第一章 蒸馏和精馏技术

蒸馏和精馏技术

第一章 蒸馏及精馏技术1.1 蒸馏的应用 1.2双组分溶液气液相平衡 1.3蒸馏与精馏原理

1.4双组分连续精馏的计算1.5蒸馏过程举例

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本章研究方法应用热力学基本理论表达体系的热力学性质的相

互关系、相平衡关系。对过程进行物料和热量衡算，确定给定条件下完成分离要求所需的理论板数，塔

内物流流量、组成的分布。通过严格的模拟计算还可获得温度、物流性质等分布，为精馏塔设计提供 工艺条件及数据。

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本章重点 连续精馏过程的基本原理及过程描述的基 本方法。 二元精馏过程的设计以及精馏过程的操作 分析与诊断。 精馏过程及塔设备的工艺计算。

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1.1.1 蒸馏的应用液体产品的精制 汽油 石油 苯

煤油柴油 其他油品

煤焦油

甲苯二甲苯等

1.1.2 蒸馏分离的目的和依据目的：对液体混合物的分离，提取或回收有用组分。 依据：液体混合物中各组分挥发性的差异。

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乙醇水体系的蒸馏分离汽相: 醇富集 乙醇 产品

冷凝

乙醇水

加热 液相: 水富集

冷却

废水

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二元蒸馏 液体混合物：(酒精水溶液)

挥发性高(乙醇),称为易挥发组分或轻组分(A)挥发性低(水) , 称为难挥发组分或重组分(B) 液体混合物 气相：yA, yB 冷凝

加热

液相

部分汽化 液相：xA, xB 必有： yA > xA, yB < xB 部分汽化：易挥发组分yA xA 即： yB xB

液相

气相

部分冷凝：难挥发组分

气相

液相

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1.1.3 蒸馏过程的分类简单蒸馏 平衡蒸馏 (闪蒸) 较易分离的物系或对 分离要求不高的物系 难分离的物系 恒沸蒸馏 特殊精馏 萃取蒸馏 水蒸汽蒸馏 很难分离的物系或 用普通方法难以分 离的物系

按蒸馏方式

精馏

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常压 按操作压强 加压

一般情况下多用常压 常压下不能分离或达不到分离要求

减压 双组分 混合物中组分 多组分

间歇按操作方式 连续

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1.1.4 蒸馏操作的费用主要费用：加热和冷却费用，即能耗大。

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1.1.5 与吸收、萃取的比较单元操作 蒸馏 分离依据 挥发性的差异 操作难易 操作简便，操 作费用在于加 热、冷却耗能 适用性 适于各种 浓度液态 混合物的 分离

吸收 萃取

溶解度的差异

需加入分离剂， 操作费用在于 仅适于低 解吸过程耗能 浓气体、 液体混合 物的分离

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1.2 双组分溶液的气液相平衡1.2.1 双组分溶液的气液关系 1.2.2 气液相平衡

1.2.3 挥发度与相对挥发度1.2.4 非理想溶液

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1.2.1 双组分溶液的气液关系1、组成的表示方法

1)质量分率：混合物中某一组分在混合物中占的百 分数

GA GA aA G G A GB

易挥发组分A

GB GB aB G G A GB

易挥发组分B

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2)摩尔分率： x A n A n

nA n A nB

nB nB xB n n A nB

x A

xB 1

3)换算：

a x

aA M A xA aA aB MA MB

x a

xA M A aA x A M A xB M B

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1.2.1 双组分溶液的气液关系组分(C): A、B2、相律分析 变量 ： t、p、xA、 yA 相数( ): 气相、液相 自由度： c 2 2 F 一定压力下，液相(气相)组成xA(yA)与温度t存在一 一对应关系，气液组成之间xA~yA存在一一对应关系。

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2、理想溶液

定义 ：溶液中同分子间的作用力与异分子间的作用力相等。

f AA f BB f AB如：甲醇与乙醇，苯和甲苯， 二甲苯和对二甲苯 理想物系：液相为理想溶液，服从拉乌尔定律； 气相为理想气体，服从道尔顿分压定律。

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1.2.2 气液相平衡在一封闭容器中,如图所示。在一定 条件下，液相中各组分均有部分分子从 介面逸出进入液面上方气相空间，而气相也有部 分分子返回液面进入液相内。经长时间接触，当

每个组分的分子从液相逸出与气相返回的速度相同，或达到动平衡时，即该过程达到了相平衡。