化工原理基本概念和原理(已修改)
2025-06-28 04:35 本頁面
【正文】 化工原理基本概念和原理蒸 餾––––基本概念和基本原理利用各組分揮發(fā)度不同將液體混合物部分汽化而使混合物得到分離的單元操作稱為蒸餾。這種分離操作是通過液相和氣相之間的質(zhì)量傳遞過程來實現(xiàn)的。對于均相物系，必須造成一個兩相物系才能將均相混合物分離。蒸餾操作采用改變狀態(tài)參數(shù)的辦法（如加熱和冷卻）使混合物系內(nèi)部產(chǎn)生出第二個物相（氣相）；吸收操作中則采用從外界引入另一相物質(zhì)（吸收劑）的辦法形成兩相系統(tǒng)。一、 兩組分溶液的氣液平衡1． 拉烏爾定律理想溶液的氣液平衡關(guān)系遵循拉烏爾定律：pA=pA0xA pB=pB0xB=pB0（1—xA）根據(jù)道爾頓分壓定律：pA=PyA 而P=pA+pB 則兩組分理想物系的氣液相平衡關(guān)系：xA=（P—pB0）/（pA0—pB0）———泡點方程yA=pA0xA/P———露點方程對于任一理想溶液，利用一定溫度下純組分飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)可求得平衡的氣液相組成；反之，已知一相組成，可求得與之平衡的另一相組成和溫度（試差法）。2． 用相對揮發(fā)度表示氣液平衡關(guān)系溶液中各組分的揮發(fā)度v可用它在蒸汽中的分壓和與之平衡的液相中的摩爾分率來表示，即 vA=pA/xA vB=pB/xB 溶液中易揮發(fā)組分的揮發(fā)度對難揮發(fā)組分的揮發(fā)度之比為相對揮發(fā)度。其表達式有：α=vA/vB=（pA/xA）/（pB/xB）=yAxB/yBxA 對于理想溶液： α=pA0/pB0 氣液平衡方程：y=αx/[1+（α—1）x]Α值的大小可用來判斷蒸餾分離的難易程度。α愈大，揮發(fā)度差異愈大，分離愈易；α=1時不能用普通精餾方法分離。3． 氣液平衡相圖（1） 溫度—組成（txy）圖該圖由飽和蒸汽線（露點線）、飽和液體線（泡點線）組成，飽和液體線以下區(qū)域為液相區(qū)，飽和蒸汽線上方區(qū)域為過熱蒸汽區(qū)，兩曲線之間區(qū)域為氣液共存區(qū)。氣液兩相呈平衡狀態(tài)時，氣液兩相溫度相同，但氣相組成大于液相組成；若氣液兩相組成相同，則氣相露點溫度大于液相泡點溫度。（2）xy圖xy圖表示液相組成x與之平衡的氣相組成y之間的關(guān)系曲線圖，平衡線位于對角線的上方。平衡線偏離對角線愈遠(yuǎn)，表示該溶液愈易分離?？倝簩ζ胶馇€影響不大。二、 精餾原理精餾過程是利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理進行的，精餾操作的依據(jù)是混合物中各組分揮發(fā)度的差異，實現(xiàn)精餾操作的必要條件包括塔頂液相回流和塔底產(chǎn)生上升蒸汽。精餾塔中各級易揮發(fā)組分濃度由上至下逐級降低；精餾塔的塔頂溫度總是低于塔底溫度，原因之一是：塔頂易揮發(fā)組分濃度高于塔底，相應(yīng)沸點較低；原因之二是：存在壓降使塔底壓力高于塔頂，塔底沸點較高。當(dāng)塔板中離開的氣相與液相之間達到相平衡時，該塔板稱為理論板。精餾過程中，再沸器的作用是提供一定量的上升蒸汽流，冷凝器的作用是提供塔頂液相產(chǎn)品及保證由適宜的液相回流。三、 兩組分連續(xù)精餾的計算1． 全塔物料衡算總物
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