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单元六蒸馏技术

目前各国政府非常重视洁净能源的开发，甲醇作为汽车燃油的前景令人鼓舞。假如你在

一家生产甲醇的公司工作，鉴于市场对甲醇的需要增加，公司决定新建一套生产设备，由你

负责产品精馏设备的设计工作，设计要求是：连续精馏塔在常压下分离甲醇-水混合液。进

料流量F=100kmol/h，进料中含甲醇35％（物质的量分数，下同），塔顶产品要求甲醇含量

95％，塔底残液含甲醇不超过4%，回流比为最小回流比的2.785倍。泡点进料，塔釜为间

接蒸汽加热。你知道需要哪些专业知识和能力吗？

完成这一任务所需要的知识与能力，将是实现本模块教学的目标。

通过本课程的学习，要使学生掌握：

（1）知识目标主要是溶液的蒸气压与拉乌尔定律、精馏及其原理、进料的热状态参数

的影响、间歇精馏的特点；筛板塔的结构及其作用、其他类型塔板结构及其作用。

（2）能力目标主要是双组分理想溶液汽液相平衡计算、双组分连续精馏塔的操作线方

程、q线方程、理论塔板数的计算、回流比的选择、精馏塔操作计算、精馏塔的热量衡算；

筛板塔的设计。通过适当的实训掌握连续操作精馏塔操作、间歇式精馏操作等。

本模块的重点内容：双组分连续精馏塔的设计计算、板式塔的设计计算。

本模块的难点内容：同能力目标的内容。

第一节概述

化工生产中为了提纯或回收有用组分，常需要对液相均相体系混合物进行分离，例如，

从发酵的酿液中提纯酒精，从原油裂解混合物中分离汽油、煤油、柴油等，蒸馏就是解决

这些问题最常用的方法之一。蒸馏是以液体混合物中各组份挥发性的差异以实现分离目的的。

在混合液中，我们常把挥发性高的组分（低沸点）称为易挥发组分或轻组分，以A表示：

把混合液中挥发性小（高沸点）的组分称为难挥发组分或重组分，以B表示。

蒸馏操作可以从不同的角度进行分类。

1、按物系的组分数的多少可以分为双组分蒸馏和多组分蒸馏。

2、按操作方式可以分为间歇蒸馏和连续蒸馏。间歇蒸馏用于小批量生产或某些有特殊

要求的场合；连续蒸馏是工业上常用的操作。

本章主要介绍常压下双组分连续精馏。

第二节双组分溶液的汽液相平衡

蒸馏一般在恒压下操作，本节介绍在恒压下，不同组成混合液加热汽化达到汽液两相

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平衡时，其平衡温度与液相和气相组成之间的关系。

饱和蒸汽压是液体的一个重要性质，与汽液相平衡有密切的关系。

一、拉乌尔定律

1、溶液的蒸汽压

在密闭的容器内，在一定的温度下，纯组分液体的汽液两相达到平衡状态，称为饱和状

态。其蒸汽称为饱和蒸气，其压力就是饱和蒸气压，简称蒸气压。

一般来说，某一纯组分液体的饱和蒸气压只是温度的函数，随温度升高而增加，在相同

的温度下，不同液体的饱和蒸气压是不相同的。其蒸气压越大表明挥发能力越大。纯组分液

体的饱和蒸气压与温度的关系常用安托因方程表示。

B

lgpoA(3-6-1)

tC

式中po——纯组分液体的饱和蒸气压，kPa；

t——温度，℃；

A、B、C——安托因常数。常用液体的安托因常数可查阅相应的手册。

液体混合物在一定的温度下也具有一定的蒸气压，其中各组分的蒸气分压与其单独存在

时的蒸气压不同。对于二组分混合液，两个组分，均因对方的存在，各组分在气相中的蒸气

压比其在纯态时的饱和蒸气压要小。

2、拉乌尔定律

对于双组分理想溶液，在一定的温度下汽液两相达到平衡时，各组分在气相中的蒸气分

压与其在液相中的组成（物质的量分数）之间有下列关系。

pApoAxA(3-6-2)

pBpoB(1xA)(3-6-3)

式中pA，pB——溶液上方A、B组分的平衡分压，kPa；

poA、poA——同温下纯组分的饱和蒸气压，kPa；

x，x——溶液中组分A、B的物质的量分数。

AB