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化工原理基本概念和原理————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:化工原理基本概念和原理蒸馏––––基本概念和基本原理利用各组分挥发度不同将液体混合物部分汽化而使混合物得到分离的单元操作称为蒸馏。这种分离操作是通过液相和气相之间的质量传递过程来实现的。对于均相物系必须造成一个两相物系才能将均相混合物分离。蒸馏操作采用改变状态参数的办法(如加热和冷却)使混合物系内部产生出第二个物相（气相）;吸收操作中则采用从外界引入另一相物质(吸收剂）的办法形成两相系统。一、两组分溶液的气液平衡1．拉乌尔定律理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律:p=p０ｘp=p0x＝p0(1—x）AAABBBBＡ根据道尔顿分压定律：ｐ=Ｐy而P=p＋ｐＡAAB则两组分理想物系的气液相平衡关系：x＝（P—p0）/(p0—p0）———泡点方程ＡBABｙ=p0x／Ｐ———露点方程ＡＡA对于任一理想溶液利用一定温度下纯组分饱和蒸汽压数据可求得平衡的气液相组成；反之已知一相组成可求得与之平衡的另一相组成和温度(试差法)。2．用相对挥发度表示气液平衡关系溶液中各组分的挥发度ｖ可用它在蒸汽中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分率来表示即＝ｖｘvApA/xAB=pB/B溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比为相对挥发度。其表达式有：α=v/v=（ｐ/x）／（p/x)=yx／yxABＡＡBＢＡBBA对于理想溶液:α=p０／p0AＢ气液平衡方程：y＝αｘ/[1+（α—1）x］Α值的大小可用来判断蒸馏分离的难易程度。α愈大挥发度差异愈大分离愈易；α=1时不能用普通精馏方法分离。3．气液平衡相图（1）温度—组成(t-x-y）图该图由饱和蒸汽线(露点线)、饱和液体线（泡点线)组成饱和液体线以下区域为液相区饱和蒸汽线上方区域为过热蒸汽区两曲线之间区域为气液共存区。气液两相呈平衡状态时气液两相温度相同但气相组成大于液相组成;若气液两相组成相同则气相露点温度大于液相泡点温度。(２)x-y图ｘ-ｙ图表示液相组成x与之平衡的气相组成y之间的关系曲线图平衡线位于对角线的上方。平衡线偏离对角线愈远表示该溶液愈易分离。总压对平衡曲线影响不大。二、精馏原理精馏过程是利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理进行的精馏操作的依据是混合物中各组分挥发度的差异实现精馏操作的必要条件包括塔顶液相回流和塔底产生上升蒸汽。精馏塔中各级易挥发组分浓度由上至下逐级降低；精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度原因之一是:塔顶易挥发组分浓度高于塔底相应沸点较低；原因之二是：存在压降使塔底压力高于塔顶塔底沸点较高。当塔板中离开的气相与液相之间达到相平衡时该塔板称为理论板。精馏过程中再沸器的作用是提供一定量的上升蒸汽流冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证由适宜的液相回流。三、两组分连续精馏的计算1．全塔物料衡算总物料衡算:F＝D+W易挥发组分：＋FxF=DxDWxW塔顶易挥发组分回收率:η＝(Dｘ/Fx）x100%DDＦ塔底难挥发组分回收率：ηｘ）（ｘ）％W=[W(1-W/F1-F]x1002．精馏段物料衡算和操作线方程总物料衡算: