分析化学第五章第1节

1、第一章第一章 蒸馏蒸馏一、概述一、概述二、相律和拉乌尔定律二、相律和拉乌尔定律三、挥发度和相对挥发度三、挥发度和相对挥发度四、两组分理想溶液的气液平衡相图四、两组分理想溶液的气液平衡相图五、非理想溶液五、非理想溶液第一节第一节 两组分物系的气液平衡两组分物系的气液平衡一、概述一、概述1 1、蒸馏操作在化工生产中的应用、蒸馏操作在化工生产中的应用（1 1）混合物的分类）混合物的分类 均相混合物：体系中具有相同组成，相同物理性质和相同化学性质的均匀物质。相与相之间没相与相之间没有明确的界面。有明确的界面。非均相混合物：凡物系内部有隔开两相的界面存两相的界面存在在，而界面两侧的物料性质截然不同者，称

2、为非均相混合物或非均相物系。均相物系分离的操作传质操作：如液-液：蒸馏、萃取；气-气：吸收；固-液：干燥 在化工生产过程中，常常需要将原料、中间产物或粗产品中的组成部分进行分离。 如将原油分成气油、煤油、柴油及重油等馏分作为产品； 又如聚氯乙烯在聚合前要求单体氯乙烯纯度不低于99.99%（也即将杂质分离掉）。 这些物质都是均相混合物均相混合物。 对于均相物系的分离，必须造成一个两相物系：两相物系： 利用组分间某种物性物性的差异使其中某个或某些组分从一相迁移到另外一相，实现传质与分离操作传质与分离操作。常见的传质与分离过程有蒸馏、吸收、蒸馏、吸收、萃取与干燥等萃取与干燥等。其中蒸馏是分离均相液态

3、溶液均相液态溶液的最常用的方法。一、概述一、概述1、蒸馏的原理蒸馏的原理 蒸馏：蒸馏： 利用液体混合物在一定压力下各组分利用液体混合物在一定压力下各组分挥发度（挥发度（沸点、蒸气压）的不同，沸点、蒸气压）的不同，而将混合物中各组分进行分离而将混合物中各组分进行分离的一的一种单元操作。种单元操作。 易挥发组分易挥发组分 ：沸点低的组分以沸点低的组分以A表示表示 难挥发组分难挥发组分 ：沸点高的沸点高的组分以组分以B表示表示乙醇水体系的蒸馏分离乙醇水体系的蒸馏分离乙醇水乙醇水加热加热气相气相:醇富集醇富集液相液相:水富集水富集冷凝冷凝冷却冷却乙醇乙醇产品产品废水废水L,ILmF,xF,IF原料液L

4、VIVD釜残液W,xW,ILWQBV,IVW馏出液D,xD,ILDQC图1为常采用的连续精馏装置流程图2、蒸馏的分类、蒸馏的分类按蒸馏方式 简单蒸馏 平衡蒸馏 （闪蒸）精馏精馏 特殊精馏 恒沸蒸馏 萃取蒸馏 水蒸汽蒸馏较易分离的物系或对分离要求不高的物系难分离的物系很难分离的物系或用普通方法难以分离的物系按操作压强 常压常压 加压 减压 一般情况下多用常压 常压下不能分离或达不到分离要求 混合物中组分 双组分双组分多组分 按操作方式 间歇 连续连续 蒸馏分离的特点：（1）可以直接获得所需要的组分（产品） （2）应用广泛，历史悠久； （3）耗能本章学习重点：1、相律、相律二、相律与拉乌尔定律二、

5、相律与拉乌尔定律 相律表示平衡物系中的自由度数、相数及独立组分数间相律表示平衡物系中的自由度数、相数及独立组分数间的关系。的关系。对于两组分的气液平衡，则有：对于两组分的气液平衡，则有： F=C-P+2 F自由度数；自由度数；C独立组分数；独立组分数； P相数。相数。自由度：体系的自由度是它的可变因素（如温度、自由度：体系的自由度是它的可变因素（如温度、压力或浓度）数目。压力或浓度）数目。二、相律与拉乌尔定律二、相律与拉乌尔定律 2、拉乌尔定律、拉乌尔定律 溶液 理想溶液理想溶液非理想溶液 BBAAABaaaAoAAxpp BoBBxppxpA0)1 (0 xpBp溶液上方组分的平溶液上方组分

6、的平 衡分压，衡分压，Pa；po-纯组分的饱和蒸气纯组分的饱和蒸气压，由安托尼方程或手压，由安托尼方程或手册查得；册查得；x-组分的摩尔分率。组分的摩尔分率。分压：分压：理想溶液的气液理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定平衡关系遵循拉乌尔定律律 oBoApp ,可由Antoine方程计算或从手册中查 CtBAPln当溶液沸腾时，溶液上方的当溶液沸腾时，溶液上方的总压总压等于各组分的蒸气压之和等于各组分的蒸气压之和 BAppP)1 (xpxpoBoAoBoAoBPPPPxPpyAxPpoA由拉乌尔定律表示的气液平衡关系由拉乌尔定律表示的气液平衡关系-泡点方程泡点方程把X代入则为露点方程三、挥发度和

7、相对挥发度三、挥发度和相对挥发度1、挥发度、挥发度对纯液体，挥发度指该液体在一定温度下的饱和蒸气压 oBBoAApvpv, 对混合液，挥发度为组分在蒸气中分压和与之平衡的液相中的摩尔分率之比iiixpv 对于理想溶液： AAAxpvAAoAxxpoApoBBpv对于非理想溶液： BBBAAAxpvxpv,2、相对挥发度、相对挥发度 溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比，用 表示。 BAvvBBAAxpxpABBAxpxp相对挥发度的数值可由实验测得 对理想溶液：oBoABAppvv 理想溶液中组分的相对挥发度等于同温度下两组分的饱和蒸气压之比。 当温度 变化时，两者的变化不大，一般

8、可将 视为常数，计算时可取操作温度范围内的平均值。 t若操作压强不高，气相遵循道尔顿分压定律 BABAyyppABBAxpxpABBAxyxyxyxy)1 ()1 (xxy) 1(1气液平衡方程气液平衡方程 由 xxy) 1(1知，1时， 。xy 组分A较B易挥发，可以用蒸馏方法分离1时， 挥发度差异愈大，愈有利于蒸馏操作。 1时，。xy 不能用普通蒸馏的方法分离混合液。 可作为混合液能否用蒸馏方法分离以及分离难易程度的判能否用蒸馏方法分离以及分离难易程度的判据。据。四、气液平衡相图四、气液平衡相图 1、温度、温度组成组成( yxt图图) 两条线两条线三个区三个区三种点三种点表示混合液的平衡温度和液相组成之间关系，t-x线 。露点线表示混合液的平衡温度和气相组成之间的关系，t-y线，泡点线两条线两条线过热蒸气区气液两相区气液两相区液相区三个区三个区沸点沸点（boiling point ）泡点（泡点（bubble point ）x越大，易挥发组分的含量越高，泡点温度越低。 露点（露点（dew point ）y越大，易挥发组分含量越高，露点温度越低。 t 气液两相处于平衡时，两相温度相同此时，气相组成大于液相组成；当气液两相组成相同时，气相露点温度总是高于液相的泡点温度。 EtExFxEyE t-x-y 图与蒸馏原理图与蒸馏原理2、x-y 图