1a 汽液平衡与平衡蒸馏
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6.3 简单蒸馏与平衡蒸馏
1）是一个连续稳定过程
在恒定温度与压力下，蒸汽与釜液处于平 衡状态，即平衡蒸馏在闪蒸器内通过一次部分 汽化使混合液得到一定程度的分离，属于定常 连续操作。 2）单级操作
适合于间歇或连续的大批量生产且物料只 需粗分离的场合。
图6-12 平衡蒸馏
2、过程的数学描述 蒸馏过程的数学描述不外为物料衡算式、
0.593
W 55.3kmol
由于 xF F xW W xD F W
xD
FxF F
WxW W
100 0.5 55.3 0.37 0.661摩尔分率 100 55.3
6.3.2 平衡蒸馏
一、平衡蒸馏(又叫闪蒸)
1、特点：
在家庭制酒业中，即是一个简单蒸馏装置， 只是冷凝装置较简单，是一个空气自然对流冷 却装置。
在实验室或工业生产中，采用如图6-9所示 的装置，实质也是一个汽化器，一个冷凝器。
图6-9 简单精馏装置图
二、简单蒸馏的原理 在简单蒸馏的过程中：
液相组成由 x1 x2 x3 xn
汽相组成（馏出液组成）由
F ,W , x1 , x2 , xD ,
两个方程式（6-13）、 （6-15） ，必须直接 或间接的已知四个量，才可计算其他两个量。
例、在常压下用简单蒸馏方法处理含苯为0.5的苯 与甲苯混合液。当釜液中苯的浓度降至0.37（以 上均为摩尔分率）时，操作停止。试计算： （1）馏出液的平均组成； （2）从每100kmol的原料中所获得的馏出液量。 操作条件下，该物系的平均相对挥发度为2.47。
Wx W dW x dx ydW (6-12)
τ时刻蒸馏 釜中易挥发 组分量
在恒定温度与压力下，蒸汽与釜液处于平 衡状态，即平衡蒸馏在闪蒸器内通过一次部分 汽化使混合液得到一定程度的分离，属于定常 连续操作。 2）单级操作
适合于间歇或连续的大批量生产且物料只 需粗分离的场合。
图6-12 平衡蒸馏
2、过程的数学描述 蒸馏过程的数学描述不外为物料衡算式、
0.593
W 55.3kmol
由于 xF F xW W xD F W
xD
FxF F
WxW W
100 0.5 55.3 0.37 0.661摩尔分率 100 55.3
6.3.2 平衡蒸馏
一、平衡蒸馏(又叫闪蒸)
1、特点：
在家庭制酒业中，即是一个简单蒸馏装置， 只是冷凝装置较简单，是一个空气自然对流冷 却装置。
在实验室或工业生产中，采用如图6-9所示 的装置，实质也是一个汽化器，一个冷凝器。
图6-9 简单精馏装置图
二、简单蒸馏的原理 在简单蒸馏的过程中：
液相组成由 x1 x2 x3 xn
汽相组成（馏出液组成）由
F ,W , x1 , x2 , xD ,
两个方程式（6-13）、 （6-15） ，必须直接 或间接的已知四个量，才可计算其他两个量。
例、在常压下用简单蒸馏方法处理含苯为0.5的苯 与甲苯混合液。当釜液中苯的浓度降至0.37（以 上均为摩尔分率）时，操作停止。试计算： （1）馏出液的平均组成； （2）从每100kmol的原料中所获得的馏出液量。 操作条件下，该物系的平均相对挥发度为2.47。
Wx W dW x dx ydW (6-12)
τ时刻蒸馏 釜中易挥发 组分量
化工原理(下)第1章蒸馏剖析
溶液上方的总压 p总 等于各组分的分压之和
p总 pA pB
p总 p*AxA pB* (1 xA )
整理，得
气液平衡时液 相组成与平衡 温度间的关系
xA
p总 pB* p*A pB*
泡点方程
p*A ( pB* ) f (t)
安托尼 方程
二、气液平衡关系式
2.以平衡常数表示的气液平衡方程
设平衡的气相遵循道尔顿分压定律，即
闪蒸 平衡蒸馏的原理
