化工原理 精馏.ppt

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1、概述1.工作原理:利用液体混合物中各组分挥发性差异，以热能为媒介使其部分汽化从而在汽相富集轻组分液相富集重组分而使混合液分离。闪蒸罐塔顶产品yAxA加热器原料液塔底产品Q减压阀蒸馏蒸馏操作实例：石油炼制中使用的250万吨常减压装置许多生产工艺常常涉及到互溶液体混合物的分离问题，如石油炼制品的切割，有机合成产品的提纯，溶剂回收和废液排放前的达标处理等等。分离的方法有多种，工业上最常用的是蒸馏或精馏。2.蒸馏操作的用途间歇精馏：多用于小批量生产或某些有特殊要求的场合。连续精馏：多用于大批量工业生产中。概述3.蒸馏的

2、分类常压蒸馏：蒸馏在常压下进行。减压蒸馏：常压下物系沸点较高或热敏性物质不能承受高温的情况加压蒸馏：常压下为气体的物系精馏分离，加压提高混合物的沸点.多组分精馏：例如原油的分离。双组分精馏：如正异构丁醛,苯-甲苯体系等。简单蒸馏或平衡蒸馏：用在分离要求不高的情况下。精馏：分离纯度要求很高时采用。特殊精馏：混合物中各组分挥发性相差很小，难以用普通精馏分离，借助某些特殊手段进行的精馏。1双组分溶液的气液相平衡关系1.1理想物系的汽液平衡蒸馏分离的物系由加热至沸腾的液相和产生的蒸汽相构成。相平衡关系是蒸馏过程分析的重

3、要理论基础。液相为理想溶液、汽相为理想气体的物系。理想溶液服从拉乌尔（Raoult）定律，理想气体服从道尔顿分压定律。根据拉乌尔定律，两组分物系理想溶液上方的平衡蒸汽压为式中：poA、poB——溶液温度下纯组分饱和蒸汽压。理想物系：溶液沸腾时，溶液上方的总压应等于各组分分压之和，即泡点方程（bubble-pointequation）A、B、C为安托因常数，可由相关的手册查到。poA、poB取决于溶液沸腾温度，上式表达一定总压下液相组成与溶液泡点温度关系。已知溶液的泡点可由上式计算液相组成；反之，已知溶液组成也可

4、算出溶液泡点。纯组分饱和蒸汽压与温度的关系，用安托因（Antoine）方程表示：6.1双组分溶液的气液相平衡关系当汽相为理想气体时上式为一定总压下汽相组成与温度的关系式。该温度又称为露点（dew-point），上式又称为露点方程。严格地说没有完全理想的物系。对那些性质相近、结构相似的组分所组成的溶液，如苯-甲苯，甲醇-乙醇等，可视为理想溶液；若汽相压力不太高(<10Mpa)，可视为理想气体，则物系可视为理想物系。对非理想物系不能简单地使用上述定律。汽液相平衡数据更多地依靠实验测定。6.1双组分溶液的气液相平衡关

5、系1.2.1汽液平衡相图：T-x(y)图T-x(y)图代表的是在总压P一定的条件下，相平衡时汽（液）相组成与温度的关系。在总压一定的条件下，将组成为xf的溶液加热至该溶液的泡点tA，产生第一个气泡的组成为yA。继续加热，随温度升高，物系变为互成平衡的汽液两相，两相温度相同组成分别为yA和xA。t/Cx(y)01.0露点线泡点线露点泡点xAyAxf气相区液相区两相区当温度达到该溶液的露点，溶液全部汽化成为组成为yA=xf的气相，最后一滴液相的组成为xA。1双组分溶液的气液相平衡关系平衡线位于对角线的上方，平衡线

6、偏离对角线愈远，表示该溶液愈易分离。1.2.2汽液平衡相图:x-y图9/2/20211.2.2汽液平衡相图:x-y图x-y图代表在总压一定下，液相组成和与之成平衡的汽相组成的关系。x-y图可通过T-x(y)图作出，图中对角线(y=x)为一参考线。大多数溶液，两相平衡时，y总是大于x，平衡线位于对角线上方。平衡线偏离对角线越远，该溶液越易分离。1.3汽液平衡关系式的表示方法1.3.1相平衡常数汽液两相平衡组成常用相平衡常数K或相对挥发的关系式来表达。Ki表示i组分的相平衡常数，其定义为式中：yi和xi分别表示i

7、组分在互为平衡的汽、液两相中的摩尔分数。对于易挥发组分，Ki>1，即yi>xi。Ki值越大，组分在汽、液两相中的摩尔分数相差越大，分离也越容易。对多组分物系汽液平衡关系的计算，应用相平衡常数比较方便。=f（物系,T，P）气（汽）液相平衡时，两相的温度和压强相等，每个组分在两相中的逸度（fugacity）相等，即对非理想物系，气（汽）、液相的逸度服从下列方程：式中：pio—纯组分i的饱和蒸汽压；io—纯组分i的逸度系数；ViL—纯液体i的摩尔体积。式中：i—气（汽）相i组分的逸度系数；i—液相i组分的活度系

8、数；fiL—纯液体i在系统温度、压力下的逸度，可由下式计算根据相平衡常数的定义式中i，i的计算与气（汽）相组成和液相组成有关，相平衡常数K不仅与系统温度、压强有关，也与组成有关。当系统压力较低，气相近似为理想气体时，气相逸度系数i接近于1，有若液相也为理想溶液，液相的活度系数就等于1，则液相为非理想溶液，汽相为理想气体的相平衡常数计算式此式即为拉乌尔定律表达式。对多组分物系汽液平