传质过程与塔设备

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1、第四章传质过程及塔设备三、塔设备简介填料塔填料类型板式塔4.2液体的精馏一、概述二、双组分溶液的气液相平衡关系三、精馏一、概述（Introduction）1.工作原理:利用液体混合物中各组分(component)挥发性(volatility)差异，以热能为媒介使其部分气化从而在气相富集轻组分液相富集重组分而分离的方法。2.蒸馏操作的用途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。3.蒸馏的分类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

2、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.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。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：如乙醇-水体系,苯-甲苯体系等。本章着重讨论常压下双组分连续精馏。二、双组分溶液的气液相平衡关系1、双组分溶液气液平衡的自由度相律:是表示平衡物系中的自由度数、相数及独立组分数间的关系。根据相律，若外界只有温度和压强两个条件影响两组分物系的气液平衡状态，则

3、有：FC22222F－自由度数；C－独立组分数；Φ－相数。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。这些因素，在不改变相变的条件下，可以任意改变。两组分气液平衡，共有t、p、x、y四个变量，任意规定其中两个变量，此平衡物系状态被确定。2、理想溶液的气液相平衡——拉乌尔定律理想溶液：溶液中不同组分的分子间作用力和相同组分的分子间作用力完全相等的溶液。理想体系：液相为理想溶液、气相为理想气体混合物的体系。理想溶液服从拉乌尔定律，理想气体服从理想气体状态方程或道尔顿分压定律。拉乌尔定律：在一定温度下，理想溶液上方气相中任意组分的分压等于纯组分在该温度下的饱

4、和蒸气压与它在溶液中的摩尔分数的乘积：3、泡点方程和露点方程沸点：当纯液体的饱和蒸气压等于外压时，液体就会沸腾，此时的温度叫该液体在指定压力下的沸点。泡点:液体混合物在一定的压力下加热到某一温度时，液体中出现第一个很小的气泡，即刚开始沸腾，应该说，第一个很小的气泡，也不是纯组分，它的组成是由相平衡关系确定的。则此温度叫该溶液在指定压力下的泡点温度，简称泡点。处于泡点温度下的液体称为饱和液体。露点：把气体混合物在压力不变的条件下，降温冷却，当冷却到某一温度时，产生第一个微小的液滴，此温度叫做该混合物在指定压力下的露点温度，简称露点。处于露点温度的气体，称为饱和气体。产生的第一个液滴并不是

5、纯组分，它是露点温度下与气相相平衡的液相，其组成是由相平衡关系决定的。①泡点方程溶液沸腾时，溶液上方的总压应等于各组分分压之和，00Ppppxp(1-x)ABAABA②露点方程气相为理想气体混合物时，服从道尔顿分压定律pp0x0AAAPpByxAA00PPppAB上式为一定总压下气相组成与温度的关系式。该温度又称为露点，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，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

6、验测定。4、平衡相图①温度-组成图（t-x-y图）表示在总压恒定时，气液相平衡组成与温度的关系。根据相律，双组分两相物系自由度为2，即相平衡时，在温度t、压强P、气相组成y和液相组成x这四个变量中，只有两个是独立变量。若物系的温度和压强一定，气液两相的组成就一定；若压强和某相的组成一定，则物系的温度和另一相组成将被唯一确定。t-x-y数据对于理想溶液，可以通过计算获得，对于非理想溶液，则由实验测得。tpopoxAyAAB②气-液相组成图（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气相组成的关系。5、挥发度与相对挥发度①挥发度在气相中的平衡分压与其在液相中的摩尔分数之比

7、，称为该组分的挥发度。对双组分物系：对理想溶液，各组分的挥发度就等于该温度下液体的饱和蒸汽压。②相对挥发度溶液中两组分挥发度之比称为两组分的相对挥发度，用表示。当操作压强不高，气相服从道尔顿分压定律时，上式可改写为大小可以判断能否用蒸馏方法加以分离以及分离的难易程度。>1，表示组分A较B易挥发；值越大，两个组分在两相中相对含量的差别越大，越容易用蒸馏方法将两组分分离；若=1，yA=xA，此时不能用普通蒸馏方法分离该混合物。③气液相平衡