浙江大学：《化工原理》本科课程教学资源（PPT课件）第九章 蒸馏 §9.1 概述 §9.2 二元物系的汽液相平衡

幻灯片1目录 §91概述 §92二元物系的汽液相平衡 浙江大学本科生课程 化工原理 第九章蒸馏 1/18

浙江大学本科生课程 化工原理 第九章 蒸馏 1/18 幻灯片1目录 §9.1 概述 §9.2 二元物系的汽液相平衡

第九章蒸馏 §91概述 什么是蒸馏? 利用各组分挥发度的差异将液体混合物加以分离的单 元操作称为蒸馏 蒸馏在工业生产中的应用 A易挥发组分 ◆获得高纯度产品; B 4难拌挥发组分 令获得粗馏分。 离分汽化 例如 溶液(A+B) 在酿酒业中饮料酒; 在石油炼制工业中,原油经蒸馏后制取汽 ,油、煤油、柴油等产品; 加热 浙江大学本科生课程 化工原理 第九章蒸馏 2/18

浙江大学本科生课程 化工原理 第九章 蒸馏 2/18 第九章 蒸馏 A B 溶液（A+B） 加热 部分汽化 易挥发组分难挥发组分 §9.1 概述 ❖获得高纯度产品； ❖获得粗馏分。 例如： 在酿酒业中饮料酒； 在石油炼制工业中，原油经蒸馏后制取汽 油、煤油、柴油等产品； 利用各组分挥发度的差异将液体混合物加以分离的单 元操作称为蒸馏。 一、什么是蒸馏？ 二、蒸馏在工业生产中的应用

§91概述 、蒸馏的分类 元蒸馏 ①根据被蒸馏的混合物的组分数,可分为: 多元蒸馏 「连续蒸馏 ②根据操作过程是否连续,可分为 间歇蒸馏 「常压蒸馏 ③根据操作压力,可分为加压蒸馏 减压蒸馏 简单蒸馏 ④根据操作方式,可分为:平衡蒸馏 精馏 浙江大学本科生课程 化工原理 第九章蒸馏 3/18

浙江大学本科生课程 化工原理 第九章 蒸馏 3/18 根据被蒸馏的混合物的组分数，可分为：    多元蒸馏 二元蒸馏 根据操作过程是否连续，可分为：   间歇蒸馏 连续蒸馏 根据操作压力，可分为      减压蒸馏 加压蒸馏 常压蒸馏 根据操作方式，可分为：      精 馏 平衡蒸馏 简单蒸馏 三、蒸馏的分类 §9.1 概述

§92二元物系的汽液相平衡 二元物系汽液相平衡时,所涉及的变量有: 温度t、压力P、汽相组成y、液相组成x等4个 自由度数F=C-①+2 B 2+2-2=2 溶液(A+B) =八(,P)在定的压力下=/() t=g( 加热 t=g(, 卩=Py=(x)在定的温度下∫p1=/(x) lPB=P(1-D)=(r, t) PB =g(x) 浙江大学本科生课程 化工原理 第九章蒸馏 4/18

浙江大学本科生课程 化工原理 第九章 蒸馏 4/18 自由度数 F = C −  + 2 = 2 + 2 − 2 = 2 在一定的压力下 在一定的温度下 t, P, y A B t, x 溶液（A+B） 加热 t = f (x,P) t = g(y,P) t = f (x) t = g(y) p P( y) g(x t) B = 1 − = , p Py f (x t) A = = , p f (x) A = p g(x) B = §9.2 二元物系的汽液相平衡 二元物系汽液相平衡时，所涉及的变量有： 温度t、压力P、汽相组成y、液相组成x等4个

§92二元物系的汽液相平衡 、理想物系的汽液相平衡 汽相为理想气体液相为理想溶灌的体系,称为 满足理想气体状态方程、道尔顿分压定律 pa+PB ya 、理想溶液 在全部浓度范围内都服从拉鸟尔定律的溶液称为理想溶液 在组分A、B组成的理想溶液中,则有:J44=JB-B=JA-B 只有物性和结构相似,且分子大小也相近的物系才符合「p 拉鸟尔定律,如苯一甲苯、甲醇一乙醇、烃类同系物组成 P 的溶液等等 PA=P 拉乌尔( Raoult)定律 PB=PBEB 浙江大学本科生课程 p4=f( 加热 化工原理 PB=gl gU 5/18

浙江大学本科生课程 化工原理 第九章 蒸馏 5/18 汽相为理想气体、液相为理想溶液的体系，称为  。 满足理想气体状态方程、道尔顿分压定律 P p y P p P p p y B B A A B A = + = =     = = B B B A A A p p x p p x 0 0 t = f (x) t = g(y) p f (x) A = p g(x) B = §9.2 二元物系的汽液相平衡 一、理想物系的汽液相平衡 1、理想溶液 pA A pA 0 xA A t 加热 在全部浓度范围内都服从拉乌尔定律的溶液称为理想溶液。 在组分A、B组成的理想溶液中，则有： A A B B A B f f f − = − = − 只有物性和结构相似，且分子大小也相近的物系才符合 拉乌尔定律，如苯－甲苯、甲醇－乙醇、烃类同系物组成 的溶液等等 ------拉乌尔（Raoult）定律

