【正文】 餾。 減壓蒸餾： 常壓下沸點較高或熱敏性物質(zhì)不能承受高溫的情況 。 多組分精餾：例如原油的分離 。 氣液平衡關(guān)系， 是指溶液與其上方蒸氣達到平衡時，氣相組成與液相組成之間的關(guān)系。 ?若 ?＝ 1，則 y=x， 表明不能用普通蒸餾方法分離。 即 ?愈偏離 1表明用蒸餾方法分離愈容易。 ?壓強提高，一般 ?值變小。 ?? 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)值一般由實驗測定，對于理想溶液可由組分的飽和蒸氣壓計算。 （ 117） 上節(jié)要點： 氣液平衡關(guān)系， 是指溶液與其上方蒸氣達到平衡時，氣、液兩相組成的關(guān)系。 BBBAAA xpvxpv ??BAvv?? 雙組分理想物系的氣液平衡相圖 1）相圖是在一定壓強下測??； 2）溶液的平衡溫度隨組成而變。 ? 氣 液組成圖（ xy） 圖 雙組分理想物系的氣液平衡相圖 ，當(dāng)相對揮發(fā)度 α ＝ 1，其平衡關(guān)系表示為（ ） 。則 （ ） (A)t1t2 (B)t1=t2 (C)t1t2 (D)無法判斷 －水溶液在 ℃ 時的氣液平衡組成為：液相組成 xA＝ ，氣相組成 yA＝ ，此時的相對揮發(fā)度為（ ）。 ?txy曲線 上節(jié)要點： 氣液平衡 相圖 ?xy曲線表示互成平衡的氣、液兩相組成。 本節(jié)內(nèi)容概要： ? 簡單蒸餾原理及流程 ? 簡單蒸餾特點 ? 簡單蒸餾的計算 本節(jié)內(nèi)容概要： ? 多次部分氣化、多次部分冷凝 ? 精餾操作流程 ? 理論板的概念 用于組分之間 沸點差異大 、分離 提純程度要求不高 的混合物分離，單級、間歇式操作。在蒸餾過程中系統(tǒng)的溫度和汽液相組成均隨時間改變。 ?釜內(nèi)任一時刻的汽液兩相組成互成平衡 。 t/?C x(y) 0 露點線 泡點線 xA yA xf 簡單蒸餾原理 ?簡單蒸餾特點： 為非穩(wěn)態(tài)過程。液相濃度沿泡點線不斷降低；氣相濃度沿露點線不斷降低。 t/?C x(y) 0 露點線 泡點線 xA yA xf y 原料液 x 蒸氣 xD1 xD2 xD3 冷凝器 計算內(nèi)容：確定餾出液、釜殘液的量以及它們的組成。 令： n(L1)和 n (L2)—— 最初和最終的溶液量 ， kmol。 x1和 x2—— 溶液的最初和最終組成 ， 摩爾分率； x—— 任一瞬間蒸餾釜中釜液的組成 ， 摩爾分率； y—— 任一瞬間與釜液成平衡的蒸氣組成，摩爾分率。 在 d?時間內(nèi) ，對易揮發(fā)組分進行物料衡算 ， 得 ? ? )()()()()( Ly d ndxxLdnLnxLn ?????整理上式并略去二階無窮小的 dn(L)dx項，得 ()()d n L d xn L y x?? 將上式等號左邊積分 ， 得 上式等號右邊積分視 yx的關(guān)系而定。 yx的關(guān)系用相對揮發(fā)度表示為下式時 ???????????12212111lnln11)()(lnxxxxLnLn ??則積分結(jié)果為： xxy)1(1 ??? ?? 例 1 用簡單蒸餾法分離環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷。已知常壓下 ?=，釜內(nèi)原來混合液濃度 x1為 ，今欲氣化釜液的 1/2(按摩爾計 )。 可見簡單蒸餾分離程度并不高。 將所得氣相產(chǎn)品經(jīng)冷凝冷卻得液相產(chǎn)品，即： 6 5 ?? yx ?受平衡所限，一次部分氣化不可能獲得高純度產(chǎn)品 、部分冷凝 t/?C x(y) 0 露點線 泡點線 xA yA xf ?對 氣相 混合物經(jīng)多次 部分冷凝 ，在氣相中可獲得高純度的 易揮發(fā)組分 、部分冷凝 t/?C x(y) 0 露點線 泡點線 xf y2 M y3 y1 ?對 液 相混合物經(jīng)多次 部分汽化 ，在液相中可獲得高純度的 難 揮發(fā)組分 、部分冷凝 t/?C x(y) 0 露點線 泡點線 xf x1 y1 x2 M 由 txy圖上分析 可知： 簡單蒸餾是不可能獲得高純度產(chǎn)品的。 ?部分冷凝及部分氣化過程，可使溶液獲得有一定數(shù)量的、組成有相當(dāng)差別的氣相和液相。 ?精餾塔模型 ?精餾塔 精餾塔是直立圓形的。 氣液兩相在塔板上液層或填料表面進行熱交換和質(zhì)量交換。 ?塔板上傳熱傳質(zhì)過程（以第 n塊板為例） 板上開有許多小孔，下層板上的蒸氣通過板上的小孔上升，而上層板上的液體通過溢流管下降到第 n層板上，在第 n層板上氣液兩相密切接觸進行熱和質(zhì)的交換。 由于存在溫度差和濃度差，當(dāng)氣、液兩相在板上接觸時，氣相被部分冷凝，使其中部分難揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入液相中；而氣相冷凝時放出的潛熱傳給液相，使液相部分氣化，其中的部分易揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入氣相中。 