第五章精馏精要.ppt

第五章 精馏 一、概述# 本章讨论分离均相液体混合物最常用最重要的方法—蒸馏。 1、定义 1）质量传递过程（传质过程）：由浓度差引起的物质转移过程。 2）蒸馏：利用液体混合物中各组分挥发性的差异来分离液体混合物的传质过程。 3）精馏：多次部分汽化，多次部分冷凝。 4）轻组分：液体混合物中的易挥发组分A。 5）重组分：液体混合物中的难挥发组分B。 6）原理：溶液加热至沸腾并有部分气化，气液平衡时由于各组分的挥发度不同，液相和气相的组成不同，轻组分在气相中的浓度高于液相浓度；蒸气被冷凝时，冷凝液中重组分浓度高于气相中的浓度，进行一次部分气化和冷凝（简单蒸馏）或多次部分气化、部分冷凝（精馏），将不同组分按挥发性高低分离开，最终在气相中得到较纯的轻组分，在液相中得到较纯的重组分。 8）浓度表示法及其换算 2 、蒸馏分类@ 按分离要求分：简单蒸馏；精馏 按操作方式分：间歇；连续 按组分数分：双组分；多组分 按操作压强分：常压；加压；减压 按物系的特殊性分：恒沸；萃取；溶盐；反应 ? 简单蒸馏 常压蒸馏 双组分蒸馏 间歇蒸馏 平衡蒸馏（闪蒸） 减压蒸馏 多组分蒸馏 连续蒸馏 精 馏 加压蒸馏 特殊精馏（恒沸精馏、萃取精馏） 酒的提纯——蒸馏操作过程 1)简单蒸馏 简单蒸馏又称微分蒸馏，是一种单级蒸馏操作，常以间歇操作方式进行。在恒定压力下，将蒸馏釜中的溶液加热至沸腾，并使液体不断汽化，产生的蒸汽随即进入冷凝器中冷凝（在引出的瞬间，气、液间存在平衡关系。），冷凝液用多个罐子收集。由于整个蒸馏过程中，气相的组成和液相的组成都是不断降低的（馏出液的平均组成与原始溶液和馏残液间只存在物料衡算关系，不存在直接的相平衡间的联系。），所以每个罐子收集的溶液的组成是不同的，因此混合液得到了初步的分离。 特点：非定态过程。（过程中，气液组成及温度都随时间而变。） 应用：相对挥发度大的混合液的分离；要求不高的分离。 2）平衡蒸馏@ 平衡蒸馏又称为闪蒸，是一种单级蒸馏操作，常以连续操作方式进行。原料连续进入加热器中，加热到一定温度（超过进料的泡点）后经节流阀减到规定的压力，部分液体迅速汽化，汽液两相在分离器中分开，得到了组成不同的塔顶产品和塔底产品。由于汽液两相成平衡状态，所以称为平衡蒸馏。其优点是可以在相对较低的温度下有较高的馏出率；与简单蒸馏比较，在相同的温度时可产生较多的蒸气，即相对地可使蒸馏在较低温度下进行；这对于高温易分解的物料尤为重要。 3）间歇精馏 它是在简单蒸馏釜上安装带有回流的精馏塔以改善精馏效率的；操作是间歇的，原料分批地加入，馏出液的组成随时间而改变，难于得到纯度很高的组分；但间歇精馏装置简单，操作机动性大，通用性广，因而在小批量的有机合成、制药等工业中广泛应用。 特点：间歇精馏的装置是在蒸馏釜上安装只有精馏段的精馏塔，为非定态过程。 4）特殊蒸馏（略，见教材P228~P236。) 恒沸蒸馏、萃取蒸馏、催化精馏、石油的侧线分馏、热泵精馏等。 纯组分的沸点在等压下不会变化。混合液则与之不同，开始沸腾的温度为t1，随着少量蒸气的分出，其沸腾温度会逐步提高。在工程上将混合液开始沸腾的温度t1定名为泡点；相应地将混合蒸气开始凝结的温度定名为露点。 塔顶蒸气部分冷凝或全冷凝后的冷凝液（即馏出液）引回一部分注入塔顶；引回的这部分馏出液称为回流。 冷凝器分为全凝器（把上升的蒸气全部冷凝。）和分凝器（部分冷凝，即只是将回流液冷凝下来。） 目前生产上主要还是用全凝器，这是由于调节回流比时分凝器不如全凝器便利、准确。 二、气液间的相平衡 1、相律：只受温度和压力影响的平衡物系的自由度数，等于物系的独立组分数减去相数再加上二，即F=C-?+2 式中 F—自由度数； C—独立组分数；?—相数；2—温度、压力。 对两组分的气液平衡，F=2-2+2=2 若恒定压力，则自由度数为1，即该物系温度或组成中只有一个独立变量，其它变量都是它的函数，所以可以用平面相图来表示各变量间的关系。 2、两组分理想物系的气液平衡关系 1）理想物系：液相为理想溶液、气相为理想气体的物系。 2）拉乌尔定律：理想溶液中某组分的溶液蒸汽压等于该组分同温度下的液体蒸汽压与该组分的液相摩尔分率的乘积，即pA=p0AxA 式中pA—组分A的溶液蒸汽压，Pa；即溶液上方组分A的平衡分压； p0A—组分A的液体蒸汽压，Pa；即纯液体的饱和蒸汽压；