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第六章-蒸馏.ppt
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1、n概述概述n双组分溶液的气液平衡双组分溶液的气液平衡n蒸馏及精馏原理蒸馏及精馏原理n双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算n间歇精馏间歇精馏n恒沸精馏与萃取精馏恒沸精馏与萃取精馏n板式塔板式塔 第六章第六章 蒸馏蒸馏 DistillationDistillation1 1 蒸馏的应用蒸馏的应用 液体产品的精制液体产品的精制汽油汽油煤油煤油柴油柴油其其他他油品油品石油石油苯苯甲苯甲苯二甲苯等二甲苯等煤焦油煤焦油6.1 概述概述例如:例如:在酿酒业中饮料酒;在酿酒业中饮料酒;在在石石油油炼炼制制工工业业中中,原原油油经经蒸蒸馏馏后后制制取取汽汽油油、煤煤油油、柴油等产品;、柴油等产品;目的目
2、的:对液体混合物的分离,提取或回收有用组分:对液体混合物的分离,提取或回收有用组分。依据依据:液体混合物中液体混合物中各组分挥发性各组分挥发性的差异的差异。2 2 蒸馏分离的目的和依据蒸馏分离的目的和依据 1 1、按操作方法分:、按操作方法分:2 2、按蒸馏方法分:、按蒸馏方法分:简单蒸馏(分离要求不高)简单蒸馏(分离要求不高)平衡蒸馏(闪蒸)平衡蒸馏(闪蒸)精馏精馏特殊精馏特殊精馏 3、按组分数分:、按组分数分:双组分蒸馏双组分蒸馏多组分蒸馏多组分蒸馏复杂系蒸馏复杂系蒸馏4、按操作压力分:、按操作压力分:常压常压减压(热敏性物料)减压(热敏性物料)加压加压连续蒸馏连续蒸馏间歇蒸馏间歇蒸馏本章
3、主要讨论常本章主要讨论常压下双组分连续压下双组分连续精馏精馏主目录主目录3 3 蒸蒸馏过程的馏过程的分类分类6.2 双组分溶液的气液平衡双组分溶液的气液平衡n一、溶液的蒸汽压及拉乌尔定律一、溶液的蒸汽压及拉乌尔定律n二、理想溶液汽液相平衡二、理想溶液汽液相平衡n三、非理想溶液汽液相平衡三、非理想溶液汽液相平衡主目录主目录一、溶液的蒸气压及拉乌尔定律一、溶液的蒸气压及拉乌尔定律1 1、汽液平衡及饱和蒸气压、汽液平衡及饱和蒸气压平衡状态:平衡状态:一定压力作用下,一定量混合液体经过加热,一定压力作用下,一定量混合液体经过加热,液相中的挥发性组分向汽相中转移,长期充分汽化液相中的挥发性组分向汽相中转
4、移,长期充分汽化后,汽相中挥发性组分的分压不再增加。此时,汽后,汽相中挥发性组分的分压不再增加。此时,汽液两相达到平衡,亦称为液两相达到平衡,亦称为饱和状态饱和状态。平衡浓度:平衡浓度:平衡时挥发性组分在液相中的摩尔分数。平衡时挥发性组分在液相中的摩尔分数。饱和分压:饱和分压:饱和蒸汽压饱和蒸汽压表示液体的挥发能力。表示液体的挥发能力。2 2、安托因方程、安托因方程纯组分溶液纯组分溶液p0纯组分液体的饱和蒸汽压,纯组分液体的饱和蒸汽压,kpa;t温度,温度,;A A、B B、C C安托因常数。查手册可得。安托因常数。查手册可得。式中:式中:理想溶液:理想溶液:稀溶液和由性质近似的物质所构成稀溶
5、液和由性质近似的物质所构成的溶液。(苯甲苯、甲醇乙醇)的溶液。(苯甲苯、甲醇乙醇)3 3、拉乌尔定律拉乌尔定律理想溶液理想溶液二组分混合液:二组分混合液:由于由于B B组分的存在,使组分的存在,使A A组分在组分在汽相中的蒸汽分压比其在纯态汽相中的蒸汽分压比其在纯态下的饱和蒸汽压要小。下的饱和蒸汽压要小。此时的此时的A A组分蒸汽分压如何变化组分蒸汽分压如何变化?符合拉乌尔定律符合拉乌尔定律 pA,pB 溶液上方溶液上方A、B组分的分压,组分的分压,Pa;pA0,pB0 溶液温度下纯溶液温度下纯组分的饱和蒸汽压,组分的饱和蒸汽压,Pa;xA,xB 液相中液相中A、B组分的摩尔分率。组分的摩尔分
6、率。对于对于B B组分:组分:拉乌尔定律:拉乌尔定律:对于理想溶液,在一定温度下对于理想溶液,在一定温度下汽液两相达到平衡时,溶剂汽液两相达到平衡时,溶剂A A在汽相中的蒸在汽相中的蒸汽分压汽分压p pA A与其在液相中的组成与其在液相中的组成x xA A有下列关系有下列关系例例1 1正庚烷和正辛烷在正庚烷和正辛烷在110110时的饱和蒸气时的饱和蒸气压分别为压分别为140kPa140kPa和和64.5kPa64.5kPa。试计算混合液由正。试计算混合液由正庚烷庚烷0.40.4和正辛烷和正辛烷0.60.6(均为摩尔分数)组成时,(均为摩尔分数)组成时,在在110110下各组分的平衡分压、系统总
