化工原理下册九-1、2课件.pptVIP

第一节 概述 第二节 双组分溶液的气液相平衡 * 第九章 液体精馏 第一节 概述 第二节 双组分溶液的气液相平衡 第三节 平衡蒸馏与简单蒸馏 第四节 精馏 第五节 双组分精馏的设计型计算 第六节 双组分精馏的操作型计算 第七节 间歇精馏 第八节 恒沸精馏与萃取精馏 第九节 多组分精馏 一、蒸馏过程 目的：分离液体混合物 依据：挥发度差异 吸收：气体分离 蒸馏：液体分离 蒸发：固液分离 二、过程实施与经济性 经济性——热耗（加热与冷却） 加热温度和冷却温度 蒸馏 无回流 有回流 连续精馏示意图 平衡蒸馏示意图 加热温度和冷却温度 本章重点：精馏塔的设计型计算与操作型计算 难点：汽液相平衡概念及加料热状态问题 一、相律 相 — 具有相同的物性、化学组成均匀部分 讨论：平衡物系设计的参数：温度t，压强p ，及汽、 液两相的组成，三者知其二则物系状态确定。 （组分数 N=2，相数φ=2，平衡物系自由度 F=2） 相律 蒸馏过程系恒压操作，压强p一旦确定，物质 只剩下一个自由度。 （1） 液相（或汽相）组成与温度间的一一对应关系 恒压下双组分于平衡物系中存在如下关系： （2）气液组成之间的一一对应关系。 结论： 该结论有利于分析蒸馏过程： 随着蒸馏进行，液体中轻组分浓度逐渐下降，重组分浓度逐渐上升。 反之，当釜液组成没有发生明显变化，则增、减加热速率，只能增、减汽化速率而不能明显改变液相温度。 即当组成改变，则釜内温度必随之升高。 二、理想物系汽液相平衡关系计算 理想物系含义： 在一定温度下，理想溶液上方组成 i 的饱和蒸汽压 pi 等于纯组分i的饱和蒸汽压pio与该组分在溶液中的摩尔分率xi的乘积。 汽相为理想气体，服从理想气体定律或道尔顿分压定律 液相为理想溶液，服从拉乌尔定律； 拉乌尔定律： 理想混合物的总压等于个组分气体分压之和 P = p1 + p2 + ··· 道尔顿分压定律： 混合气体中每个组分气体分压等于混合气体总压乘以该气体在混合气体中的分子分数。 Pi = P yi 推论： 1、双组分理想物系的液相组成——温度（泡点）关系式 得 当纯组分的饱和蒸汽压 及总压已知时可计算溶液 的组成，P 为操作压强。 或 纯组分的饱和蒸汽压po与温度 t 的关系， 通常用安托因（Antoine）方程表示： A、B、C 为该组分的安托因常数，查手册。 2、汽液两相平衡组成间的关系式 与亨利定律有相似之处 y=mx， K与总压、温度均有关。 3、汽相组成与温度（露点）的定量表达式 yA与xA关系的计算通过pAo（pBo）作为桥梁过渡，而pAo（pBo）是温度的函数，表明了汽、液组成与温度之间的一一对应关系。 泡 泡 三、相图 t-x（y）图和y-x图 总压P恒定时，汽（液）相组成与温度关系曲线 1、t-x（y）图 在t~x（y）图上标出坐标点得出该图 温度-组成图是通过查取A、B组分不同温度t的纯组分 饱和蒸汽压数据，再经过下式计算得到x、y 泡 泡 若在t~x（y）图上作一系列水平线，得出汽、液平衡浓度（x，y），将（x，y）一一在y~x图上标出则得出y~x图，（x，y）点连线为相平衡曲线。 2、y-x 图 t-x（y）图 用以讨论原理，作为分析蒸馏依据； y-x 图用以进行过程分析与计算 讨论： 3、y-x 关系式及相对挥发度α （1）挥发度 （2）相对挥发度 （3）相平衡方程 双组分体系 故 若已知 x 值则可以根据相平衡方程得到 y~x 的对应关系 得 相平衡方程 （4）α值的求取，通常由实验测定 对理想溶液，用拉乌尔定律代入 原则上α随温度变化而变化，但 ① ② 讨论： （1）一般情况 α愈大则同一 液相组成x对应的y值愈大， α=1时，y=x，则汽液两相组成相同即yA=xA，yB=xB， 这时用一般精馏方法无法分离。 因此α的大小可作为用蒸馏分离某一物系的难易程度标志