【正文】 1 ?x9 4 19 3 2111 12 ??????????? DxRxR Ry例 4 用一連續(xù)精餾塔分離苯 甲苯混合溶液，含苯40%（摩爾）的原料液為氣液混合物，其中蒸汽占混合物的 1/3（摩爾分率），苯 甲苯的平均相對揮發(fā)度 =. 試求原料液中氣相和液相的組成分別為多少？ 解：設(shè)原料液中氣相和液相的組成分別為 yF和 xF 則由物料衡算有： 由平衡方程得： 兩式聯(lián)立解得： 0 . 432 FF ??? xyFFF xxy??3 2 4 FF ?? xy ， q線方程 ?進(jìn)料板將塔分為精餾段和提餾段 ， 進(jìn)料量及其熱狀況將對精餾段上升的蒸氣量 qn(V)和提餾段下降的液體量產(chǎn)生影響 。 ?提餾段操作線不如精餾段操作線易求。 解：苯的分子量為 78，甲苯的分子量為 92 進(jìn)料組成 釜?dú)堃航M成 ??＝Fx0 2 3 ??＝Wx 原料液的平均分子量 原料液摩爾流量 由題意知 所以 ????＝FMhk m o lF / 7 5 0 0 0 ?＝?FDFxDx ?????? FD FxDx 由物料衡算式 代入數(shù)據(jù)，得 代入 ?DDxWD ??1750 2 3 7 5 ???? W解得 hk m o lWhk m o lD /95 /80 ??解得 ?DxWDF ??WDF WxDxFx ?? ? 操作線方程 精餾段 對總物料進(jìn)行衡算 衡算范圍：見圖中虛線范圍 對易揮發(fā)組分進(jìn)行衡算 DLV ??Dnn DxLxVy ??? 1(148) (149) ? 操作線方程 精餾段 合并上兩式得： 整理得： Dnn DxLxyDL ??? ? 1)(Dnn xDLDxDLLy????? 1(150) 改寫為： 為塔頂回流液與餾出液之比，稱為回流比 Dnn xDLxDLDLy1/11//1 ?????DL/則有：令 / DLR ?Dnn xRxRRy1111 ?????將 Dnn xDLDxDLLy????? 1(151) 上三式均為精餾段操作線方程，反映了 由第 n＋1層板上升的氣相組成 yn＋ 1與離開第 n層板的液相組成 xn之間的關(guān)系。 定值???????????? LLLLL n?321 ?離開第 n層板的液相組成 xn與由第 n＋ 1層板上升的氣相組成 yn＋ 1之間的關(guān)系。 恒摩爾蒸氣流 恒摩爾液流 ? 恒摩爾流的假設(shè) :(為了簡化計(jì)算而作的假設(shè) ） 上述假設(shè)成立需滿足下列條件：（ 1）各組成的摩爾氣化潛熱相等；（ 2）氣液兩相交換的顯熱可以忽略；（ 3）塔設(shè)備保溫良好，熱損失可以忽略不計(jì)。 ?理論板 若離開塔板的氣液兩相達(dá)到平衡狀態(tài)，則將這種板稱為理論板。 設(shè)進(jìn)入第 n層板上的氣相的濃度和溫度分別為 yn＋ 1和 tn＋ 1， 液相的濃度和溫度分別為 xn－ 1和 tn－ 1。 塔內(nèi)裝有若干層塔板或填充一定高度的填料，分別構(gòu)成板式塔和填料塔。 若采用多次部分氣化、多次部分冷凝，則可 實(shí)現(xiàn)組分較高程度的分離， 獲得純度高的產(chǎn)品。問 :蒸餾后釜內(nèi)余下液體的濃度 x2是多少 ? 所得氣相產(chǎn)物的平均濃度可為多少 ? ???????????12212111lnln11)()(lnxxxxLnLn ??