平衡蒸馏 装置简图
1.加热器； 2.减压阀； 3.分离器。
二、平衡蒸馏过程的计算
1.物料衡算
总物料衡算
F DW
易挥发组分物料衡算
FxF Dy Wx
气相产品的流量为
D
F
xF y
x x
二、平衡蒸馏过程的计算
设 q W/F
液化率
则 1 q D / F 汽化率
整理得
直线 方程
yA
pA p总
yA
p*A p总
xA
令
kA
p*A p总
平衡 常数
以平衡常数表示
yA kAxA
的气液平衡方程
二、气液平衡关系式
由
yA
p*A p总
xA
代入泡点方程，得
yA
p*A p总
p总 pB* p*A pB*
露点方程
气液平衡时气 相组成与平衡 温度间的关系
二、气液平衡关系式
3.以相对挥发度表示的气液平衡方程 (1)挥发度
y1
x1
苯－甲苯混合液的 x- y 图
平衡线
对角线
yx
平衡线与对 角线之间的 距离越大
分离越容易
二、气液平衡关系式
化工原理下平衡蒸馏
绿色化发展
环保要求的不断提高将推动平衡蒸馏技术向更加绿色、环保的方向 发展，如采用更环保的溶剂、优化能源利用等。
多元化发展
随着市场需求的多样化，平衡蒸馏技术将不断拓展应用领域，如生物 医药、新能源等领域。
面临挑战及解决策略
能源消耗大
传统平衡蒸馏技术能源消耗较大，不符合绿色发展趋势。
设备投资高
高性能的蒸馏设备投资成本较高，增加了企业经济压力。
面临挑战及解决策略
• 操作技术要求高：平衡蒸馏操作技术要求较高，需要专业 的技术人员进行操作和维护。
面临挑战及解决策略
加强技术创新
通过研发新的节能技术和设备，降低能源消耗和 物耗。
优化设备设计
通过优化蒸馏塔结构和设备设计，降低设备投资 成本和提高生产效率。
加强人才培养
加强专业技术人才的培养和引进，提高操作技术 水平和管理水平。
资源回收
平衡蒸馏技术还可以应用于资源回收领域。例如，从废旧 塑料、橡胶等材料中回收有价值的化学品或燃料等。
06
平衡蒸馏技术发展趋势与挑战
技术创新点及优势分析
高效分离技术
通过优化蒸馏塔结构和操作条件，提 高组分分离效率。
节能降耗技术
采用先进的节能设备和工艺，降低蒸 馏过程能耗和物耗。
技术创新点及优势分析
轻组分被蒸汽带至塔顶，经冷 凝器冷凝后部分回流，部分作
为产品采出。
重组分在塔底富集，经再沸器 加热后提供上升蒸汽，维持塔 内气液平衡。
通过调节回流比、加热量等操 作参数，实现不同组分的分离 。
设备性能评价指标
分离效率
衡量设备对原料液中不同组分 的分离程度。
产品纯度
反映设备生产出的产品的纯净 度。
热效率
环保要求的不断提高将推动平衡蒸馏技术向更加绿色、环保的方向 发展，如采用更环保的溶剂、优化能源利用等。
多元化发展
随着市场需求的多样化，平衡蒸馏技术将不断拓展应用领域，如生物 医药、新能源等领域。
面临挑战及解决策略
能源消耗大
传统平衡蒸馏技术能源消耗较大，不符合绿色发展趋势。
设备投资高
高性能的蒸馏设备投资成本较高，增加了企业经济压力。
面临挑战及解决策略
• 操作技术要求高：平衡蒸馏操作技术要求较高，需要专业 的技术人员进行操作和维护。
面临挑战及解决策略
加强技术创新
通过研发新的节能技术和设备，降低能源消耗和 物耗。
优化设备设计
通过优化蒸馏塔结构和设备设计，降低设备投资 成本和提高生产效率。
加强人才培养
加强专业技术人才的培养和引进，提高操作技术 水平和管理水平。
资源回收
平衡蒸馏技术还可以应用于资源回收领域。例如，从废旧 塑料、橡胶等材料中回收有价值的化学品或燃料等。
06
平衡蒸馏技术发展趋势与挑战
技术创新点及优势分析
高效分离技术
通过优化蒸馏塔结构和操作条件，提 高组分分离效率。
节能降耗技术
采用先进的节能设备和工艺，降低蒸 馏过程能耗和物耗。
技术创新点及优势分析
