第一節(jié)：概述第二節(jié)：雙組分溶液的汽液平衡

1、化工原理電子教案2022/7/141第 九 章 蒸餾一：概述二：雙組分溶液的氣液平衡三：?jiǎn)渭?jí)蒸餾過(guò)程四：精餾多級(jí)蒸餾五：雙組分連續(xù)精餾的計(jì)算六：間歇精餾七：特殊精餾八：多組分精餾概述九：板式塔2022/7/142一：學(xué)習(xí)要求 掌握精餾的原理;精餾過(guò)程的計(jì)算和優(yōu)化;板式塔的基本結(jié)構(gòu)、特性、操作和調(diào)節(jié)。二：應(yīng)重點(diǎn)掌握的內(nèi)容 1：氣液平衡關(guān)系的表達(dá)與應(yīng)用。 2：雙組分連續(xù)精餾過(guò)程的計(jì)算和優(yōu)化，包括物料衡算和操作關(guān)系、進(jìn)料熱狀況的影響、理論板層數(shù)的計(jì)算、適宜回流比的確定、板效率的計(jì)算。 3：板式塔的基本結(jié)構(gòu)、流體力學(xué)和傳質(zhì)特性、負(fù)荷性能圖等。2022/7/1434：影響精餾過(guò)程主要主要因素的分析。1：

2、平衡蒸餾與簡(jiǎn)單蒸餾的特點(diǎn)、適用場(chǎng)合。2：間歇精餾與特殊精餾的特點(diǎn)、適用場(chǎng)合。三：一般了解的內(nèi)容四：學(xué)習(xí)時(shí)注意點(diǎn) 精餾與吸收均屬于傳質(zhì)過(guò)程，注意兩者之間的共性和特點(diǎn)。2022/7/144第 九 章 蒸餾一：蒸餾過(guò)程的分類二：蒸餾分離的特點(diǎn)第 一 節(jié) 概述2022/7/145第一節(jié) 概述 分離液體混合物的操作。 蒸餾操作：將液體混合物部分汽化，利用其中各組分揮發(fā)度不同的特性（沸點(diǎn)差）而達(dá)到分離的目的。 易揮發(fā)組分（輕組分）：揮發(fā)性相對(duì)較大的組分；其余組分為難揮發(fā)組分（重組分）。液體混合物部分汽化2022/7/146回流罐（餾出液）再沸器降液管塔頂產(chǎn)品塔底產(chǎn)品（餾殘液）2022/7/147一、蒸餾過(guò)

3、程分類1、按組分?jǐn)?shù)分雙組分蒸餾多組分蒸餾2、按操作方式分簡(jiǎn)單蒸餾單級(jí)蒸餾平衡蒸餾多級(jí)蒸餾精餾本章以常壓、雙組分、連續(xù)精餾為重點(diǎn)。4、按操作流程分：間歇式和連續(xù)式3、按操作壓強(qiáng)分 常壓蒸餾減壓蒸餾加壓蒸餾2022/7/148第二節(jié) 兩組分溶液的氣液相平衡理想溶液和非理想溶液 把性質(zhì)相似，分子結(jié)構(gòu)相近的物質(zhì)組成的溶液看作理想溶液。典型的理想溶液如苯-甲苯，甲醇-乙醇等。9.2.1兩組分理想物系的氣液相平衡兩組分理想物系氣相為理想氣體（P104KPa）液相為理想液體二、蒸餾操作的特點(diǎn) 1 、流程簡(jiǎn)單； 2、適用范圍廣； 3、蒸餾中的節(jié)能2022/7/1491、用飽和蒸汽壓表示的平衡關(guān)系一、氣液相平衡

4、關(guān)系 一定溫度下 ，理想溶液達(dá)氣液平衡時(shí)，氣相中某組分分壓與其在液相中摩爾分率成正比。溶液上方總壓等于各組分蒸氣壓之和。 對(duì)于A、B兩組分的理想溶液，平衡分壓遵循拉烏爾定律，平衡氣相組成遵循道爾頓分壓定律。2022/7/1410液相的泡點(diǎn)溫度是其組成和壓強(qiáng)的函數(shù)。汽相的露點(diǎn)溫度是其組成和壓強(qiáng)的函數(shù)。2022/7/1411 2、用相對(duì)揮發(fā)度表示的氣液相平衡關(guān)系 （1）揮發(fā)度 ：溶液中某組分氣相分壓與其液相組成之比。對(duì)純組分或理想溶液（2）相對(duì)揮發(fā)度 ：溶液中兩組分揮發(fā)度之比。定義式2022/7/1412 溫度變化，氣液相組成變化，但變化不大，計(jì)算時(shí)可取操作溫度范圍內(nèi)的幾何平均值。對(duì)于理想溶液-用

5、相對(duì)揮發(fā)度表示的平衡方程2022/7/1413溫度對(duì)飽和蒸汽壓的影響2022/7/1414常壓下苯、甲苯的相對(duì)揮發(fā)度隨組成的變化2022/7/14152022/7/1416 例1 苯（A）甲苯（B）的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系可用安托尼方程表示，即式中p*的單位為kpa ,t的單位為0C。 苯和甲苯可看作理想物系?，F(xiàn)測(cè)得某精餾塔塔頂壓力為p1=103.3kpa,溫度為t1=81.50C;塔釜壓力為p2=109.3kpa,液相溫度為t2=1120C.試求塔頂、塔底平衡的液相、氣相組成。2022/7/1417 解：（1）塔頂?shù)囊?、氣相組成2022/7/1418用相對(duì)揮發(fā)度計(jì)算（2）塔釜的液、氣相組成同