§92二元物系的汽液相平衡 PAPA PB=PBXB A PA 吨组分A B 纯组分B A 加热 X B 浙江大学本科生课程 化工原理 第九章蒸馏 6/18

浙江大学本科生课程 化工原理 第九章 蒸馏 6/18 A pA 0 A t 加热 B A p pA 0 P pB 0 0 xA （xB） 1     = = B B B A A A p p x p p x 0 0 纯组分A 纯组分B §9.2 二元物系的汽液相平衡

§92二元物系的汽液相平衡 在一定的压力下t=f(x) 理想物系 g() D=8(x)理物系,=px 在定的温度下∫P1=/(x 4拉乌尔定律 理想物系的tx(y)相平衡关系: 对理想物系,汽相满足:P=PA+PB=P4x+p2(1-x) Lx= P-p 0 0B0B0P p、p仅与温度t有关,可采用 实测数据或用安托因( Antoine)方 程进行推算: B 0 P P T+c P 浙江大学本科生课程F4 B 化工原理 第九章蒸馏 7/18

浙江大学本科生课程 化工原理 第九章 蒸馏 7/18 在一定的压力下 在一定的温度下 t = f (x) t = g(y) p f (x) A = p g(x) B =     = = B B B A A A p p x p p x 0 0 理想物系 ? 理想物系 拉乌尔定律 理想物系的 t-x（y）相平衡关系： 0 pA 、 0 pB 仅与温度 t 有关，可采用 实测数据或用安托因（Antoine）方 程进行推算： T C B p A + = − 0 ln 对理想物系，汽相满足：P = pA + pB (1 ) 0 0 = pA x + pB − x 0 0 0 A B B p p P p x − − = P p x P p y A A 0 = = 0 0 0 A B B p p P p − − P pA 0 = §9.2 二元物系的汽液相平衡

P P一定 §92二元物系的汽液相平衡x Pa pP P P 题线汽相区|露点线一定在泡点线上方 杠杆原理: t两相区 力×力臂=常数 量浓度差 42-即:液相量xL汽相量xL2 液櫚区 PA 或 浙江大学本科生课程 化工原理 8/18

浙江大学本科生课程 化工原理 8/18 P 一定 B t-y t t-x A 0 x 或 y 1 泡点线 露点线 两相区 液相区 汽相区 杠杆原理： 力力臂 = 常数 L1 L2 即：液相量L1=汽相量L2 量 浓度差 露点线一定在泡点线上方。 0 0 0 A B B p p P p x − − = P p x P p y A A 0 = = §9.2 二元物系的汽液相平衡 pA A pA 0 xA A t

§92二元物系的汽液相平衡 理想物系的xy相平衡关系: 0A0 J P PaX B P=PA+PB px+P8(1-x) x+(1-x) P Pix+ PB(1-x) O 令a= 相对挥发度 1+(a-1)x PB 对理想物系,相对挥发度与温度 关系不大,可近似认为与温度无关 浙江大学本科生课程 化工原理 第九章蒸馏 9/18

浙江大学本科生课程 化工原理 第九章 蒸馏 9/18 P p x P p y A A 0 = = (1 ) 0 0 0 p x p x p x y A B A + − = (1 ) 0 0 0 0 x x p p x p p B A B A + − = 令 0 0 B A p p  = x x y 1 + ( − 1) =   理想物系的 x-y 相平衡关系： (1 ) 0 0 p x p x A B = + − A B P = p + p ----相对挥发度 对理想物系，相对挥发度与温度 关系不大，可近似认为与温度无关。 §9.2 二元物系的汽液相平衡

§92二元物系的汽液相平衡 说明: (1)相平衡曲线必落在对角 1+(a-1)x 线的上方;why?因为空x (2)α越远离1,也就愈 有利于蒸馏操作 c J 越大,相平衡曲线偏离对 y=x 角线愈远,表示达到汽液 相平衡时汽、液两相组成 的差异愈大, t. p B t, X 溶液(A+B) J 理想物系的y-x相图 浙江大学本科生课程 化工原理 00加搏九章蒸馏 10/18

浙江大学本科生课程 化工原理 第九章 蒸馏 10/18 y x 理想物系的 y-x 相图 x x y 1 + ( − 1) =   y = x  y x  y §9.2 二元物系的汽液相平衡 t, P, y A B t, x 溶液（A+B） 加热 因为yx 说明： （2） 越远离1，也就愈 有利于蒸馏操作----------  越大，相平衡曲线偏离对 角线愈远，表示达到汽液 相平衡时汽、液两相组成 的差异愈大， （1）相平衡曲线必落在对角 线的上方；Why？