化工原理精餾培訓(xùn)課件12(已修改)
2025-01-07 01:16 本頁(yè)面
【正文】 概述概述 : 利用液體混合物中各 組 分 揮發(fā) 性差異 ，以 熱 能 為 媒介使其部分汽化從而在汽相富集 輕組 分液相富集重 組 分而使混合液分離。 閃蒸罐塔 頂產(chǎn) 品yAxA加 熱器原料液 塔底 產(chǎn) 品 Q減 壓閥蒸蒸 餾餾 蒸餾操作實(shí)例 ： 石油 煉 制中使用的 250萬(wàn)噸常減 壓 裝置許 多生 產(chǎn) 工 藝 常常涉及到互溶液體混合物的分離 問(wèn)題 ，如石油 煉制品的切割，有機(jī)合成 產(chǎn) 品的提 純 ，溶 劑 回收和 廢 液排放前的達(dá) 標(biāo)處理等等。分離的方法有多種，工 業(yè) 上最常用的是蒸 餾 或精 餾 。 2. 蒸餾操作的用途間歇精餾： 多用于小批量生 產(chǎn) 或某些有特殊要求的 場(chǎng) 合。連續(xù)精餾： 多用于大批量工 業(yè) 生 產(chǎn) 中。概述概述3.蒸餾的分類常壓蒸餾： 蒸 餾 在常 壓 下 進(jìn) 行。減壓蒸餾： 常 壓 下物系沸點(diǎn) 較 高或 熱 敏性物 質(zhì) 不能承受高溫的情況加壓蒸餾： 常 壓 下 為 氣體的物系精 餾 分離，加 壓 提高混合物的沸點(diǎn) .多組分精餾： 例如原油的分離。雙組分精餾 ： 如正異構(gòu)丁 醛 ,苯 甲苯體系等。簡(jiǎn)單蒸餾或平衡蒸餾： 用在分離要求不高的情況下。精餾： 分離 純 度要求很高 時(shí) 采用。特殊精餾： 混合物中各 組 分 揮發(fā) 性相差很小， 難 以用普通精 餾 分離， 借助某些特殊手段 進(jìn) 行的精 餾 。1 雙組分溶液的氣液相平衡關(guān)系雙組分溶液的氣液相平衡關(guān)系 理想物系的汽液平衡蒸 餾 分離的物系由加 熱 至沸 騰 的液相和 產(chǎn) 生的蒸汽相構(gòu)成。相平衡關(guān)系是蒸 餾過(guò) 程分析的重要理 論 基 礎(chǔ) 。 液相 為 理想溶液、汽相 為 理想氣體的物系。理想溶液服從 拉 烏 爾 （Raoult）定律 ，理想氣體服從 道 爾 頓 分 壓 定律 。根據(jù)拉 烏 爾 定律，兩 組 分物系理想溶液上方的平衡蒸汽 壓為 式中： poA、 poB —— 溶液溫度下 純組 分 飽 和蒸汽 壓 。 理想物系：溶液 沸騰時(shí) ，溶液上方的總壓應(yīng)等于各組分分壓之和，即 泡點(diǎn)方程（ bubble173。pointequation）A、 B、 C 為安托因常數(shù)，可由相關(guān)的手冊(cè)查到。 poA、 poB 取決于溶液沸騰溫度，上式表達(dá)一定總壓下液相組成與溶液泡點(diǎn)溫度關(guān)系。已知溶液的泡點(diǎn)可由上式計(jì)算液相組成；反之，已知溶液組成也可算出溶液泡點(diǎn)。純組分 飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系，用安托因（ Antoine）方程表示： 雙雙 組組 分溶液的氣液相平衡關(guān)系分溶液的氣液相平衡關(guān)系當(dāng)汽相為理想氣體時(shí)上式為一定總壓下汽相組成與溫度的關(guān)系式。該溫度又稱為露點(diǎn)（dew173。point），上式又稱為露點(diǎn)方程。嚴(yán)格地說(shuō)沒(méi)有完全理想的物系。對(duì)那些性質(zhì)相近、結(jié)構(gòu)相似的組分所組成的溶液，如苯 173。甲苯，甲醇 173。乙醇等，可視為理想溶液；若汽相壓力不太高 (10Mpa)，可視為理想氣體，則物系可視為理想物系。 對(duì)非理想物系不能簡(jiǎn)單地使用上述定律。汽液相平衡數(shù)據(jù)更多地依靠實(shí)驗(yàn)測(cè)定。 雙雙 組組 分溶液的氣液相平衡關(guān)系分溶液的氣液相平衡關(guān)系汽液平衡相圖：汽液平衡相圖： Tx(y) 圖圖 T173。x(y)圖代表的是在總壓 P 一定的條件下，相平衡時(shí)汽（液）相組成與溫度的關(guān)系。在總壓一定的條件下，將組成為 xf 的溶液加熱至該溶液的泡點(diǎn) tA，產(chǎn)生第一個(gè)氣泡的組成為 yA。繼續(xù)加熱，隨溫度升高，物系變?yōu)榛コ善胶獾钠簝上啵瑑上鄿囟认嗤M成分別為 yA 和 xA 。