1-4-1 精馏过程原理和条件
1-4-1 精馏过程原理和条件
精馏的思想和原理
T
te
1-4-1 精馏过程原理和条件
tn-1
tn
tn+1 tn-1 <tn+1
第五节 两组分连续精馏的计算
精馏塔的计算类型
设计型
已知：原料液（T、xF 、F） 生产要求：塔顶产品的组成xD或流量D和塔底产品的流
i.
L1 ´ =L2 ´ = …… Ln ´ =L
1-5-1 理论板的概念及恒摩尔流假定
恒摩尔流假定成立，必须满足的条件
各组分的摩尔汽化热相等
气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略
塔设备保温良好，热损失可忽略
tn-1
tn
tn+1 tn-1 <tn+1
1-5-2 物料衡算和操作线方程
M点：x=y，恒沸点
最低恒沸点
1-2-2 两组分非理想物系的气液平衡
图6－4 硝酸水溶液的相图
M点：x=y，恒沸点
最高恒沸点
第三节 平衡蒸馏和简单蒸馏
1-3-1 平衡蒸馏
蒸馏计算的MESH方程
M——物料衡算方程
E——气液平衡方程
S——加和方程xi=1， yi=1 H——焓衡算方程
1-3-1 平衡蒸馏
化工原理(天大版）---（下册） 第一章 蒸馏
1-2-1 两组分理想物系的气液平衡
一 相律
表示了平衡物系中的自由度数、相数及独立组分数之间的关系
F=C-+2 F：自由度数 C：独立组分数 ：相数 2：温度和压强 对于两组分的气液平衡： C=2 =2 F=C-+2=2-2+2=2 两组分气液平衡体系的参数有：T、P、x、y
非理想溶液：溶液各组分的平衡分压与拉乌尔定律有偏差的溶
液
PA=PA xAA
PB=PB xB B 1) 当总压不高时，与非理想溶液呈平衡的气相为理想气体
PA=PyA=PA xAA
yA
PA xAA P
2) 当总压很高时，气体的分压用逸度代替
1-2-2 两组分非理想物系的气液平衡
图6－3 乙醇水溶液的相图
量W或组成xW 确定：塔板数、塔径、塔高及塔的型式；再沸器及冷凝
器的负荷
校核型
塔一定（塔板数、塔径、塔高及塔的型式）
计算：塔顶、底产品温度、流量、组成或再沸器、冷凝 器的负荷
1-5-1 理论板的概念及恒摩尔流假定
理论板：离开该板的气液相相互成平衡，且板上各处的液相浓
度可视为均匀的
yn=Kn·xn
3. 用相对挥发度表示气液平衡关系
挥发度：纯液体的挥发度是指该液体在一定温度下的饱和蒸汽 压。
A=PA 溶液中各组分的挥发度
A
PA xA
B
PB xB
对于理想溶液：PA= PA xA
PB=PB xB
A=PA B=PB
P
A
PA xA
P
B
PB xB
相对挥发度：将溶液中组分理想物系的气液平衡
二 两组分气液平衡函数关系
理想物系
1. 液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律
1.
A、B两组分溶液达平衡时：
2.
PA=PA xA
3.
PB=PB xB=PB （1-xA）
2. 气相为理想气体，遵循道尔顿分压定律
PA=P yA PB=P yB P=PA+PB
1-2-1 两组分理想物系的气液平衡
当总压P不高时：
K AyA /x A yA /x A
y/x
K B yB /x B (1yA )/1 (x A ) (1y)/(1x)
y x 1(1)x
气液平 衡方程
1-2-1 两组分理想物系的气液平衡
三 两组分理想溶液的气液平衡相图
1. 温度-组成图
2.
两组分气液平衡F=2
3.
P=const
4.
用饱和蒸汽压表示平衡时气相组成
1-2-1 两组分理想物系的气液平衡
2. 用平衡常数K表示气液平衡关系
yA
PA P
xA
令 PA K P
则 yAKAx
当总 P一 压定时PA ， f(由 T) 于
Kf（ T， P）
纯组分的Pº和t的关系可用（Antoine）方程表示：
lgPA B tC
1-2-1 两组分理想物系的气液平衡
F C ( T p t e ) ( 1 q ) F r 原料液经加热器加热到的温度T为：
Tte
(1q) r Cp
三气液平衡关系
y x 1(1)x
T
te
1-3-2 简单蒸馏
简单蒸馏又称为微分蒸馏 瞬间形成的蒸汽与此时的液相成平衡，但最终得到的全部蒸
汽与釜液却并不平衡
第四节 精馏原理和流程
1. 物料衡算方程
总物料衡算方程：F=D+W （1）
轻组分物料衡算方程：F·xF=D·y+W·x（2） 由（1）和（2）得：
y(1D F)xD FxF
令W q(液化分率）则D 1q（汽化分率）
F
F
yqq1xq11xF
（xF，xF ）
1-3-1 平衡蒸馏
二 热量衡算
对加热器作衡算：Q=F·Cp（T-tF ）
气液平衡的表示方法
1.用饱和蒸汽压表示平衡关系
2. P=PA+PB
3. 其中PA= PA xA
4.
PB=PB xB
5.P=PA xA+PB xB= PA xA +PB （1-xA ）
xA
P PB PA PB
用饱和蒸汽压表示平衡时液相组成
PA=P yA=PA xA
yA
PA P
xA
yA
PA P
PPB PA PB
挥发度之比
PA / x A PB / x B
PA y/xAyA/xAKA PB y/xB yB/xB KB
1-2-1 两组分理想物系的气液平衡
对理想溶液
A B
P
A
P
B
α>1，表示A组分比B组分易挥发
α越大，表示两组分挥发度的差异越大，两组分越易分离
α =1，y=x，两组分不能用蒸馏的方法分离
恒摩尔流动
i. 恒摩尔气流：
ii.
在精馏段，每层板的上升气流的摩尔流量相等；
iii.
在提馏段，每层板的上升气流的摩尔流量相等
V1=V2=……Vn=V， V1´=V2 ´ =……Vn ´ =V ´
恒摩尔液流：
在精馏段，每层板的下降液流的摩尔流量相等；
在提馏段，每层板的下降液流的摩尔流量相等
L1=L2= …… Ln=L
t1 x1，y1
5.
t2 x2 ，y2
过热蒸汽区
……
6.
饱和蒸汽线
气液共存区 t-y线
液相区
饱和液体线
t-x线
1-2-1 两组分理想物系的气液平衡
2. x-y图
平衡时：y>x
y1
x1
x2 y2
1-2-2 两组分非理想物系的气液平衡
非理想物系
液相为非理想溶液，气相为理想气体 液相为理想溶液，气相为非理想气体 液相为非理想溶液，气相为非理想气体