轻组分被蒸汽带至塔顶，经冷 凝器冷凝后部分回流，部分作
为产品采出。
重组分在塔底富集，经再沸器 加热后提供上升蒸汽，维持塔 内气液平衡。
通过调节回流比、加热量等操 作参数，实现不同组分的分离 。
设备性能评价指标
分离效率
衡量设备对原料液中不同组分 的分离程度。
产品纯度
反映设备生产出的产品的纯净 度。
热效率
化工基本知识下1气液平衡
（2）已知 x ， 求与之平衡的 y, t 或 已知 y 求与之平衡的 x , t ，试差计算
试算过程为：
假设 t
x
判断x
y
假设 t
x
y 判断 y x
挥发度
在一定温度下，混合液的某组分在气相中的
分压与平衡时液相中的摩尔分率之比。
νA = pA / xA
νB = pB / xB
νA 、νB — 组分A、B 的挥发度。
（一）单组分气液相平衡
气液平衡时，自由度为1 可用温度或饱和蒸气压表示相平衡关系
温度与饱和蒸气压的对应
动态平衡 气化速率与温度正相关
气化 液相
液化速率与气相的分压有关
液化
气相
饱和蒸气压与总压、沸点的关系 例：100OC时水的饱和蒸气压为多少？
思考
• 对于双组分气液相平衡，如果温度、压强 确定了，它的气液相组成是否确定？
蒸馏压力的选择，优先
考虑采用常压操作，只在特
殊情况下采用加压（处理量
增加，塔径不够）或减压
（热敏性物料）。
当p变化小于 30 %，其对 的影响
可忽略不计。
y
x
或
1 ( 1)x
x
y
( 1) y
—— 相平衡方程
说明：
① α表示了物系分离的难易程度，α 远离1，物系 易分离， α≈1 或 α=1，则该物系不能用普通的蒸馏 方法分离。
• 3.具有恒沸点的溶液在总压发生改变时，恒 沸组成也发生变化。
小结
• 单组分气液相平衡，常用饱和蒸气压表示；
• 双组分气液相平衡，常用t-x-y图或x-y图表示；
• 对于双组分理想物系，在一定总压下，可用纯组 分饱和蒸气压数据作t-x-y图和x-y图
第1章 蒸馏
• 本章重点讨论常压两组分连续精馏过程的原理和计算。
• 3.蒸馏分离的特点 • 直接获取几乎纯态的产品。而吸收、萃取等操 作的产品为混合物。 • 应用范围广。可分离液体混合物，气体混合物、 固体混合物。 • 能耗高。气化、冷凝需消耗大量的能量。加压、 减压，将消耗额外的能量。
1.1两组分溶液的气液平衡
• 实际生产中所遇到的大多数物系为非理想物系。非 理想物系的气液相平衡关系的计算要涉及逸度、活度 系数等参数，计算复杂，在学习《物理化学》时同学 们有接触，更深入的讨论在后续课程《化工热力学》 中，我们在《化工原理》中不要求计算，只需掌握非 理想物系的相平衡图即可。根据具体情况，非理想物 系又分为：①液相属非理想溶液；②气相属非理想气 体两大类。后面仅限于讨论非理想溶液的相平衡曲线 图。 • 非理想溶液的平衡分压可用修正的拉乌尔定律表示：
y
x
②热量衡算
Q Fc p (T t F ) Fc p (T t e ) (1 W F ) Fr
• 蒸馏是气液两相间的传质过程，因此常 用组分在两相的浓度（组成）偏离的程 度来衡量传质推动力的大小。传质过程 是以两相达到相平衡为极限的。 • 本节重点讨论两组分理想溶液。
• 1.1.1 相律和相组成
• 例：苯-甲苯形成的气、液物系
F=C-φ+2 =2-2+2=2 可见，双组分溶液的自由度为2。
第一章 蒸馏
• • • • • • • 1.1两组分溶液的气液平衡 1.2平衡蒸馏和简单蒸馏 1.3精馏原理和流程 1.4两组分连续精馏的计算 1.5间歇蒸馏 1.6恒沸精馏和萃取精馏 1.7多组分蒸馏
