论的是分离均相（互溶）液体混合物最常用的一种操作——蒸馏。从前一章的学习中，我们已经知道，对于均相物系，必须要造成两相，并根据物系中各组分之间的某种物性的差异，进行相间传质过程以达到分离的目的。 一、蒸馏分离的原理（或根据）： 　　混合液中各组分挥发性的不同（难易程度）的特性以实现分离目的的。这种分离操作是以通过气相和液相之间的质量传递来实现的。主要通过液相混合物部分气化所生成的气相组成与液相组成将有差别，即　 　　???????————（9-1）　　　　 　　特点：无另外溶剂加入，仅需要加入热能和应用适当的冷却剂。操作简单，比较经济。可分离液体以及气、固混合物液化后的，但耗能较大。 二、蒸馏过程的分类： 不同的方法 　1、操作流程： 　 间歇蒸馏 　batch distillation　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 连续蒸馏 ??? 　2、蒸馏方式： 　 简单蒸馏 differential distillation　如右图： 　 平衡蒸馏（闪蒸） flash or equilibrium distillation 　 精馏 rectification ：应用最广： 90 ～ 95 ％的产品提纯有精馏完成 　 特殊蒸馏 :(1)恒沸精馏 azeotropic-distillation 　 　　　　　(2)萃取精馏 extrative-distillation　　 　 　 分子蒸馏 　3、操作压强： 　 　　　　 常压 　　　　　　加压 　 　　　　 减压 reduced pressure 4、组分数目： 　 二元 ：易挥发组分 more volatile component A（沸点低的，轻组分）和难挥发组分（重组分）B 　 多元 　 本章着重讨论 常压下两组分精馏 。 三、蒸馏过程在化学工业中的应用 : 　　精馏是化学工业和石油工业中最常见，也是最重要的分离液体混合物的单元操作。从工程方面而言，精馏塔的设计容量范围比其他过程设备大得多，单塔直径 0.3-10m ，高度 3-75m 。 ??????????（本章中下标 A 表示易挥发组分， B 表示难挥发组分） 9.2 双组分溶液的气液相平衡 一、理想物系 ideal system 的气液相平衡： 1、相律：求气液平衡时物系的自由度：　　 F = N - Ф + 2?????????????????????????————（9-2） 　　其中： ????F ：自由度的数目； ???????? ? ?? N ：独立组分数，为 2 ； ????????????? Ф ：相数，为 2 ； ????????????? 2 ：影响物系平衡状态的两个条件（外界因素的数目),即:温度、压强。　 ??????? 则 　F = 2 – 2 + 2 = 2 则物系中只有 2 个自由度，即在四个变量 t 、 P 、 x 和 y 中，任意确定其中两个变量，此平衡状态也就确定（唯一）了。故两组分气液平衡可以用一定压强的 t-x-y 或 x-y 来表示。也可用方程式表示。 我们讨论气液平衡的工程目的，即找出一定压力下的 t－y 和 t－x 关系。 2、拉乌尔定律（ Raoults Law ）： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　————(9-3) 其中： ：纯液体 A 的饱和蒸气压 vapour pressure ： 饱和蒸气压（又称蒸气压），为某种液体当只与其蒸气处于平衡时 的蒸气的压强。与温度有关，外压的影响可以忽略。当蒸气压等于外压时的温度就是液体的沸点。其大小遵循 安托因方程（经验式）： 　　　————(9-4) 　　其中： A 、 B 、 C 为安托因常数，常用液体的 A 、 B 、 C 可由手册查到。 ：溶液中组分 A 的摩尔分率（本章中下标 A 表示易挥发组分， B 表示难挥发组分）。即 AB 混合液中， A 的平衡分压等于其饱和蒸气压和摩尔分率的乘积。 同理： 　 　 　　　　　　　　　————(9-5)　 3、理想物系： 所谓理想物系，包括两个含义： a 、溶液中各个组分在 全部浓度范围（0～1）内都服从拉乌尔定律，这样的溶液即为理想溶液，其内在本质是 （组分 A 、 B 的分子间作用力） = （纯 A 分子间作用力） = （纯 B 分子间作用力），这样，另一组分的加入除了对原有组分的蒸气压有稀释作用外，再无其他影响。物性和结构、分子大小相似的物系，如：苯—甲苯、甲醇—乙醇、烃类同系物（ 150 ℃ 以下）等形成的混合液。严格地讲，理想溶液是不存在的。 　 b 、气相为理想气体，服从理想气体状态方程或道尔顿分压定律 Daltons Law of Pa