7、压及平衡下各组分的平衡分压、系统总压及平衡蒸气组成。(此溶液为理想溶液)蒸气组成。(此溶液为理想溶液)解:解:409.0591.01y1y7.94PAB=-=-=591.056PyAA=7.947.3856PPPBA=+=+=kPa7.386.05.64xPPBOBB=.=kPa564.0140 xPPAOAA=.=kPa(一)理想溶液(一)理想溶液t-y-xt-y-x关系式关系式泡点方程泡点方程1 1、液相组成、液相组成 x x 与温度(泡点)的关系与温度(泡点)的关系二、理想溶液汽液相平衡二、理想溶液汽液相平衡2 2、气液两相平衡组成间的关系:、气液两相平衡组成间的关系:3 3、气相组成、
8、气相组成y yA A与温度(露点)的关系与温度(露点)的关系露点方程露点方程n例例2:在:在101kPa的压力下,苯和甲苯混合液的压力下,苯和甲苯混合液在在96沸腾,求该温度下汽液平衡组成。沸腾,求该温度下汽液平衡组成。n96 时,苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为:时,苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为:161kPa和和65.6kPa。解:平衡时苯的液相组成解:平衡时苯的液相组成平衡时苯的液相组成平衡时苯的液相组成平衡时甲苯的液相气相组成平衡时甲苯的液相气相组成x xB B1 1x xA A0.5650.565y yB B1 1y yA A0.3450.345苯和甲苯的气液平衡数据苯和甲苯的气液平衡数据温度
9、温度饱和蒸汽压饱和蒸汽压kPakPa苯在苯在101 101 kPakPa的摩尔分数的摩尔分数苯苯甲苯甲苯x x苯苯y y苯苯80.280.2101.3101.340.040.01.0001.0001.0001.00088.088.0127.7127.750.650.60.6390.6390.8200.82096.096.0160.7160.765.765.70.3760.3760.5960.596104.0104.0199.4199.483.383.30.1550.1550.3040.304110.4110.4233.0233.0101.3101.30.0000.0000.0000.000(二
10、)(二)组成组成 温度图温度图(t t x x y y图图)两两条线:气相线(露点线)条线:气相线(露点线)y yA A t t 关系曲线关系曲线 液相线(泡点线)液相线(泡点线)x xA A t t 关系曲线关系曲线三个三个区域:液相区区域:液相区 气、液共存区气、液共存区 气相区气相区x,y绘理想物系的绘理想物系的t-x(y)相图:)相图:杠杆原理:杠杆原理:力力 力臂力臂=常数常数即:液相量即:液相量 L1=汽相量汽相量 L2量量浓度差浓度差露点线一定在泡点线上方。露点线一定在泡点线上方。Why?主目录主目录 次目录次目录2 2、气液相平衡图(气液相平衡图(y yx x图)图)equil
11、ibrium diagramequilibrium diagram txy 图图 t1t2x1x2y1y2y1y2x1x2图图6-4汽液相平衡图汽液相平衡图(y x 图图)主目录主目录 次目录次目录三、三、挥发度与挥发度与相对挥发度相对挥发度1.1.挥发度挥发度v v纯组分液体纯组分液体用饱和蒸汽压表示挥发能力。用饱和蒸汽压表示挥发能力。理想溶液理想溶液中各组分挥发能力不受其他组分中各组分挥发能力不受其他组分的影响时的影响时意义:是该物质意义:是该物质挥发难易程度挥发难易程度的标志的标志。2.2.相对挥发度相对挥发度(以以表示表示)定义:溶液中两组分挥发度之比定义:溶液中两组分挥发度之比。是温
12、度的函数。一般是温度的函数。一般A为易挥发组分,故为易挥发组分,故1。讨论讨论:即即 汽液汽液相平衡方程相平衡方程则则3.3.理想溶液的汽液相平衡方程式理想溶液的汽液相平衡方程式由泡点方程和露点方程得:由泡点方程和露点方程得:4 4.的物理意义的物理意义 气相中两组分组成之比是液相中两组分组成之气相中两组分组成之比是液相中两组分组成之 比的倍数;比的倍数;标志着分离的难易程度标志着分离的难易程度;若若1,则则 yx,可用蒸馏方法分离,且可用蒸馏方法分离,且愈大,愈大,平衡线愈远离对角线,物系愈易分离;平衡线愈远离对角线,物系愈易分离;=1,无法用普通蒸馏方法分离。无法用普通蒸馏方法分离。5.5
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