• 蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作。 • 1.蒸馏分离的依据 • 将液体混合物部分汽化，利用各组分挥发度不同的特 性而达到分离目的。 • 液体均具有挥发成蒸汽的能力，但各种液体的挥发性 个不相同。习惯上，将液体混合物中的易挥发组分A称 为轻组分，难挥发组分B则称为重组分。将液体混合物 加热至泡点以上沸腾使之部分汽化必有yA>xA ；反之将 混合蒸汽冷却到露点以下使之部分冷凝必有xB>yB。上 述两种情况所得到的气液组成均满足:
• 3.蒸馏分离的特点 • 直接获取几乎纯态的产品。而吸收、萃取等操 作的产品为混合物。 • 应用范围广。可分离液体混合物，气体混合物、 固体混合物。 • 能耗高。气化、冷凝需消耗大量的能量。加压、 减压，将消耗额外的能量。
1.1两组分溶液的气液平衡
• 实际生产中所遇到的大多数物系为非理想物系。非 理想物系的气液相平衡关系的计算要涉及逸度、活度 系数等参数，计算复杂，在学习《物理化学》时同学 们有接触，更深入的讨论在后续课程《化工热力学》 中，我们在《化工原理》中不要求计算，只需掌握非 理想物系的相平衡图即可。根据具体情况，非理想物 系又分为：①液相属非理想溶液；②气相属非理想气 体两大类。后面仅限于讨论非理想溶液的相平衡曲线 图。 • 非理想溶液的平衡分压可用修正的拉乌尔定律表示：
y
x
②热量衡算
Q Fc p (T t F ) Fc p (T t e ) (1 W F ) Fr
• 蒸馏是气液两相间的传质过程，因此常 用组分在两相的浓度（组成）偏离的程 度来衡量传质推动力的大小。传质过程 是以两相达到相平衡为极限的。 • 本节重点讨论两组分理想溶液。
• 1.1.1 相律和相组成
• 例：苯-甲苯形成的气、液物系
F=C-φ+2 =2-2+2=2 可见，双组分溶液的自由度为2。
第一章 蒸馏
• • • • • • • 1.1两组分溶液的气液平衡 1.2平衡蒸馏和简单蒸馏 1.3精馏原理和流程 1.4两组分连续精馏的计算 1.5间歇蒸馏 1.6恒沸精馏和萃取精馏 1.7多组分蒸馏
• 蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作。 • 1.蒸馏分离的依据 • 将液体混合物部分汽化，利用各组分挥发度不同的特 性而达到分离目的。 • 液体均具有挥发成蒸汽的能力，但各种液体的挥发性 个不相同。习惯上，将液体混合物中的易挥发组分A称 为轻组分，难挥发组分B则称为重组分。将液体混合物 加热至泡点以上沸腾使之部分汽化必有yA>xA ；反之将 混合蒸汽冷却到露点以下使之部分冷凝必有xB>yB。上 述两种情况所得到的气液组成均满足:
液体精馏操作—双组份溶液的气液相平衡关系及应用(化工单元操作课件)
=
/
= ×
/
因为：xB=1-xA， yB=1-yA
相对挥发度表示
的气液平衡关系
αAB•
yA=
1+ αAB−1
x
略去下标则可得相平衡方程： y
1 ( 1) x
化工单元操作技术
相平衡方程分析
讨论：
分析： α>1、α<1或α=1时，混合物的分离情况？
组分的平衡数据，还要做图，用相对挥发度来判别分离的难易程度就相对简单。
1. 挥发度
（1）定义：
混合液中某组分在气相中的分压与该组份在液相中摩尔分数之比。用υi表示。
组分的挥发度是组分挥发性大小的标志
（2）物理意义：
表示物质挥发的难易程度。
（3）表达式：（A-B两种组分混合物）
υA=
υ B=
含苯的摩尔分数为0.5的苯-甲苯混合液进行分
析，在101.3kPa下恒压加热，试求（1）此溶
液的泡点温度T泡；（2）第一个气泡的组成；
（3）露点温度T露；（4）最后一滴液体的组
成；（5）当溶液加热到369K时混合液的状态
和组成。
化工单元操作技术
双组分气液相平衡图
二、t-x(y)图和y-x图
2．气液相平衡图
状态；
