【正文】 //AABBpxpx? //yxyx?yx?ABpp?。對于二元理想物系，組成中可略去下標(biāo)Ａ，有 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 4 對二元溶液 若氣相符合道爾頓分壓定律，則有 或 對二元溶液，有 ， 顯然對理想溶液，根據(jù)拉烏爾定律就有 二、揮發(fā)度和相對揮發(fā)度 /A A Av p x?B B Bv p?AAvp? 。B B Bp p? 。 根據(jù)被分離物系的一些特殊要求，精餾還包括水蒸氣精餾、間 歇精餾、恒沸精餾、萃取精餾、反應(yīng)精餾等等。 ３、根據(jù)操作壓力，可分為常壓蒸餾、加壓蒸餾和減壓蒸餾。返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 1 第九章 蒸餾 概述 二元物系的氣液相平衡 蒸餾方式 二元連續(xù)精餾的分析和計(jì)算 其他精餾方式 多元精餾 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 2 蒸餾過程通常以如下方法進(jìn)行分類： １、根據(jù)被蒸餾的混合物的組分?jǐn)?shù)，可分為二元蒸餾和多元蒸餾。 ２、根據(jù)操作過程是否連續(xù)，可分為間歇蒸餾和連續(xù)蒸餾。 ４、根據(jù)操作方式，可分為簡單蒸餾、平衡蒸餾和精餾。 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 3 若氣液平衡時總壓Ｐ不是很高（ ），則氣相克永道爾頓分壓定律來描述： 一、理想物系的氣液平衡 對較易揮發(fā)組分 A與較難揮發(fā)組分 B形成的 A、 B溶液來說，它們之間滿足： fN 2fNC? ? ? ?根據(jù)相律，用于描述相平衡物系的自由度數(shù) 應(yīng)該滿足一下關(guān)系式： A Ap p x? 。10P atm?AAp Py?BBp Py? ( 1 )A B A BP p p p x p x? ? ? ? ?。BB? 。屬于該類的物系較多，有甲醇－水、乙醇－水、苯－乙醇等。屬于該類的有硝酸－水、氯仿－丙酮等物系。B B Bp p x? 。B B Bp p x? 。一定量的原料液投入蒸餾釜中，在恒定壓力下加熱氣化，陸續(xù)產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入冷凝器，經(jīng)冷凝后的液體（又稱餾出液）根據(jù)不同要求放入不同的產(chǎn)品罐中。 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 7 上式可變成 此式形式簡單，且對多元理想物系也適用。 簡單蒸餾的計(jì)算要借助物料恒算關(guān)系和相平衡關(guān)系。利用上述關(guān)系確定 或 后，某段時間內(nèi)餾出液的總量 和平均組成 就可以根據(jù)以下的物料恒算關(guān)系確定： ２）若在操作范圍內(nèi)，相平衡關(guān)系可近似用直線 表示，則 對稀溶液，相平衡關(guān)系通?？捎猛ㄟ^原點(diǎn)的直線來表示；若蒸餾濃度變化區(qū)域不大，則可用直線近似代替曲線。原料液經(jīng)泵加壓后連續(xù)地進(jìn)入加熱器，在加熱至一定溫度后（高于分離器內(nèi)壓力下的泡點(diǎn)）流經(jīng)一節(jié)流閥減壓至預(yù)定壓力。氣、液混合物在分離器中分開：頂部為氣相產(chǎn)品，其中的易揮發(fā)組分得到提濃，經(jīng)冷凝后收集；底部為液相產(chǎn)品，其中的難揮發(fā)組分得到提濃。因此對 為常數(shù)的理想物系，可聯(lián)立上面兩式求解ｙ和ｘ。通常已知原料液的流量Ｆ，組成 以及閃蒸后的氣相流量Ｖ（或液相流量Ｌ），根據(jù)物料恒算有： 若令１ kmol料液經(jīng)平衡蒸餾后產(chǎn)生的液相量為ｑ kmol，則氣相量為（１－ｑ） kmol，上式變?yōu)? FxFFx Lx VyF L V???? ??? 11 Fxqyxqq? ? ????返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 11 一、平衡級蒸餾 平衡級蒸餾的流程如圖９－７所示，即讓流量為Ｖ和Ｌ（摩爾流率）、組成為 和 的蒸氣和液體在某一設(shè)備中進(jìn)行接觸。若兩股流體接觸足夠充分，離開時氣液兩相達(dá)到相平衡，責(zé)成這種設(shè)備為一個平衡接觸級，簡稱平衡級。,yV,y0 L39。,yL,x0V,y0L39。 39。LL? 00V y L x V y L x? ? ?若兩組分的摩爾氣化潛熱近似相等，且組成改變時顯熱變化、混合熱以及熱損失可忽略不計(jì)或相互抵消，則有 ， 。對易揮發(fā)組分做物料恒算有 雖然平衡級蒸餾與平衡蒸餾在計(jì)算方法上基本相同，但這兩個過程的實(shí)質(zhì)有著重要的區(qū)別：平衡蒸餾是傳熱過程，過程速率受傳熱速率控制；而平衡級蒸餾為伴有傳熱傳質(zhì)過程，過程受傳質(zhì)控制，而且它與外界無需進(jìn)行直接的熱量交換。 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 13 進(jìn)料F,xF提餾段再沸器釜液W,xw同流餾出液D,xD冷凝器精餾段圖9－ 連續(xù)精餾裝置 流程簡圖二、精餾原理 圖９－９時一個典型的板式連續(xù)精餾塔?？傮w來看，全塔自塔底向上氣相中易揮發(fā)組分濃度逐級增加；自塔頂向下液相中難揮發(fā)組分濃度主機(jī)增加。 