t/?Cx(y)0 露點(diǎn) 線泡點(diǎn) 線露點(diǎn)泡點(diǎn)xA yAxf氣相區(qū)液相區(qū)兩相區(qū)當(dāng)溫度達(dá)到該溶液的露點(diǎn)，溶液全部汽化成為組成為 yA= xf 的氣相，最后一滴液相的組成為 xA。1 雙組分溶液的氣液相平衡關(guān)系雙組分溶液的氣液相平衡關(guān)系2023/3/5星期五?平衡 線 位于 對(duì) 角 線 的上方 ，平衡 線 偏離 對(duì) 角 線 愈 遠(yuǎn) ，表示 該 溶液 愈易分離 。 :xy 圖圖 :xy 圖圖 216。xy 圖 代表在 總壓 一定下，液相 組 成和與之成平衡的汽相 組 成的關(guān)系。216。xy 圖 可通 過(guò) Tx(y) 圖 作出， 圖 中 對(duì) 角 線 (y=x)為 一參考 線 。216。大多數(shù)溶液，兩相平衡 時(shí) ， y 總 是大于 x，平衡 線 位于 對(duì) 角 線 上方。216。平衡 線 偏離 對(duì) 角 線 越 遠(yuǎn) ， 該 溶液越易分離。 汽液平衡關(guān)系式的表示方法汽液平衡關(guān)系式的表示方法 汽液兩相平衡 組 成常用相平衡常數(shù) K 或相 對(duì)揮發(fā) ? 的關(guān)系式來(lái)表達(dá)。Ki 表示 i 組 分的相平衡常數(shù)，其定 義為式中： yi 和 xi 分 別 表示 i 組 分在互 為 平衡的汽、液兩相中的摩 爾 分?jǐn)?shù)。 對(duì) 于易 揮發(fā)組 分， Ki 1，即 yi xi。Ki 值 越大， 組 分在汽、液兩相中的摩 爾 分?jǐn)?shù)相差越大，分離也越容易。 對(duì) 多 組 分物系汽液平衡關(guān)系的 計(jì) 算， 應(yīng) 用相平衡常數(shù)比 較 方便。 =f（物系 , T， P ）氣（汽）液相平衡 時(shí) ，兩相的溫度和 壓 強(qiáng) 相等，每個(gè) 組 分在兩相中的逸度（ fugacity）相等，即對(duì) 非理想物系，氣（汽）、液相的逸度服從下列方程： 式中： pio— 純 組 分 i 的 飽 和蒸汽 壓 ；?io— 純組 分 i 的逸度系數(shù)；ViL — 純 液體 i 的摩 爾 體 積 。 式中： ?i — 氣（汽）相 i 組 分的逸度系數(shù)； ?i— 液相 i 組 分的活度系數(shù)； fiL— 純 液體 i 在系 統(tǒng) 溫度、 壓 力下的逸度，可由下式 計(jì) 算 根據(jù)相平衡常數(shù)的定 義 式中 ?i， ?i 的 計(jì) 算與氣（汽）相 組 成和液相 組 成有關(guān)，相平衡常數(shù) K 不 僅 與系 統(tǒng) 溫度、 壓 強(qiáng) 有關(guān)，也與 組 成有關(guān)。當(dāng)系 統(tǒng)壓 力 較 低，氣相近似 為 理想氣體 時(shí) ，氣相逸度系數(shù) ?i 接近于 1，有若液相也 為 理想溶液，液相的活度系數(shù)就等于 1， 則液相 為 非理想溶液，汽相 為 理想氣體的相平衡常數(shù) 計(jì) 算式此式即為拉烏爾定律表達(dá)式。 對(duì) 多 組 分物系汽液平衡關(guān)系的 計(jì) 算， 應(yīng) 用相平衡常數(shù)比 較 方便。 溶液中各 組 分的 揮發(fā) 性由 揮發(fā) 度 來(lái)量衡，定 義為組 分在汽相中的平衡蒸汽 壓 與在液相中的摩 爾 分?jǐn)?shù)的比 值 。 對(duì) 雙 組 分物系 對(duì)純組 分液體，其 揮發(fā) 度就等于 該 溫度下液體的 飽 和蒸汽 壓 。 溶液中兩 組 分 揮發(fā) 度之比稱 為 相 對(duì)揮發(fā) 度，用 ? 表示 當(dāng)操作 壓 強(qiáng) 不高，氣相服從道 爾 頓 分 壓 定律 時(shí) ，上式可改寫(xiě) 為 1 雙組分溶液的氣液相平衡關(guān)系雙組分溶液的氣液相平衡關(guān)系相相 對(duì)揮發(fā)對(duì)揮發(fā) 度度 α 對(duì)揮發(fā)對(duì)揮發(fā)度度對(duì) 雙 組 分物系有 yB=1yA， xB=1xA，代入并略去下 標(biāo) A可得 —— 相平衡方程對(duì) 理想溶液， 組 分的 揮發(fā) 度 ? =po16
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