气液共存区：处于气相线与液相线之间，气液两相同时存在；
气相区：称为过热蒸汽区，处于气相线以上，溶液全部汽化。
化工单元操作技术
二、t-x(y)图和y-x图
1. 沸点-组成图 ——t-x(y)图
组成为X1，温度为T0（A点）的溶液为过冷液体，将此溶液加
热升温至T1（J点）时，溶液开始沸腾，产生第一个气泡，相应
蒸馏总结
蒸馏一、描述精馏过程的基本关系（一）气液平衡关系1. 气液平衡的作用（1）选择分离方法：依据物系的气液平衡关系，对特定的分离任务，可确定或选择分离方法，例如对相对挥发度近于1的物系，宜采用特殊精馏或萃取等分离操作。
（2）在相图（t-x-y ）上说明蒸馏原理：即利用多次部分汽化和部分冷凝的操作，可使物系得到所需要的高纯度分离。
相对挥发度愈大，相图（y-x ）中平衡曲线偏离对角线愈远，分离愈易。
（3）气液平衡关系是精馏过程的特征方程：即是计算理论板层数的基本方程之一。
（4）利用气液平衡，可分析、判断精馏操作中的实际问题：例如在精馏塔中，恒压下操作，温度和组成间具有对应关系，因此可利用易于测量的温度来判断难于测量的浓度。
在实际生产中，时常在精馏塔的适当部位（通常称为灵敏板）上安装温度计，用它来控制、调节整个精馏过程。
又如真空精馏中，如温度出现异常现象，则应考虑系统的气密问题等。
2. 气液平衡关系的表达方式在精馏过程中，气液平衡可用相图和气液平衡方程表示。
（1）t-x-y 图和x-y 图相图中t 代表温度（℃），x 和y 分别代表液、气相中易挥发组分的摩尔分数。
在利用相图时应注意以下几点：①精馏过程的分析多利用t-x-y 图，过程计算多利用x-y 图。
②了解沸点、泡点和露点的概念。
对同一组成下，露点总是高于泡点。
对理论板而言，离开该板的气液两相温度相等，即露点等于泡点，但两相组成不等，而呈平衡关系。
③液化率或汽化率，可再相图上用杠杆规则求得。
部分汽化和部分冷凝是精馏的基础。
④恒压下不同物系具有不同的x-y 图曲线。
当平衡曲线偏离对角线愈远时，表示传质推动力愈大，该物系愈易分离。
⑤同一物系下，不同压强的x-y 曲线也不相同，一般在低压下平衡曲线偏离对角线愈远，即愈易分离，可见低压操作有利于精馏分离。
（2）气液平衡方程①用相对挥发度表示的气液平衡方程()11x y xαα=+- 对理想物系，相对挥发度可表示为：00A Bp p α= 由上式可知，相对挥发度α与塔内温度关系不大，因此在计算中可取全塔平均相对挥发度。
高职高专化工原理教学课件 陆美娟版 精馏1蒸馏概述、气液相平衡
化工原理----精馏 化工原理----精馏 ----
小结
☼1、蒸馏的目的、依据 1 蒸馏的目的、 ☼2、汽液相平衡关系：t-x-y图、 2 汽液相平衡关系： y-x图 ☼3、相对挥发度 3
化工原理----精馏 化工原理----精馏 ----
作业
☼ P.119 7-4，7-5 7-
化工原理----精馏 化工原理----精馏 ---定律可得
0 ν B= pB
化工原理----精馏 化工原理----精馏 ----
♫（3）讨论： （ 讨论：
۞①在图中平衡线上各点温度不同，但温度对 ①在图中平衡线上各点温度不同， 的影响较小，故可在0 区间内取平均值。 α的影响较小，故可在0~1区间内取平均值。
化工原理----精馏 化工原理----精馏 ----
二、蒸馏操作的分类
操作方式：间歇蒸馏、连续蒸馏 操作方式：间歇蒸馏、 操作压力：加压、常压、真空蒸馏 操作压力：加压、常压、 蒸馏方式：简单蒸馏、平衡蒸馏（ 蒸馏方式：简单蒸馏、平衡蒸馏（闪 ）、精馏 精馏、 蒸）、精馏、特殊精馏 组分数目：双组分蒸馏（二元蒸馏）、 组分数目：双组分蒸馏（二元蒸馏）、 多组分蒸馏
一、理想物系的汽液相平衡
