西安石油大学：《化工原理》课程教学资源（电子教案）第九章 蒸馏 Distillation（刘菊荣）

一化工原理2)电子课件② 化工原理(2) 第九章蒸馏 Chart Distillation

化学工程基础电子课件 化工原理(2)电子课件 化工原理（ 2 ） 第九章 蒸馏 Chart9 Distillation

化工原理(2)电子课件② 91概述 蒸馏在化工中的应用 主要用于液体产品的精制,如石油的精制

化学工程基础电子课件 化工原理(2)电子课件 蒸馏在化工中的应用 主要用于液体产品的精制，如石油的精制 9.1 概述

化工原理(2)电子课件② 蒸馏基本原理: 实验现象:处于相平衡的气液两相,易挥发组分A在汽相中的相 对含量比液相高,难挥发组分B在液相中的相对含量比气相高。 蒸馏:通过加热液体或冷凝气体,形成气液两相,使易挥发组分 在气相富集,难挥发组分在液相富集,实现一定程度的分离 蒸馏原理的叙述: 有机化学学科一各组分沸点的差异;△Tb ,pA*个 物理化学学科一各组分蒸汽压的差异; 相对挥发度个 化工原理课程一混合物中各组分挥发程度的差异

化学工程基础电子课件 化工原理(2)电子课件 一、蒸馏基本原理： 蒸馏：通过加热液体或冷凝气体，形成气液两相，使易挥发组分 在气相富集，难挥发组分在液相富集，实现一定程度的分离。 蒸馏原理的叙述： 有机化学学科— 各组分沸点的差异；ΔTb 物理化学学科— 各组分蒸汽压的差异； 化工原理课程— 混合物中各组分挥发程度的差异。 B A B A x x y y > 实验现象：处于相平衡的气-液两相，易挥发组分A在汽相中的相 对含量比液相高，难挥发组分B在液相中的相对含量比气相高。 Tb↓，pA*↑; 相对挥发度↑

一化工原理2)电子课件② 蒸馏过程分类 闪蒸塔冷凝器 1.按操作过程分 (1)平衡蒸馏(闪蒸) 加热器 汽相产物 操作过程: 混合液加热——节流(八部 液相产物 分汽化(Ax)—部分分离 过程特点: 系统各处的组成、温度恒定 稳态过程 平衡蒸馏的txy图

化学工程基础电子课件 化工原理(2)电子课件 二、蒸馏过程分类 1.按操作过程分 (1)平衡蒸馏(闪蒸) te x y xF 平衡蒸馏的t-x-y图 汽相产物 液相产物 冷凝器 加热器 闪蒸塔 操作过程： 混合液加热──节流(p↓)──部 分汽化(yA>xA)── 部分分离 过程特点： 系统各处的组成、温度恒定 ──稳态过程

化工原理(2)电子课件② (2)简单蒸馏——非稳态蒸馏 原料液在蒸馏釜内加热部分汽化,(>x) 过程特点:系统各处组成、温度随时间变化 间歇过程(非稳态) 冷凝器 蒸 馏接受槽 釜 Fe y. xo) 平衡蒸馏和简单蒸馏只能达到有限的分离程度。 豪为实现高纯度分离,提出了精馏过程

化学工程基础电子课件 化工原理(2)电子课件 (2) 简单蒸馏——非稳态蒸馏 t yt xF xw x(y) 原料液在蒸馏釜内加热部分汽化，(yA>xA) 过程特点：系统各处组成、温度随时间变化 ──间歇过程(非稳态) 蒸馏釜 冷凝器 接受槽 D 平衡蒸馏和简单蒸馏只能达到有限的分离程度。 D 为实现高纯度分离，提出了精馏过程

化工原理(2)电子课件② 全冷凝器 (3)精馏 过程(如图) L 问题: 精馏原理? 产品回流? 塔顶产物D 进料不 计算与设计? 回流液 操作? 再沸器 L′ 加热蒸汽 塔底产物W

化学工程基础电子课件 化工原理(2)电子课件 全冷凝器 再沸器 V 进料 塔顶产物D 塔底产物W 加热蒸汽 L V′ L′ 回流液 (3) 精馏 过程(如图) 问题： 精馏原理？ 产品回流？ 计算与设计？ 操作？

