13-化学工程基础-2013-4-24-2003讲述.ppt

平衡蒸馏: 操作线方程 相平衡方程 热量衡算 简单蒸馏: (y = mx) 轻组分的平均浓度： 3.4 双组分连续精馏的分析和计算 1. 多次部分汽化和多次部分冷凝 p = 定值 3.4.1 精馏原理 1. 多次部分汽化和多次部分冷凝 缺点： 1、收率低； 2、设备重复量大，设备投资大； 3、能耗大，过程有相变。 2. 有回流的多次部分汽化和多次部分冷凝 3. 连续精馏装置及其流程 精馏装置 组成：精馏塔、冷凝器、再沸器 精馏操作分段： 1、精馏段（加料板以上部分） 2、提馏段（加料板以下部分） 3、回流 第三章 精 馏 3.1 传质分离过程 3.2 双组分溶液的气液相平衡 3.3 平衡蒸馏和简单蒸馏 3.4 双组分连续精馏的分析和计算 3.5 间歇精馏 3.6 双组分精馏的操作型计算与操作 3.7 特殊精馏 习 题 指 导 3.2.1 双组分溶液的气液关系 3.2.2 气液相平衡 3.2.3 挥发度与相对挥发度 3.2.4 非理想溶液 3.2 双组分溶液的气液相平衡 蒸馏和精馏分离的依据是液体混合物中的个组分挥发的难易程度不同，即气液两相共存时，由于两相的组成不同，从而实现了一定程度的增浓和分离。为了进行定量的计算，就要研究气液两相共存时。气相组成和液相组成之间的函数关系。平衡是过程的极限，所以总是先考察气液两相经过长时间接触，达到相平衡时，气液两相之间的关系。 3.2.1 双组分溶液的气液关系 组分： A、B 变量 ： T、p、xA、 yA 相数： 气相、液相 一定压力下:液相（气相）组成xA(yA)与温度t存在一一对应关系；气液组成之间xA~yA存在一一对应关系 相律分析： 3.2.1 双组分溶液的气液关系 f：自由度； c：独立的组分数；p：相的数目 pA，pB —— 溶液上方A、B组分的分压，Pa； pA0 ， pB0 ——溶液温度下纯组分的饱和蒸汽压，Pa； xA ， xB —— 液相中A、B组分的摩尔分率。 对于理想溶液： 1. 拉乌尔定律（ Raoult’s Law） 3.2.2 气液相平衡 ——泡点方程 液相组成 x 与温度（泡点）的关系： 纯组分饱和蒸气压是温度的函数： 气相组成 yA与温度（露点）的关系 ——露点方程 P154，例题3-1 2. 道尔顿分压定律： 3. 温度~组成图（t~x~y图) 两条线：气相线（露点线） yA~t 关系曲线 液相线（泡点线） xA~t 关系曲线 三个区域：液相区 气、液共存区 气相区 4. 气液平衡组成图（x~y 图） 对角线 y = x 为辅助曲线 x~y曲线上各点具有不同的温度； 平衡线离对角线越远，挥发性差异越大，物系越易分离。 5. 压力x~y图的影响 压力增加， 平衡线靠近对角线， 分离难度大 3.2.3 挥发度与相对挥发度 组分的挥发度: 是该物质挥发难易程度的标志，?表示。 pA、 pB——汽液平衡时，组分A,B在气相中的分压； xA、xB——汽液平衡时，组分A,B在液相中的摩尔分率 混合液某组分挥发度: 1. 挥发度 理想溶液则: 2. 相对挥发度(以α表示) 理想气体： 一般物系： 对于二元物系：yB=1-yA xB=1-xA 即 ——相平衡方程 理想溶液： P158，例题3-2 3. α的物理意义 气相中两组分组成之比是液相中两组分组成之比的倍数； α标志着分离的难易程度； α愈大, 平衡线愈远离对角线，物系愈易分离； α=1, 无法用普通蒸馏方法分离。 3.2.4 非理想溶液 1. 具有正偏差的溶液： pA pA理， pB pB理 正偏差溶液：x = 0.894，最低恒沸点：78.15℃ 乙醇－水溶液相图 硝酸－水溶液相图 负偏差溶液：x = 0.383，最高恒沸点：121.9℃ 2. 具有负偏差的溶液 一般负偏差： pA pA理， pB pB理 3.3.1　平衡蒸馏(闪蒸) 3.3.2　简单蒸馏 3.3 平衡蒸馏与简单蒸馏 将一定组成的液体混合物，加热至泡点以上，使其部分汽化（或将一定组成的气体混合物冷却至露点以下，使其部分冷凝）形成气液两相，两相达到平衡后，使气液两相分离，此时，易挥发组分在气相中相对富集，难挥发组分在液相中相对富集，这一过程就是平衡蒸馏。 A B 3.3.1 平衡蒸馏（又称闪蒸） 1. 流程 2. 特点: 一次进料，原料的粗分或初步分离 低温沸腾,放出的显热作为汽化的潜热 yD, xW是一对平衡组成 3.3.1 平衡蒸馏（又称闪蒸）