6、理可求得2022/7/14192022/7/1420 例2 計(jì)算含苯0.5（摩爾分率）的苯-甲苯理想溶液在101.3kpa下的泡點(diǎn)。 解：確定指定壓力下溶液的泡點(diǎn)須用試差法。 設(shè)泡點(diǎn)t=930C,則用安托尼方程可求出2022/7/14211、溫度-組成圖（t-x-y圖）二、氣液平衡相圖露點(diǎn)線泡點(diǎn)線氣液共存區(qū)氣相區(qū)液相區(qū)2022/7/1422t-x線： 飽和液體組成和泡點(diǎn)的關(guān)系曲線。t-y：飽和蒸氣組成和露點(diǎn)的關(guān)系曲線。E、F-難揮發(fā)組分、易揮發(fā)組分沸點(diǎn)?？倝篜恒定氣、液共存區(qū)，蒸氣量與液相量符合杠桿規(guī)則，即 氣、液平衡時(shí)，兩相溫度相同； 故t-y線在t-x線上方；當(dāng)氣、液兩相組成相同時(shí)，露點(diǎn)總

7、大于泡點(diǎn)。2022/7/1423 將已知組成和溫度的過(guò)冷溶液加熱至b點(diǎn)-（泡點(diǎn)線）-加熱至c點(diǎn)（氣液共存區(qū)）-加熱至d點(diǎn)（露點(diǎn)線）-加熱至e點(diǎn)氣相區(qū)），氣、液組成將如何變化？任一個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)狀態(tài)。 相平衡的氣液兩相組成不同；其氣相的露點(diǎn)溫度和液相的泡點(diǎn)溫度相同。將g再部分氣化或?qū)再部分冷凝情況如何？2022/7/1424 如果體系壓力發(fā)生改變，則溫度-組成圖將發(fā)生變化。P泡點(diǎn)和露點(diǎn)溫度t-x和t-y線上移，且兩曲線靠攏，平衡區(qū)變窄，氣液平衡時(shí)，兩相組成差值變小，分離變得困難。2022/7/1425從過(guò)冷液體至過(guò)熱蒸汽的變化過(guò)程2022/7/1426說(shuō)明：A：部分氣化和部分冷凝均可起到分離作用

8、；B：全部氣化和全部冷凝沒(méi)有分離作用；C：不斷的部分氣化和部分冷凝可使分離程度不斷提高； D：蒸餾操作應(yīng)處于氣液兩相區(qū)內(nèi)；氣液兩相量符合杠桿規(guī)則；E：泡點(diǎn)與濃度有關(guān)，其值在A，B組分沸點(diǎn)范圍之內(nèi)；F：總組成相同，其泡點(diǎn)和露點(diǎn)（冷凝點(diǎn)）溫度不同。2022/7/1427 2、y-x圖：總壓一定，不同溫度下互成平衡的氣液兩相組成y和x繪制在y-x坐標(biāo)中，得y-x圖。 可通過(guò)t-x-y圖或通過(guò)已知的 利用氣液平衡方程求得。.2022/7/1428對(duì)角線上的點(diǎn)y=x。 平衡時(shí)yx，平衡線總位于對(duì)角線的上方。 越大，平衡線離對(duì)角線越遠(yuǎn), 對(duì)應(yīng)的 越大，越易分離。2022/7/1429 平衡線上各點(diǎn)，即表示

9、不同平衡時(shí)的組成，又對(duì)應(yīng)不同的溫度。組成點(diǎn)越向下，平衡溫度越高（向下，x小，難揮發(fā)組分組成大）。 平衡曲線是確定壓強(qiáng)下測(cè)得的，P氣化需能量達(dá)到平衡需溫度 ，y-x線越靠近對(duì)角線，分離變難。但當(dāng)P變化幅度在2030之間時(shí)，x-y曲線的變動(dòng)2，因此 P變化不大時(shí)，外壓對(duì)平衡曲線的影響可忽略。2022/7/14309.2.2雙組分非理想物系的氣液平衡一、氣液平衡方程 非理想物系氣液相平衡有如下三種情況： （1)氣相為理想氣體，液相為非理想溶液的體系； (2)氣相為非理想氣體，液相為理想溶液； （3）氣相為非理想氣體，液相為非理想溶液。 主要討論第一種。非理想物系的平衡分壓用修正的拉烏爾定律表示。 活

10、度系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)取或由熱力學(xué)公式計(jì)算。2022/7/1431 正偏差溶液的泡點(diǎn)較理想溶液低；當(dāng)正偏差較大時(shí)， t-x-y圖上出現(xiàn)一最低點(diǎn)，稱為最低恒沸點(diǎn)。如：乙醇水，正丙醇水等。 正偏差溶液 1，二、氣液平衡相圖2022/7/1432負(fù)偏差溶液 1 負(fù)偏差溶液的泡點(diǎn)較理想溶液高；當(dāng)負(fù)偏差較大時(shí)， t-x-y圖上出現(xiàn)一最高點(diǎn)，稱為最高恒沸點(diǎn)。如：硝酸水，氯仿酮等。2022/7/1433說(shuō)明：B：在恒沸點(diǎn)處, =1，故一般蒸餾方法不能使兩 組分分離。C：恒沸點(diǎn)隨壓力的變化而變化。D：非理想溶液， 隨 t （或濃度）變化較大， 不能作為常數(shù)。三：氣液相平衡的應(yīng)用自學(xué) （1）計(jì)算溶液的泡點(diǎn)、氣相的露點(diǎn)、平衡組成； （2）選擇操作壓力； （3）選擇分離方法； （4）在x-y相圖上說(shuō)明精餾原理；2022/7/1434 思考判斷：某溶液由A、B兩種可揮發(fā)組分組成，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)