化工原理(2)电子课件② (4)特殊精馏: 间歇精馏一间歇操作,与简单蒸馏不同之处是有回流。 恒沸精馏一加入第三组分与混合物中某组分形成最低共沸物。 萃取精馏一加入第三组分可增大混合物组分间的相对挥发度或 使共沸点转移。 反应精馏一CH3 COoCH3+H2OCH3COOH+CHOH 双组分蒸馏 2按物系的组分数1多组分蒸馏 连续蒸馏多用于处理大批量物料 3.按操作过程 间歇蒸馏多用于小批量生产或有特殊要求的场合

化学工程基础电子课件 化工原理(2)电子课件 (4) 特殊精馏： 间歇精馏—间歇操作，与简单蒸馏不同之处是有回流。 恒沸精馏—加入第三组分与混合物中某组分形成最低共沸物。 萃取精馏—加入第三组分可增大混合物组分间的相对挥发度或 使共沸点转移。 反应精馏— CH3COOCH3＋H2O ↔ CH3COOH＋CH3OH 2. 按物系的组分数 多组分蒸馏 双组分蒸馏 3. 按操作过程 间歇蒸馏 连续蒸馏 多用于小批量生产或有特殊要求的场合。 多用于处理大批量物料

化工原理(2)电子课件② 常压蒸馏沸点在室温到150℃左右的混合物 (3)按操作压力减压蒸馏常压沸点高,或在高温下易分解、聚合的物质 加压蒸馏常压下沸点在室温以下的混合物 蒸馏操作与吸收操作的异同点: 吸收 精馏 作用分离气体混合物分离液体或气体混合物 原理 溶解度差异 挥发度差异 机理分子单向扩散传质 分子双向扩散传质 研究方法物衡+速率+平衡 物衡+热衡+平衡

化学工程基础电子课件 化工原理(2)电子课件 (3)按操作压力 加压蒸馏 减压蒸馏 常压蒸馏 沸点在室温到150℃左右的混合物 常压沸点高，或在高温下易分解、聚合的物质 常压下沸点在室温以下的混合物 三、蒸馏操作与吸收操作的异同点： 研究方法 物衡＋速率＋平衡 物衡＋热衡＋平衡 机 理 分子单向扩散传质 分子双向扩散传质 原 理 溶解度差异 挥发度差异 作 用 分离气体混合物 分离液体或气体混合物 吸 收 精 馏

一化工原理2)电子课件② 92二元物系的汽液平衡 、相律和相组成 二元汽液平衡体系:组分数C=2,相数P=2 根据相律,自由度为F=C-P+2=22+2=2 平衡系统的状态参数—t,p,x,y t, P, y B 二元溶液气液平衡关系: t=f(x) p确定时 t=gy 溶液(A+B) PA=f() 加热 T确定时 lpe=g(x)

化学工程基础电子课件 化工原理(2)电子课件 9.2 二元物系的汽液平衡 一、相律和相组成 二元汽液平衡体系：组分数C=2，相数P=2 t, P, y A B t, x 溶液（A+B） 加热 根据相律，自由度为 F=C-P+2=2-2+2=2 二元溶液气液平衡关系： 平衡系统的状态参数── t，p，x，y t = f (x) t = g(y) p确定时 p f (x ) A = p g (x ) B = T确定时

化工原理(2)电子课件② 、理想物系的汽-一液相平衡关系 1.理想物系 Ideal system 液相为理想溶液一——服从Raou定律 理想物系 气相为理想气体一服从 Dalton分压定律 (1)理想溶液FA=FBB=FAB 由Rao叫定律 Pa PAYA PB =PBB PB(1-x) 其中PA=fA(1)pB=fB(t) 饱和蒸汽压计算一 Antoine方程 Igp: =a t+c

化学工程基础电子课件 化工原理(2)电子课件 二、理想物系的汽-液相平衡关系 理想物系 液相为理想溶液──服从Raoult定律 气相为理想气体──服从Dalton分压定律 ⑴ 理想溶液 由Raoult定律 (1 ) A * B B * A B B * A A p = p x p = p x = p −x 其中 ( ) ( ) B * A B *A p = f t p = f t FAA=FBB=FAB 1. 理想物系 Ideal system i i i i t C B p A + = − ∗ lg 饱和蒸汽压计算 —Antoine方程 x p 0 1 pA~x pB~x