个t－ x－ y图分成三个区
域，液相线以下代表尚未 沸腾的液体，称为液相区。 汽相线以上代表过热蒸汽 区。被两曲线包围的部分 为汽液共存区。
沸点－组成图
在恒定总压下，组成为x， 温度为t1（图中的点A）的 混合液升温至t2(点J)时，溶 液开始沸腾，产生第一个汽 泡，相应的温度t2称为泡点， 产生的第一个气泡组成为 y1(点C)。同样，组成为y、 温度为t4（点B）的过热蒸 汽冷却至温度t3（点H）时， 混合气体开始冷凝产生第一 滴液滴，相应的温度t3称为 露点，凝结出第一个液滴的 组成为x1(点Q)。F、E两点 为纯苯和纯甲苯的沸点。
xA , xB ——液相中 A、B组分的摩尔分率。
液相组成 x 与温度的关系
pA ? pA0 xA pB ? pB0 xB
P ? pA ? pB ? pA0 xA ? pB0 xB ? pA0 xA ? pB0 (1 ? xA ) ? pB0 ? ( pA0 ? pB0 )xA
蒸馏通常是在一定外压下进行，操作过程中溶液的沸 点随组成而变，故总压一定下的沸点与组成图是分析 精馏过程的基础。
?
nB n
?
nB nA ? nB
xA ? xB ? 1
3）换算关系：
w? x
xA ?
wA M A wA ? wB
MA MB
x? w
wA ?
xA ?M A xA ?M A ? xB ?M B
气液相平衡的概念
在一封闭容器中 ,如图所示。在一定 条件下，液相中各组分均有部分分子从 介面逸出进入液面上方气相空间，而气相 也有部分分子返回液面进入液相内。经长 时间接触，当每个组分的分子从液相逸出 与气相返回的速度相同，或达到动平衡时， 即该过程达到了相平衡。把这种气液两相 在平衡状态下的浓度关系成为气液相平衡 关系。
精馏单元操作技术
任务2：酒精蒸馏回收工艺条件的 确定(1)
双组分溶液的气液组成的表示方法
1）质量分率：混合物中某一组分在混合物中占的百 分数
wA
?
mA m
?
mA mA ? mB
wB
?
mB m
?
mB mA ? mB
易挥发组分 A 易挥发组分 B
2）摩尔分率：
xA
?
nA n
?
nA nA ? nB
xB
沸点－组成图
以苯-甲苯混合液 为例，在常压下，其 t
－ x－ y图如图所示，
以温度 t为纵坐标，液 相组成xA和汽相组成 yA 为横坐标 (x，y均指易 挥发组分的摩尔分数 )。
沸点－组成图
图中有两条曲线，下 曲线表示平衡时液相组成 与温度的关系，称为液相 线，上曲线表示平衡时汽 相组成与温度的关系，称 为汽相线。两条曲线将整
两条线：气相线（露点线） ——yA~t 关系曲线 液相线（泡点线） ——xA~t 关系曲线
三个区域：液相区 气、液共存区 气相区
气液平衡图 x~y图
对角线 y=x 为辅助 线；
x~y 曲线上各点具有 不同的温度；
对于大多数溶液， 平衡时y>x ，故平衡曲线 在对角线的上方；
平衡线离对角线越远， 挥发性差异越大，物系 越易分离。
1. 装置
2. 特点:
? 间歇非定态。 ? 一次进料。 ? xD, xW不是一对平衡
组成。
? 适合于? 大的组分。
二、平衡蒸馏 (又叫闪蒸 )
1. 流程
2. 特点: ?一次进料，粗分 ?xi, yi是一对平衡 组成
D( 气)、y W( 液)、x
气液相平衡图
y－ x图表示在恒定
的外压下，蒸气组成 y和 与之相平衡的液相组成 x 之间的关系。图 2是101.3 kPa 的总压下，苯 —甲苯
混合物系的 y－ x图，它
表示不同温度下互成平衡 的汽液两相组成 y与x的关 系。图中任意点 D表示组 成为x1的液相与组成为 y1 的气相互相平衡。
沸点 -组成图（ t~x ~y图)
理想溶液：
?A ?
pA xA
?
p
0 A
x
A
xA
?
p
0 A
2. 相对挥发度 (以 ? 表示)
?B ?
pB xB
?
pB0 x B xB
?
pB0
定义：溶液中两组分挥发度之比。
一般溶液：
? ? ? A ? pA xA ? B pB x B
pA Py A yA yA
理想溶液： ?
?
xA pB
?
xA Py B
理想溶液的气液相平衡关系
1. 拉乌尔定律（ Raoult's Law ）
对于理想溶液，在一定温度下，气液相平衡时， 气相中任一组份的分压等于该组分的在该温度下的 饱和蒸汽压乘以它在液相中的摩尔分数。
pA ? pA0 x A
pB
?
p
0 B
x
B
pA, pB ——溶液上方 A、B组分的分压， Pa； pA0 , pB0 ——溶液温度下纯组分的饱和蒸汽压， Pa；
?
xA yB
?
yB xA
xB
xB
xB xB
对于二元理想溶液 ：yB=1-yA x B=1-xA
y
则
?
?
1? x
y
1? x
即 y? ?x
—— 相平衡方程
1 ? (? ? 1)x
理想溶液：
?
?
pA0 pB0
3. 平均相对挥发度
?m ? ?顶??釜
式中 α 顶——塔顶的相对挥发度 α 釜——塔釜的相对挥发度
挥发度与相对挥发度
1. 挥发度
定义：气相中某一组分的蒸汽分压和与之平衡的液 相中的该组分摩尔分数之比，用符号 ?表示。
意义：是该物质 挥发难易程度 的标志。
混合液某组分挥发度 :
?A
?
pA xA
,
?B ?
Hale Waihona Puke pB xBpA、 pB——汽液平衡时，组分A,B在气相中的分压； x A、x B—— 汽液平衡时，组分 A,B在液相中的摩尔分数。
压力对 t~x ~y图及x ~y图的影响
p3 ? p2 ? p1
压力增加，平衡线靠近对角线，分离难度加大。
非理想溶液的气液相平衡关系 1.具有正偏差的溶液
乙醇－水溶液相图 正偏差溶液： x=0.894，最低恒沸点， 78.15℃
2. 具有负偏差的溶液
硝酸－水溶液相图 负偏差溶液： x=0.383，最高恒沸点， 121.9℃
4.α 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 比的倍数； α 标志着分离的难易程度 ； 若α>1,则 y>x ,可用蒸馏方法分离，且 α愈大， x-y 图中平衡线愈远离对角线，物系愈易分离； α =1, 无法用普通蒸馏方法分离。
简单蒸馏和平衡蒸馏
一 、 简单蒸馏
简单蒸馏又称为微分蒸馏，瑞利（ Rayleigh)1902 年提 出了该过程数学描述方法，故该蒸馏又称之为瑞利蒸馏。