塔內(nèi)只要有足夠多的塔板層數(shù)，就可使混合物達到所要求的分離程度。 ?精餾流程 ?進料 ?板上熱和質(zhì)的傳遞 ?回流 ?塔底再沸 ?精餾段 ?提餾段。 ? 確定塔高和塔徑 ? 作塔板結(jié)構(gòu)尺寸計算及塔板流體力學(xué)驗算；或確定填料類型及尺寸，并計算填料塔的流體阻力 ? 理論板的作用： 求得理論塔板數(shù)后，通過塔效率的校正就可以得出實際塔板數(shù)。 恒摩爾蒸氣流指的是： 精餾段內(nèi) ， 由每層塔板上升的蒸氣的摩爾流率相等； 定值?????? VVVVV n?321 提餾段內(nèi)也是 恒摩爾蒸氣流 ， 定值??????????? VVVVV n?321但 兩段的蒸氣摩爾流率一般不相等 。 恒摩爾液流指的是： 精餾段內(nèi) ， 由每層塔板溢流的液體 的摩爾流率相等； 定值?????? LLLLL n?321 提餾段內(nèi)也是 恒摩爾液流 。 物料衡算是一種手段 ， 其目的是： ?求出精餾產(chǎn)品的流量 、 組成與進料流量 、 組成之間的關(guān)系 ； 衡算對象： ?物料衡算 衡算范圍：全塔 總物料 易揮發(fā)組分 WDF ??WDF WxDxFx ?? WDF ??上兩方程若以質(zhì)量和質(zhì)量分率來衡算是否成立？ ？ 問題 上兩方程有 6個未知數(shù) ， 是否知其 4必能解余 2？ WDF WxDxFx ??(145) (144) ? 通常已知哪些量？要求解哪些量？ 已知進料量及其組成、對餾出液組成及殘液組成有要求， 求算餾出液量（或殘液量） 。 塔頂易揮發(fā)組分回收率 塔底難揮發(fā)組分回收率 ％＝易揮發(fā)組分回收率 ?FDD FxDx?％＝難揮發(fā)組分回收率 ??? )1( )1(FWW xFxW?(147) (147a) 例 2 每小時將 15噸含苯 40％（質(zhì)量％，下同）和甲苯 60％的溶液，在連續(xù)精餾塔中進行分離，要求釜殘液中含苯不高于 2％，塔頂餾出液中苯的回收率為 %，試求餾出液和釜殘液的流量及組成，以摩爾流量和摩爾分率表示。最常用的是（ 151）式。 ?精餾段操作線過點（ xD,xD）。 Wmm xWLWxWLLy?????????? 1Dnn xRxRRy1111 ?????(151) (154) 氣液平衡方程與操作線方程的比較 ?若氣、液離開塔板 n時達到平衡，表明 xn與 yn滿足氣液平衡方程： ?操作線方程反映進入 第 n層板的氣相組成 yn＋ 1與離開第 n層板的液相組成 xn之間的關(guān)系 。 xxy ??解：依題意，應(yīng)輪番應(yīng)用平衡方程和操作方程求解 要注意到 “ 塔頂采用全凝器，泡點回流 ” 的條件 ?若塔頂采用全凝器 ，則 y1＝ xD ?由于離開理論板的氣液兩相組成互成平衡，故可由 y1用氣液平衡方程求得 x1。 ?進料的熱狀況可歸為下列五種。 ? 進料熱狀況的影響 ?令原料中液相所占的比例為： ?令進料流量 、 精餾段上升蒸氣流量與下降液體流量 、 提餾段上升蒸氣流量與液體流量分別為： FLnnq ? 則氣相所占的比例為 1－ q LVLVF ?? 、則有： )1( FqVVFqLL???????＝＝(160) (161) 飽和液體進料 處于泡點的原料與板上液體的組成、溫度相同或相近，原料不會在板上產(chǎn)生氣化或冷凝。液體摩爾流率提餾段大于精餾段。 則有： ) ( VVFVVLL??????＝0 ??FLnnq 兩段的液體摩爾流率相等 。 ? 進料熱狀況的影響 氣 、 液混合物進料 進料中氣液為平衡狀態(tài)，進塔后，蒸氣部分與提餾段上升的蒸氣匯合進入精餾段，液體部分與精餾段下降的液體匯合進入提餾段。 氣體摩爾流率：精餾段大。此時的 q值大于 1。 則有： )1( FqVVqFLL?????＝＝氣液兩相的摩爾流率都是 精餾段 大 ? 進料熱狀況的影響 ?q值計算公式的推導(dǎo) 原料進入加料板后，會引起離開該板的蒸氣流量或液體流量的變化。 其中的關(guān)系可通過對進料板作物料衡算和熱量衡算而得到。則有： 代入（ 2）式后與（ 1）式聯(lián)解，整理得： LLVV HHHH ?? ?? ( 3 ) LVFVHHHHFLL?????( 2 ) LVLVF HLVHLHHVFH ?? ??????( 1 ) LVLVF ?????? HVHF為將每 kmol原料加熱變?yōu)轱柡驼魵馑璧臒崃?；?HVHL為將每 kmol原料從飽和液體加熱變?yōu)轱柡驼魵馑璧臒崃俊? ?關(guān)于 q Wmm xWLWxWLLy?????????? 1qFLL ??＝Wmm xWqFLWxWqFLqFLy?????????? 1(166) 兩操作線相交之點的變量必同時滿足兩方程，即： ?兩操作線交點軌跡方程 （ q線方程 ） DDxLxVy ??wWxxLyV ????兩式相減，得： )()()( Dw DxWxxLLyVV ??????? 以下三式代入上式： FDw FxDxWxqFLLFqVV????????? )1(FFxq F xFyq ??? )1(Fxqxqqy111 ????整理得 q線方程 ： )()()( Dw DxWxx