第一节概述、第二节双组分溶液的汽液平衡.ppt

1、2020/8/26,菏泽学院化工教研室,化工原理电子教案,2020/8/26,第 九 章 蒸馏,一：概述 二：双组分溶液的气液平衡 三：单级蒸馏过程 四：精馏多级蒸馏 五：双组分连续精馏的计算 六：间歇精馏 七：特殊精馏 八：多组分精馏概述 九：板式塔,2020/8/26,一：学习要求,掌握精馏的原理;精馏过程的计算和优化;板式塔的基本结构、特性、操作和调节。,二：应重点掌握的内容,1：气液平衡关系的表达与应用。 2：双组分连续精馏过程的计算和优化，包括物料衡算和操作关系、进料热状况的影响、理论板层数的计算、适宜回流比的确定、板效率的计算。 3：板式塔的基本结构、流体力学和传质特性、负荷性能图

2、等。,2020/8/26,4：影响精馏过程主要主要因素的分析。,1：平衡蒸馏与简单蒸馏的特点、适用场合。 2：间歇精馏与特殊精馏的特点、适用场合。,三：一般了解的内容,四：学习时注意点,精馏与吸收均属于传质过程，注意两者之间的共性和特点。,2020/8/26,第 九 章 蒸馏,一：蒸馏过程的分类 二：蒸馏分离的特点,第 一 节 概述,2020/8/26,第一节 概述,分离液体混合物的操作。,蒸馏操作：将液体混合物部分汽化，利用其中各组分挥发度不同的特性（沸点差）而达到分离的目的。 易挥发组分（轻组分）：挥发性相对较大的组分；其余组分为难挥发组分（重组分）。,2020/8/26,2020/8/2

3、6,一、蒸馏过程分类,本章以常压、双组分、连续精馏为重点。,4、按操作流程分：间歇式和连续式,2020/8/26,第二节 两组分溶液的气液相平衡,理想溶液和非理想溶液,把性质相似，分子结构相近的物质组成的溶液看作理想溶液。典型的理想溶液如苯-甲苯，甲醇-乙醇等。,9.2.1两组分理想物系的气液相平衡,二、蒸馏操作的特点 1 、流程简单； 2、适用范围广； 3、蒸馏中的节能,2020/8/26,1、用饱和蒸汽压表示的平衡关系,一、气液相平衡关系,一定温度下 ，理想溶液达气液平衡时，气相中某组分分压与其在液相中摩尔分率成正比。,溶液上方总压等于各组分蒸气压之和。,对于A、B两组分的理想溶液，平衡分

4、压遵循拉乌尔定律，平衡气相组成遵循道尔顿分压定律。,2020/8/26,液相的泡点温度是其组成和压强的函数。,汽相的露点温度是其组成和压强的函数。,2020/8/26,2、用相对挥发度表示的气液相平衡关系 （1）挥发度 ：溶液中某组分气相分压与其液相组成之比。,对纯组分或理想溶液,（2）相对挥发度 ：溶液中两组分挥发度之比。,定义式,2020/8/26,温度变化，气液相组成变化，但变化不大，计算时可取操作温度范围内的几何平均值。,对于理想溶液,-用相对挥发度表示的平衡方程,2020/8/26,温度对饱和蒸汽压的影响,2020/8/26,常压下苯、甲苯的相对挥发度随组成的变化,2020/8/26

5、,2020/8/26,例1 苯（A）甲苯（B）的饱和蒸气压与温度的关系可用安托尼方程表示，即,式中p*的单位为kpa ,t的单位为0C。 苯和甲苯可看作理想物系。现测得某精馏塔塔顶压力为p1=103.3kpa,温度为t1=81.50C;塔釜压力为p2=109.3kpa,液相温度为t2=1120C.试求塔顶、塔底平衡的液相、气相组成。,2020/8/26,解：（1）塔顶的液、气相组成,2020/8/26,用相对挥发度计算,（2）塔釜的液、气相组成 同理可求得,2020/8/26,2020/8/26,例2 计算含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯理想溶液在 101.3kpa下的泡点。 解：确定指定压力

6、下溶液的泡点须用试差法。 设泡点t=930C,则用安托尼方程可求出,2020/8/26,1、温度-组成图（t-x-y图）,二、气液平衡相图,2020/8/26,2020/8/26,将已知组成和温度的过冷溶液加热至b点-（泡点线）-加热至c点（气液共存区）-加热至d点（露点线）-加热至e点气相区），气、液组成将如何变化？,任一个点代表一个状态。,相平衡的气液两相组成不同；其气相的露点温度和液相的泡点温度相同。,将g再部分气化或将h再部分冷凝情况如何？,2020/8/26,如果体系压力发生改变，则温度-组成图将发生变化。P泡点和露点温度t-x和t-y线上移，且两曲线靠拢，平衡区变窄，气液平衡时，两

7、相组成差值变小，分离变得困难。,2020/8/26,从过冷液体至过热蒸汽的变化过程,2020/8/26,2020/8/26,2020/8/26,对角线上的点y=x。,2020/8/26,平衡线上各点，即表示不同平衡时的组成，又对应不同的温度。组成点越向下，平衡温度越高（向下，x小，难挥发组分组成大）。,平衡曲线是确定压强下测得的，P气化需能量达到平衡需温度 ，y-x线越靠近对角线，分离变难。但当P变化幅度在2030之间时，x-y曲线的变动2，因此 P变化不大时，外压对平衡曲线的影响可忽略。,2020/8/26,9.2.2双组分非理想物系的气液平衡 一、气液平衡方程,非理想物系气液相平衡有如下三

8、种情况： （1)气相为理想气体，液相为非理想溶液的体系； (2)气相为非理想气体，液相为理想溶液； （3）气相为非理想气体，液相为非理想溶液。 主要讨论第一种。,非理想物系的平衡分压用修正的拉乌尔定律表示。,活度系数，由实验测取或由热力学公式计算。,2020/8/26,正偏差溶液的泡点较理想溶液低；当正偏差较大时， t-x-y图上出现一最低点，称为最低恒沸点。如：乙醇水，正丙醇水等。,正偏差溶液 1，,二、气液平衡相图,2020/8/26,负偏差溶液 1,负偏差溶液的泡点较理想溶液高；当负偏差较大时， t-x-y图上出现一最高点，称为最高恒沸点。如：硝酸水，氯仿酮等。,2020/8/26,说明：,B：在恒沸点处, =1，故一般蒸馏方法不能使两 组分分离。,C：恒沸点随压力的变化而变化。,D：非理想溶液， 随 t （或浓度）变化较大， 不能作为常数。,三：气液相平衡的应用自学 （1）计算溶液的泡点、气相的露点、平衡组成； （2）选择操作压力； （3）选择分离方法； （4）在x-y相图上说明精馏原理；,2020/8/26,思考判断：某溶液由A、B两种可挥发组分组成，经实验测知，若向该溶液添加A，溶液的泡点将提高。则 aAB1； aAB1； A在气相