☼1、相律:F = C -φ+2 1 相律:F φ+2
蒸馏（恒压）F=1， 个变量中， 蒸馏（恒压）F=1， t、y、x 3个变量中， 任意确定其中一个变量，则其余都确定。 任意确定其中一个变量，则其余都确定。 一般可控制温度保证产品质量 一般可控制温度保证产品质量
化工原理----精馏 化工原理----精馏 ----
化工原理----精馏 化工原理----精馏 ----
♫(3)y-x图 (3)y(3)y
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• 挥发度与相对挥发度
p A A xA
A pA xA B p B xB
y y A B x A xB
低压气体 道尔顿分压定律
B
p B xB
PyA x A y A yB K A PyB xB x A xB K B
x y 1 1x
——相平衡方程
平衡蒸馏
闪蒸过程求解：物料衡算、热量衡算以及相平衡关系
物料衡算
总物料衡算
易挥发组分 的物料衡算
F D W
D, yD, te 减 压 阀 yD 闪 蒸 罐
FxF DyD WxW
F, xF, tF
加热器
W xF xW D q 两式联立可得 F yD xW
Q
t0 xW
W, xW, te
T te 1 - q
cp
若 q为已知，由物料衡算求得汽、液两相组成 yD、xW 后，可 由平衡关系（如温度-组成相图）求得 te ，进而求得 T。
简单蒸馏（微分蒸馏）
冷凝器
露点线 t/C
y
原料液 蒸气
x xD1 xD2 xD3 0 xA xf x(y)
泡点线 yA 1.0
简单蒸馏过程中系统的温度和汽、液相组成如何随时间改变？
yD
平衡蒸馏 热量衡算 进料温度tF 升至 T ，闪蒸后料液温度由 T 降至平衡温度 te • 不计热损失 • 供给的热量 Q ：
Q Fcp T tF F (1 q)r
式中：cp —— 混合液的平均摩尔比热，kJ/(kmolK)； —— 平均摩尔汽化热，kJ/kmol。 由上式可得
汽液相平衡图（equilibrium diagram）
活度系数与逸度系数的是精馏计算中最耗时的部分，也是误差最大的环节
平衡蒸馏（闪蒸）
气相区 露点 两相区
t/C
露点线
加 热 减压 器 阀 原料液
塔顶产品 yA 闪 蒸 罐
泡点 泡点线 液相区
Q
xA
0
xA
xf x(y)
yA
1.0
塔底产品
请在等压图上描述闪蒸过程，并简要分析加热器温度和闪蒸罐压力对两相产物的 影响。 可以讨论完成 ,有兴趣同学可写在作业本上
目 标 问 题
（理想的）汽液平衡
汽相: yA, yB 一定
T和P
液相:xA,xB
p
拉乌尔定律: pA=pAo xA
p pA pB
化学力→→逸度 重 力→→密度（重度）
pB=pBo (1-xA)
xA p = p A+ p B 道尔顿定律: yA = pA/p
ln P o A
B T C
• 相律与自由度
yD
q x xW F q -1 q 1
F、D、W —— 进料流率和出塔汽、液相产物的流率，kmol/s； xF、yD、xW —— 进料料液、出塔汽、液相产物的摩尔分数。
平衡蒸馏
相平衡
汽、液两相平衡:yD~xW 符合平衡关系
yD
xW 1 1xW
物料平衡
q 1 xW xF q -1 q 1
等压图(双组份)
T
– p确定 – 单组分、两组分 – 单相？两相？
• x A 、 yA 和 T
• 两条线 • 三种点
– 知其一便可以确定 另两个
露点线
– 沸点(boiling point) – 泡点(bubble point) – 露点(dew point)
泡点线
• 三个区
• 如何由xA求T? 用---线. • 如何由xA求yA? 用--线和---线 • 如何由y 求T? 用--线.