解 ∵ 代入數(shù)據(jù) ,得 ?????????????12ln 22xx 解得 x= 由 易揮發(fā)組分的微分衡算式： 變換成： ? ? )()()()()( Ly d ndxxLdnLnxLn ????? ?)()()()( 212211 LnLnyxLnxLn ???121)()()()()()(212121212211 ???????????LLnxxLLnLnLnxLnxLny 在本例中 ,1kmol的 x1= ,經(jīng)簡單蒸餾 ,可得 x3= x2=。 ()()d n L d xn L y x??12()ln()n L d xn L y x??? yx的關(guān)系為直線關(guān)系 y=mx+b， 則積分結(jié)果 12()ln()n L d xn L y x???bxmbxmmLnLn??????2121)1()1(ln11)()(ln yx的關(guān)系為曲線關(guān)系或用數(shù)值表示時 ， 則應(yīng)用圖解積分或數(shù)值積分方法求解。 n (L)—— 任一瞬間蒸餾釜中釜液量 ， kmol。 t/?C x(y) 0 露點(diǎn)線 泡點(diǎn)線 xA yA xf ?簡單蒸餾特點(diǎn)： 以蒸餾釜內(nèi)殘液組成或產(chǎn)品罐中餾出液平均組成降至規(guī)定值后，操作停止。 y 原料液 x 蒸氣 xD1 xD2 xD3 冷凝器 釜內(nèi)易揮發(fā)組分含量 x 由原料的初始組成 xF 沿泡點(diǎn)線不斷下降直至終止蒸餾時組成 xE， 釜內(nèi)溶液的沸點(diǎn)溫度不斷升高 ， 蒸汽相組成 y 也隨之沿露點(diǎn)線不斷降低 。 簡單蒸餾也稱微分蒸餾， 間歇非穩(wěn)態(tài) 操作。 = B. α= C. α= D. α= ABBABAxyxyvv ??? 上節(jié)要點(diǎn)： 氣液平衡 相圖 ?溶液的平衡溫度隨組成而變。 ? 溫度－組成圖（ txy） 圖 1）相圖是在一定壓強(qiáng)下測?。? 2）曲線表示互成平衡的氣、液兩相組成； ? 氣 液組成圖（ xy） 圖 雙組分理想物系的氣液平衡相圖 3）平衡線偏離對角線越遠(yuǎn)，表示該溶液越容易分離。 2） 相對揮發(fā)度 在數(shù)值上等于在溶液溫度下純組分的 飽和蒸汽壓之比 。 xxy)1(1 ??? ?? ? 關(guān)于 ?的數(shù)值 ?一般而言，當(dāng)溫度變化不大時， ?變化不大， 可作常數(shù)處理，或取其平均值進(jìn)行有關(guān)分析計(jì)算。 雙組分理想物系的氣液平衡關(guān)系 ? 理想溶液 平衡時組分在液相上方的分壓與在 液 相中摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系遵循拉烏爾定律： AAA xPp ??? 理想氣體 平衡時組分在氣相中的分壓與在 氣 相中摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系遵循道爾頓分壓定律： AA Pyp ?（ 12） 用飽和蒸汽壓表示兩組分理想溶液氣液平衡 PxPPpy AAAA???對兩組分理想溶液 ,有以下關(guān)系式 )1( ABBBB xPxPp ??? ??AAA xPp ??BA ppP ?? ???BABA PPPPx???? ????BABAA PPPPPPy???? （ 17） （ 18） （ 16） 雙組分理想物系的氣液平衡關(guān)系 用相對揮發(fā)度表示兩組分溶液氣液平衡 ? 