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 14 從整體來看，無論塔內(nèi)的操作狀況如何，連續(xù)精餾過程的加料、餾出液、釜液的流率和組成受到全塔物料恒算關(guān)系的約束。在理論板上，不管進(jìn)入該板的組成如何，離開該板時氣液兩相一定達(dá)到相平衡。 （ 2）恒摩爾流假定 認(rèn)為易揮發(fā)組分與難揮發(fā)組分的摩爾氣化潛熱相等，其他熱效應(yīng)則可忽略不計(jì)或相互抵消，這樣液體氣化和氣體冷凝所需的熱量剛好相互補(bǔ)償，使得流經(jīng)每一塊塔板的氣液兩相摩爾流率保持不變。 12ny1y2ynx1x2xnD,xDL,x0V,y1圖9－10 精餾段操作情況的分析VLyn+1V L D??1n n DVy L x D x? ??1n n DLDy x xVV?/R L D?L RD? ( 1)V R D1 11Dnn xRyxRR? ??令回流比 ，則有 ； ，代入上式得 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 17 從圖可以看出，上式右邊中的分子表示經(jīng)過第ｎ塊塔板氣相的提濃程度，分母表示經(jīng)過第ｎ塊塔板液相的提濃程度。若回流比增大，則斜率增大，操作線便會向靠近對角線的方向移動，使得精餾段內(nèi)塔板的分離能力提高。 11DxRyxRR????將下標(biāo)ｎ去掉寫成方程的形式為 表示了精餾段內(nèi)任意位置處下降液流和上升氣流組成之間的關(guān)系，叫做精餾段操作線方程，若對精餾段內(nèi)任一塔板（第ｎ層）列物料恒算式，可得 ycxxDaynyn+1xnxn1xD/(R+1)斜率＝L/V=R/(+1)圖9－1 精餾段的操作線11nnnnyyLV x x???? ?返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 18 對圖９－１２中虛線所劃定的區(qū)域作物料恒算得 從而有 將 ，帶入上式得 mm + 1N 1V39。xm 1xmym + 1xm + 1yN 1xN 1L39。,ywNW ,xW圖 ９ － １ ２ 提 餾 段 操 作 情 況 的 分 析二、提餾段操作線方程 提餾段操作情況的分析如圖９－１２所示，其理論塔板數(shù)接著精餾段繼續(xù)往下數(shù)。 39。L V W??39。 1m m WL x V y W x???39。39。1 39。 WWxLL W L W? ????即提餾段的操作線方程 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 19 39。1mmmmyyLV x x?????yxDynyn+1圖9－13 精餾段的操作線bxwxmxm139。39。LLVLW??斜率＝若對提餾段任一塔板（第 m層）列物料恒算式，可得 從圖９－１３看出，式（９－３８）中右邊的分子表示經(jīng)過第 m塊塔板氣相的提濃程度，分母表示經(jīng)過第 m塊塔板液相的提濃程度，且其提濃程度（或該板的分離能力）也可用途中平衡線與操作線之間的梯級（三角形）的跨度大小形象地表示。,hVL39。進(jìn)料狀況通常用一個叫做進(jìn)料熱狀況參數(shù) q來描述。 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 21 對虛線所劃定的區(qū)域作物料恒算和熱量恒算。39。39。 VFVLhhLLF h?? ??VFVLhhqhhk m ol???? 每km ol進(jìn) 料從進(jìn)料狀態(tài)變?yōu)轱柡驼魵馑锜崃窟M(jìn)料的 氣化潛熱39。 (1 )L L qFV V q F? ????? ? ???可得 令 則從上式中得 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 22 二、五種進(jìn)料狀況下ｑ的計(jì)算 精餾塔的進(jìn)料通常有五種情況，分別為：１、過冷液體；２、飽和液體；３、氣液混合物；４、飽和蒸氣；５、過熱蒸氣。 VL{FV39。 (a)VL{FV39。 (b)VL{FV39。 (c)VL{FV39。 (e)圖9－15 五種加料方式下塔內(nèi)氣液相流量示意圖{ VLV39。 (d){(a)過冷液體；(b)飽和液體；（c)氣液混合物。(e)過熱蒸氣。飽和液體進(jìn)料， ；飽和蒸氣進(jìn)料， ；氣液混合物進(jìn)料， ；這三種情況下進(jìn)料熱狀況參數(shù)很容易確定。 過冷液體： 過熱蒸氣： 1q? 0q?qa? ()1 pLV F V L L F b FV L V Lh h h h h h c t tqh h h h r? ? ? ? ?? ? ? ??? [ ( ) ] ( )pV pVV F V V F d F dV L V Lh h h h c t t c t tqh h h h r? ? ? ? ?? ? ? ?返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 24 上式是精餾段和提餾段交點(diǎn)ｄ的軌跡方程，它是一條過點(diǎn) 、斜率 為 的直線。 精餾段、提餾段操作線方程式可分別寫成如下形式： 得 將式整理得 abfxWxFxDxq 1q = 10 q 1q = 0q 0cd1d2d3d 4d5圖 ９ － １ ６ 不 同 進(jìn) 料 熱 狀 況 對 q 線 及 提 餾 段 操 作 線 的 影 響三、ｑ線方程 DVy Lx Dx??39。 WV y L x W x??39。( ) ( ) ( )DWV V y L L x D x W x? ? ? ? ?1Fxqyxq a q??( , )FFf x x/( 1)qq?qFx返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電