上海交通大学：《生物工程单元操作原理》课程教学资源_液体精馏_Equilibrium_1

第九章 液体精馏

第九章 液 体 精 馏

第一节概述 一、 蒸馏的原理 利用混合物在一定压力下各组分相对挥发度( 沸点)的不同进行分离的一种单元操作。 易挥发组分沸点低的组分 难挥发组分沸点高的组分

利用混合物在一定压力下各组分相对挥发度（ 沸点）的不同进行分离的一种单元操作。 易挥发组分 ：沸点低的组分 难挥发组分 ：沸点高的组分 第一节 概述 一、蒸馏的原理

二、蒸馏的分类 简单蒸馏 较易分离的物系或 平衡蒸馏（闪蒸 ) 对分离要求不高的物系 按蒸馏方式 精馏 难分离的物系 恒沸蒸馏 很难分离的物系或 特殊精馏 萃取蒸馏 用普通方法难以分 离的物系 水蒸汽蒸馏

二、蒸馏的分类 按蒸馏方式 简单蒸馏 平衡蒸馏 （闪蒸） 精馏 特殊精馏 恒沸蒸馏 萃取蒸馏 水蒸汽蒸馏 较易分离的物系或 对分离要求不高的物系 难分离的物系 很难分离的物系或 用普通方法难以分 离的物系

二、蒸馏的分类 常压一·一般情况下多用常压 按操作压强〈 加压 常压下不能分离或达不到分离要求 减压 双组分 混合物中组分 多组分 (间歇 按操作方式 连续

按操作压强 常压 加压 减压 一般情况下多用常压 常压下不能分离或达不到分离要求 混合物中组分 双组分 多组分 按操作方式 间歇 连续 二、蒸馏的分类

第二节双组分溶液的气液相平衡 气液平衡时的自由度 对于两组分两相平衡：F=CP+2 上2-2+2=2 若蒸馏操作压力恒定，物系只剩下一个自由度。 当指定液相组成，则两相平衡共存时的温度和气相 组成必随之确定而不能任意变动。 恒压的双组分平衡衡物系中，必存在： t-x-y图：液相（或气相)组成与温度间的一一对应 x-y图：气、液组成之间的一一对应关系

第二节 双组分溶液的气液相平衡 一、气液平衡时的自由度 对于两组分两相平衡： F=C-P+2 =2-2+2 =2 若蒸馏操作压力恒定，物系只剩下一个自由度。 当指定液相组成，则两相平衡共存时的温度和气相 组成必随之确定而不能任意变动。 恒压的双组分平衡物系中，必存在： t-x-y图：液相（或气相）组成与温度间的一一对应 x-y图：气、液组成之间的一一对应关系

二、双组分理想物系的气液平衡 ·液相为理想液体，服从拉乌尔定律 ■气相为理想气体，服从理想气体定律

二、双组分理想物系的气液平衡  液相为理想液体，服从拉乌尔定律  气相为理想气体，服从理想气体定律

1.拉乌尔定律 对于理想溶液，在一定温度下： PA=PxA P8 paxB=pB(1-xA) PA,PB-溶液上方组分A及B的平衡分压 p,p8-纯组分A,B的饱和蒸气压 x4,x溶液中组分A,B的摩尔分数 纯组分的饱和蒸气压是温度的函数，通常用阿托因方 程表示：A了丹C

1. 拉乌尔定律 A B x ,x A,B -溶液中组分 的摩尔分数 对于理想溶液，在一定温度下： 0 A A A p p x  0 0 (1 ) p p x p x B B B B A    , p p A B A B 溶液上方组分 及 的平衡分压 0 0 , p p A,B A B 纯组分 的饱和蒸气压 0 lg B p A T C    纯组分的饱和蒸气压是温度的函数，通常用阿托因方 程表示：

2.泡点方程 当溶液沸腾时，各组分蒸气压之和等于系统压力 P=Pa+PB Paxa+PexB Pxa+pe(1-xA) 用x表示其中的易挥发组分，并略去下标： P-P8 p-pR(T) X三 p2-pe p(T)-PR(T) 上式是理想物系的液相组成与温度（泡点)关系

2. 泡点方程 0 0 0 0 0 0 ( ) ( ) ( ) B B A B A B p p p p T x p p p T p T       当溶液沸腾时，各组分蒸气压之和等于系统压力 0 0 0 0 (1 ) p p p p x p x p x p x        A B A A B B A A B A 用 x 表示其中的易挥发组分，并略去下标： 上式是理想物系的液相组成与温度（泡点）关系

3.露点方程 根据道尔顿分压定律，组分A在蒸气相中的分率 p p 由泡点方程得：x=PP-p-p(I) p%-p8p(T)-p(T) y=23 p- p2=p9(T)p-p(T) P P-P PP(T)-pR(T) 上式是理想物系的气相组成与温度（露点）关系

3. 露点方程 0 0 0 0 0 0 0 0 ( ) ( ) ( ) ( ) A A A A A B A B p p p p T p p T y p p p p p T p T       根据道尔顿分压定律，组分 A 在蒸气相中的分率 0 A A A A p p x y p p   0 0 0 0 0 0 ( ) ( ) ( ) B B A B A B p p p p T x p p p T p T       由泡点方程得： 上式是理想物系的气相组成与温度（露点）关系

4.温度——组成图 七)图代表的是在总压p一定的条件下，相平衡时 汽（液)相组成与温度的关系（泡点线和露点线）。 在总压一定的条件下，将组成为 气相区 X的溶液加热至该溶液的泡点 露点 t4,产生第一个气泡的组成为 两相区 露点线 VA1e 泡点 泡点线 继续加热升高温度，物系变为互 液相区 成平衡的汽、液两相，两相温度 0XA,2 XA yAYA,I 相同组成分别为y4和X4。 x(y) 当温度达到该溶液的露点，溶液全部汽化成为组成为y4=X+ 的气相，最后一滴液相的组成为X42

t/ C x(y) 0 露点线 泡点线 露点 泡点 xA yA xf 气相区 液相区 两相区 t-x(y) 图代表的是在总压 p 一定的条件下，相平衡时 汽（液）相组成与温度的关系（泡点线和露点线） 。 在总压一定的条件下，将组成为 xf 的溶液加热至该溶液的泡点 tA，产生第一个气泡的组成为 yA1。 继续加热升高温度，物系变为互 成平衡的汽、液两相，两相温度 相同组成分别为 yA 和 xA 。 当温度达到该溶液的露点，溶液全部汽化成为组成为 yA= xf 的气相，最后一滴液相的组成为 xA2。 y x A,1 A,2 4. 温度——组成图