揮發(fā)度 ： 各組分在蒸氣中的分壓 p與達(dá)到氣液相平衡時的液相摩爾分率 x之比 ,稱之為 揮發(fā)度 BBBAAA xpvxpv ?? 雙組分理想物系的氣液平衡關(guān)系 ? 相對揮發(fā)度： 易揮發(fā)組分的揮發(fā)度與難揮發(fā)組分的揮發(fā)度之比，稱之為 相對揮發(fā)度 BBBAAA xpvxpv ??BAvv?? BBBBBAAAAA xPyxpvxPyxpv ?????ABBABAxyxyvv ??? ? ? 對雙組分溶液 AAAAxxyy??? 11 ?整理并去掉下標(biāo)，得： xxy)1(1 ??? ??（ 115）（ 116） （ 119） ? 關(guān)于 ?的數(shù)值 ?一般由實(shí)驗(yàn)測定。 如 丁二酸二甲酯 加壓蒸餾：常壓下為氣體的物系精餾分離 ， 加壓提高沸點(diǎn) . 第 1章 .蒸餾 ? 蒸餾過程的分類： 按混合物中的組分?jǐn)?shù)目分： 雙組分蒸餾、多組分蒸餾。 特殊精餾：難以用普通精餾分離 ， 借助某 些特殊手段進(jìn)行的精餾 。 連續(xù)精餾： 多用于大批量工業(yè)生產(chǎn)中 。 歷史悠久、應(yīng)用較廣泛，對有些氣體混合物或固體混合物作液化處理后使用蒸餾方法分離。 分離的方法有多種 ， 工業(yè)上最常用的是蒸餾或精餾 。 ? 混合物分為均相混合物和非均相混合物。 關(guān)于本課程 ？ ? 混合物分離操作的論述內(nèi)容主要涉及： 物質(zhì)傳遞依據(jù) 分離的原理 物質(zhì)傳遞手段 外加的因素 物質(zhì)傳遞極限 相平衡 物質(zhì)傳遞速率 推動力與阻力 關(guān)于本課程 ？ ? 確定分離過程中各物流各組分的量（ 定量計(jì)算 ） ? 了解傳質(zhì)分離設(shè)備 關(guān)于本課程 講授章節(jié) ? 精餾 ? 吸收 ? 塔式氣液傳質(zhì)設(shè)備 ? 干燥 第 1章 .蒸餾 ? 混合物的分離是化工、石油化工、環(huán)保、食品、輕工、制藥等生產(chǎn)過程中常見的重要操作。 互溶液體混合物的分離問題 ， 如石油煉制品的切割 、 有機(jī)合成產(chǎn)品的提純 、 食品乳化劑中單甘醇的富集 、溶劑回收和廢液排放前的達(dá)標(biāo)處理等等 。 閃蒸罐 塔頂產(chǎn)品 yA xA 加熱器 原料液 塔底產(chǎn)品 Q 減壓閥 第 1章 .蒸餾 ? 蒸餾分離的特點(diǎn)： 可直接得到所需組分（產(chǎn)品）。 間歇精餾： 多用于小批量生產(chǎn)或某些有特殊要求的場合 。 精餾： 分離純度要求高時采用 。 減壓蒸餾： 常壓下沸點(diǎn)較高或熱敏性物質(zhì)不能承受高溫的情況 。 氣液平衡關(guān)系， 是指溶液與其上方蒸氣達(dá)到平衡時，氣相組成與液相組成之間的關(guān)系。 即 ?愈偏離 1表明用蒸餾方法分離愈容易。 ?? BBAA PvPv ?? AAA xPp ?? AAA xpv ? 比較 拉烏爾定律、揮發(fā)度和相對 揮發(fā)度的定義式 可得到： BAvv?? ??BAPP?? ?的數(shù)值一般由實(shí)驗(yàn)測定，對于理想溶液可由組分的飽和蒸氣壓計(jì)算。 BBBAAA xpvxpv ??BAvv?? 雙組分理想物系的氣液平衡相圖 1）相圖是在一定壓強(qiáng)下測?。? 2）溶液的平衡溫度隨組成而變。則 （ ） (A)t1t2 (B)t1=t2 (C)t1t2 (D)