化工原理--精餾(ppt54頁)-展示頁
2025-01-07 04:58本頁面
【正文】 — 純液體 i 在系統(tǒng)溫度、壓力下的逸度，可由下式計算 根據(jù)相平衡常數(shù)的定義 式中 ?i， ?i 的計算與氣 （ 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 、 壓強有關(guān) ， 也與組成有關(guān) 。 iii xyK ?對多組分物系汽液平衡關(guān)系的計算 ， 應(yīng)用相平衡常數(shù)比較方便 。 對于易揮發(fā)組分， Ki 1，即 yi xi。 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 或相對揮發(fā) ? 的關(guān)系式來表達(dá)。 ?大多數(shù)溶液，兩相平衡時， y 總是大于 x，平衡線位于對角線上方。 :xy 圖 :xy 圖 ?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。 t/?C x(y) 0 露點線 泡點線 露點 泡點 xA yA xf 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 ， 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。 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 tA， 產(chǎn)生第一個氣泡的組成為 yA。汽液相平衡數(shù)據(jù)更多地依靠 實驗測定。對那些性質(zhì)相近、結(jié)構(gòu)相似的組分所組成的溶液，如苯 甲苯，甲醇 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。該溫度又稱為露點（ dewpoint），上式又稱為露點方程。已知溶液的泡點可由上式計算液相組成；反之，已知溶液組成也可算出溶液泡點。 理想物系： 溶液 沸騰時 ，溶液上方的總壓應(yīng)等于各組分分壓之和，即 泡點方程（ bubblepoint equation） A、 B、 C 為安托因常數(shù)，可由相關(guān)的手冊查到。 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 。 相平衡關(guān)系是蒸餾過程分析的重要理論基礎(chǔ) 。 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。 簡單蒸餾或平衡蒸餾： 用在分離要求不高的情況下 。 減壓蒸餾： 常壓下物系沸點較高或熱敏性物質(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 . 多組分精餾： 例如原油的分離 。 連續(xù)精餾： 多用于大批量工業(yè)生產(chǎn)中 。 分離的方法有多種 ， 工業(yè)上最常用的是蒸餾或精餾 。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 yA xA 加熱器 原料液 塔底產(chǎn)品 Q BABAAA xxyyxy ?? 或減壓閥 蒸 餾 蒸餾操作實例 ： 石油煉制中使用的 250 萬噸常減壓裝置 許多生產(chǎn)工藝常常涉及到互溶液體混合物的分離問題 ， 如石油煉制 品的切割 ， 有機合成產(chǎn)品的提純 ， 溶劑回收和廢液排放前的達(dá)標(biāo)處 理等等 。 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合 。 概述 3. 蒸餾的分類 常壓蒸餾： 蒸餾在常壓下進(jìn)行 。 雙組分精餾 ： 如正異構(gòu)丁醛 ,苯 甲苯體系等 。 精餾： 分離純度要求很高時采用 。 1 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 。 液相為理想溶液 、 汽相為理想氣體的物系 。 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 AAA xpp ?? BBB xpp ??式中： poA、 poB —— 溶液溫度下 純組分飽和蒸汽壓 。 ? ?ABAABA xpxpppP ????? 100000BABA pp pPx ???CtBAp???0lo gpoA、 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溫度關(guān)系。 純組分 飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系，用安托因（ Antoine）方程表示： 雙組分溶液的氣液相平衡關(guān)系 當(dāng)汽相為理想氣體時 PxpPpy AAAA0??0000BABAA pp pPPpy ????上式為一定總壓下汽相組成與溫度的關(guān)系式。 嚴(yán)格地說沒有完全理想的物系。 000BABA pp pPx ???對非理想物系不能簡單地使用上述定律。 雙組分溶液的氣液相平衡關(guān)系 汽液平衡相圖： Tx(y) 圖 Tx(y) 圖代表的是在總壓 P 一定的條件下 ， 相平衡時汽 （ 液 ） 相組成與溫度的關(guān)系 。 繼續(xù)加熱 ， 隨溫度升高 ， 物系變?yōu)榛コ善胶獾钠簝上?， 兩相溫度相同組成分別為 yA 和 xA 。 1 雙組分溶液的氣液相平衡關(guān)系 ?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 。 ?xy 圖可通過 Tx(y) 圖作出，圖中對角線 (y=x) 為一參考線。 ?平衡線偏離對角線越遠(yuǎn)，該溶液越易分離。 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)。 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。 =f（ 物系 , T， P ） 氣（汽）液相平衡時，兩相的溫度和壓強相等，每個組分在兩相中的逸度（ fugacity）相等，即 對非理想物系 ， 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。 當(dāng)系統(tǒng)壓力較低 ， 氣相近似為理想氣體時 ， 氣相逸度系數(shù) ?i 接近于 1，有 iiLiiii PfxyK ????iii PpK ?0?PpK ii0?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)計算式 此式即為拉烏爾定律表達(dá)式 。 溶液中各組分的揮發(fā)性由 揮發(fā)度 來量衡，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。 溶液中兩組分揮發(fā)度之比稱為相對揮發(fā)度 ， 用 ? 表示
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