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1、第六章 蒸馏第一节 概述一、 蒸馏分离依据-利用液体混合物中各组分具有不同的挥发度而进行分离的操作； -即利用在相同温度下各组分的蒸汽压不同。易挥发组分（轻组分）A难挥发组分（重组分）B例如：酒精（A）与水（B）溶液，沸腾部分汽化，yAxA 同理，蒸汽部分冷凝，xByB 蒸馏-使液体混合物部分汽化，利用其挥发度差异实现初步分离的一种传质操作 精馏-利用多次部分汽化，多次部分冷凝，使汽相得到较纯的轻组分，液相得到较纯的重组分的操作二、 蒸馏操作分类简单蒸馏（微分蒸馏）与平衡蒸馏（闪蒸）常压蒸馏、加压蒸馏与减压蒸馏连续蒸馏与间歇蒸馏普通蒸馏与特殊蒸馏三、 蒸馏分离推动力与分离极限蒸馏是汽液两相间的
2、传质过程蒸馏分离推动力两相浓度偏离平衡的程度蒸馏分离极限汽液两相达到相平衡（动态平衡）第二节 双组分溶液的汽液相平衡一、 相组成表示法1质量分率 可见：a1， aA+aB+ aN=12摩尔分率 xA，xB， yA，yB3两者关系 对两元溶液：二、 溶液的蒸汽压与Raoult定律1 蒸汽压：汽液相平衡是一种动态平衡纯溶液-在达到汽液动态平衡时，逸出的A分子数=回到液相的A分子数，此时汽相中A的压强=该温度下A的饱和蒸汽压混合液（A、B互溶）-在达到平衡时，由于A、B分子间相互作用，使， pAxA平衡线离对角线越远，表示分离推动力越大总压对x-y图影响不大， 总压变化2030%，x-y图变化不超过
3、2%。 3 双组分非理想溶液当和，使汽相中各组分的蒸汽压较理想溶液小，为负偏差溶液。在t-x-y图中出现最高共沸物。 例如：硝酸-水，氯仿-丙酮溶液四、挥发度和相对挥发度1挥发度 ：纯溶液 -指一定温度下的饱和蒸汽压， A 混合溶液-由于分子间相互作用的影响，使各组分的蒸汽压比纯态为低ApA / xABpB / xB由于挥发度随温度变化较大，使用上不方便，故引出相对挥发度概念。2. 相对挥发度AB1AB大小可判断分离难易程度，AB越大，A|、B越容易分离 AB=1，即xA=yA，不能分离（1） 对理想溶液： 尽管，随温度而变，但其比值相差不大；在温度变化不大时，AB可视为常数，计算时可取其平均
4、值。（2）在总压不大时，汽相遵从道尔顿定律： 第三节 蒸馏和精馏原理一、 简单蒸馏（微分蒸馏）-非定常态过程，汽液组成随时间而变。yFyWxWxF简单蒸馏相图图.简单蒸馏1-蒸馏釜，2-冷凝器，3受器123texyxF平衡蒸馏的t-x-y图二、 平衡蒸馏（闪蒸）-定常态过程123汽相产物液相产物4原料1-加热器，2-节流器，3-分离器，4-冷凝器在一定的P，T下进行闪蒸，其汽液浓度y、x是一定的，与料液的组成xF无关，但与汽液的产量有关（符合杠杆定律）。若规定xF与汽液量，则汽化温度te 随之而定。原料V0V1Vn-2Vn-1VnL1Ln-1LnL0V1Vm-1VmL1Lm-2Lm-1Lm三、
5、 精馏原理1 多次部分汽化，多次部分冷凝示意图和相图 tx0y0xmxFxn存在问题设备多，能耗大，中间馏分多，且产品产率太低。 修改以上流程：（1）由部分冷凝放出热量用作部分汽化所需之热量； （2）汽、液量互补； （3）用一个塔来替代全流程。原料V0V1Vn-2Vn-1VnL1Ln-1LnL0V1Vm-1VmL1Lm-2Lm-1Lmtx0y0xWxFxDyn+1 ynxnxn-1n2 塔板的作用热、质的交换 上升蒸汽（yn+1，tn+1）与下降液体（xn-1，tn-1）在第n板上接触， 因为 tn+1 tn-1，xn-1 蒸汽相（yn+1）部分冷凝，较多的重组分B转入液相；液相（xn-1）部
6、分汽化，较多的轻组分A转入汽相；总的结果：xn yn+1 当汽液两相在板上接触时间足够长，离开该板的汽液两相呈平衡，称为理论板。 只要有够多的塔板数，可使混合物达到分离的要求。3 连续精馏塔的分离过程 料液-在适当的位置加入； 塔顶冷凝器-取部分冷凝液从塔顶回流，其余为产品； 塔底再沸釜-将塔底液体部分汽化，产生蒸汽回流到塔内； 塔中汽液在塔板上接触 精馏段-加料板上方各板； 提馏段-加料板下方各板，包括加料板； 精馏、蒸馏的区别-有无回流（包括液相回流和汽相回流）。进料全冷凝器塔顶产物塔底产物再沸釜加热蒸汽VLDVLW回流液第四节 精馏过程的数学描述双组分连续精馏塔计算由于精馏是连续定态操作
7、，故适于大规模生产，工业上以精馏为主。精馏塔的计算分为1。设计型计算：按工艺分离要求，计算所需的塔板数； 2操作型计算：已知设备条件，由指定操作条件予测分离结果。一、 全塔物料衡算-指塔顶产物，塔底产物和料液之间的关系，受全塔物料衡算的约束，而与设备内的汽液两相接触方式无关。F, xFD, xDW, xW连续定态操作，输入量=输出量 F=D+W 塔顶回收率= 塔底回收率= 塔顶产率（采出率） 塔底产率（采出率）二、 精馏过程基本假定1。理论板概念塔板上传质过程的简化 指离开的蒸汽和液体成平衡的塔板。理论板是衡量实际塔板分离效果的最高标准。2恒摩尔流假定-塔板上热量衡算方程的简化 设：（1）各组
8、分摩尔汽化潜热相同； （2）忽略相邻板间的温度差异； （3）忽略塔的热损失。 结论：精馏塔内，除加料板或出料板外，各段内上升蒸汽和下降液量各自相等； 即精馏段内： 提馏段内： 三、 精馏塔的数学描述L, xnV, yn+112nVD,xDL1 精馏段操作-探索板间空间x，y的关系物料衡算 V=L+D 解得令回流比 R=L/D则 精馏段操作线在x-y相图上，是一条过（，）点，斜率为，截距为的直线。前提是分离系统符合恒摩尔流假定。回流比讨论：（1） 增加或减少R，并不意味产品流量的变化；（2） 增加R，将会增加冷凝器和再沸釜的热负荷，增加蒸汽流量，增大塔径。（3） 增加R，将使传质推动力增大，分离效率提高，减少塔板数，降低塔的高度。W, xWL, xmV, ym+1m+1LV2 提馏段操作线物料衡算 解得 提馏段操作线在x-y相图上，是一条过（，）点，斜率为的直线。四、 进料热状态对精馏过程的影响求取精馏线与提馏线的交点。进料热状态不同，使进料板上方与下方的汽、液量关系发生变化，是提馏段操作线位置发生变化的原因。1 定性分析LLVV（冷进料）FLVVL（泡点进料）FLVLV(汽液混合进料)FLLVVFLLVV（露点进料）（过热蒸汽进料）F(1) 冷