汽 液 平 衡 关 系 的 表 示
y>x
两相区的胖瘦----与对角线的距离
7. 平衡关系哪里来?
• 经验参数（交互作用参数） • 实验数据（t-x-y） • 理论预测:统计、量子力学；UNIFAC
气液平衡关系的热力学（复习预习）
• 相平衡：化学位、逸度；热平衡
• 高压与低压体系（气相） • 道尔顿气体定律 • 分子大小（体积）和分子间力（压力）
例子 乙醇水体系的蒸馏分离
汽相: 醇富集
冷凝
乙醇 产品
乙醇水
加热 液相: 水富集
冷却
废水
精馏应用极其广泛
• 原因?
– 不加入新的组分 – 挥发度差异广泛存在 – 汽液平衡和分开很容易实现
要求的主要内容(讲课思路)
• 挥发度相差很大 蒸馏 相对简单 • 挥发度相差适中 精馏 用来讲述精馏的原 理及方法 • 挥发度相差很小 特种精馏 计算过于复杂 介绍开发思路 • 重点:两组分(?)连续(?)精馏(?)的原理, 过程 和设备 • 挥发度如何描述? 因此首先要讲平衡关系
• 理想与非理想溶液溶液（液相） – 拉乌尔溶液定律 – 分子间力和正负偏差 – 实验数据及其参数的回归 • Wilson2参数（局域组成、多组分体系描述） • NRTL3参数（分相） 挥发度 • 蒸气压（组分挥发性） • NRTL5参数（精度/ASPEN） • 组分间作用差异 – UNIFAC解决参数短缺的应急之需
• 根据相平衡原理解释蒸馏为什么能够提纯液 体混合物； • 能够解释蒸馏过程工业实现的工艺过程及其 各部分作用； • 能够手工计算两组分理想溶液分离过程的蒸 馏塔的板数和直径； • 能够分析以上计算与工业实际存在哪些近似 及其造成的影响； • 能够分析温度、浓度沿塔顶到塔底的变化规 律，及蒸馏塔的结构参数和操作控制指标波 动对上述规律的影响趋势； • 运用ASPEN模拟软件对实际液体混合物设计 具有工业实用价值的蒸馏塔，并分析ASPEN 软件的计算过程与理想溶液计算的方法差异 （属教材和大纲以外）。
习题3,4；1-2(选做题) 釜液浓度比较？反证：简单蒸馏必然低于平衡蒸馏
水蒸汽蒸馏
• 再探相律
xA或者yA
y>般可使挥发度差异加大，有利于精馏分离…
阅读：<60讲>下册 41讲
• 相平衡常数
yi p Ki xi pi
s s i i i
fi L is pis i xi
汽 液 平 衡 关 系 的 表 示
相平衡实验数据→交互作用参数→活度系数、逸度系数→相平衡关系
蒸 馏 学 习 目 标
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解释理论板（平衡级）是什么，可达到怎样的分离效果； 二元气液平衡的表示方法； 说明蒸馏、吸收和汽提的区别； 说明蒸馏中如何运用冷凝器和再沸器产生回流； 恒摩尔流假定如何消除能量衡算的需求？ 五种可能的进料状态及其对气液流率的影响？ 二元连续精馏设计通过McCabe-Thiele法计算理论板数？最小 回流比、最小理论板数、最优进料位置？ 最优回流比的确定原则； 操作压力与冷凝器类型选择，冷凝负荷计算； 再沸器类型选择和热负荷计算； Murphree板效率的意义和作用。流动状况对传质效率和板效 率的影响，流量操作弹性的限制因素； 板式塔的高度和直径的计算原则；列举影响蒸馏塔设计的各 种因素; 蒸馏的其他方式（简单与间歇、共沸、萃取、侧线与多进料、 中间加热、反应、隔板、水蒸汽通入与水蒸气蒸馏）； 多组分蒸馏的清晰分割与非清晰分割