化工原理(天大版)---(下册)第一章 蒸馏
《化工原理》下册+第一章蒸馏
4
二、蒸馏过程的应用
1.液体混合物分离
混合芳烃蒸馏可得到苯、甲苯及二甲苯等。
2.气体混合物分离
加压液 化
空气液化蒸馏可得到纯态的液氧和液氮等。
3.固体混合物分离
加热熔
化
固体脂肪酸加热融化后用蒸馏方法分离。
5
二、蒸馏过程的应用
炼油 生 产装 置
yA
pAo p
p pBo pAo pBo
露点方程
气液平衡时气 相组成与平衡 温度间的关系
21
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
挥发度
υA
pA xA
对于理想物系，有
υB
pB xB
υA pAo
υB pBo
22
二、气液平衡关系式
(2)相对挥发度 相对挥发度
相对挥发 度
33
二、平衡蒸馏过程的计算
3.热量衡算 对加热器作热量衡算，忽略热损失，得
6
二、蒸馏过程的应用
乙烯 生 产装 置
7
二、蒸馏过程的应用
己内酰 胺生产 装置
8
二、蒸馏过程的应用
丙烯腈 生产装
置
9
第1章 蒸 馏
1.1 概述 1.1.1 蒸馏的原理与应用 1.1.2 蒸馏的特点与分类
10
一、蒸馏分离的特点
蒸馏分离具有以下特点：
①通过蒸馏分离，可以直接获得所需要的产品。 ②适用范围广，可分离液态、气态或固态混合物。 ③蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离。 ④蒸馏操作耗能较大，节能是个值得重视的问题。
2. 气—液相组成图 气—液相组成图直观地表达了在一定压力下，
《化工原理》(下)第一章 精馏第二次课
Weifenjl.exe
2.特点 2.特点
间歇，非定态操作， 间歇，非定态操作，在操作过程中系统温度和浓度随时 间变化， 增加，馏出液的浓度y 间变化，t增加，馏出液的浓度y，x降低 分离效果不高， 分离效果不高，xw=0, 适用于产品的初步分离
y=xDmax=y0
3.计算 3.计算
从塔顶采出量的产品，则塔釜减少相同的釜液量，产品 从塔顶采出量的产品，则塔釜减少相同的釜液量， 与釜液组成随时间而改变，且互成相平衡关系。为此， 与釜液组成随时间而改变，且互成相平衡关系。为此， 该过程是一动态过程， 该过程是一动态过程，由物料衡算采用微分衡算
第二节
简单蒸馏和平衡蒸馏
2.2.1 简单蒸馏 简单蒸馏又称为微分蒸馏，瑞利（Rayleigh)1902年提出了 简单蒸馏又称为微分蒸馏，瑞利（Rayleigh)1902年提出了 该过程数学描述方法，故该蒸馏又称之为瑞利蒸馏。 该过程数学描述方法，故该蒸馏又称之为瑞利蒸馏。
1.流程 1.流程
简单蒸馏是分批加入原料， 简单蒸馏是分批加入原料， 进行间歇操作。蒸馏过程中不 进行间歇操作。 断从塔顶采出产品。 断从塔顶采出产品。每从塔顶 采出一定量的产品， 采出一定量的产品，则塔釜减 少相同的釜液量， 少相同的釜液量，产品与釜液 组成随时间而改变， 组成随时间而改变，且互成相 平衡关系。 平衡关系。
（3）计算： 计算：
物料衡算
F ＝L ＋V
q为液化分率，原料中的 为液化分率， 液相产品量, q=L/F
5
热量衡算
节流后减压， 降低为t1 放出的显热＝ t1， 节流后减压，T降低为t1，放出的显热＝混合物组 分汽化的潜热
Q = Fc ∴ t2 ( t 2 − t 1 ) = (1 − q ) Fr = ( F − L ) r = Vr
化工原理下册
第一章蒸馏1-1正戊烷（C5H12）和正已烷(C6H14)的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试计算总压P=13.3kPa 下该溶液的汽液平衡数据和平均相对挥发度。
假设该物系为理想溶液。
习题1-1 附表1-2 某精馏塔再沸器的操作压力为105.0kPa，釜液中含苯0.15（摩尔分率），其余为甲苯。
苯与甲苯的安托尼常数列于本题附表，安托尼方程中温度的单位为℃，压力单位为kPa。
本物系可视作理想溶液。
求此溶液的泡点及其平衡汽相组成。
习题1-2 附表1-3 常压下对含苯0.6（摩尔分率）的苯—甲苯混合液进行蒸馏分离，原料处理量为100kmol。
物系的平均相对挥发度为2.6，汽化率为0.45，试计算：(1) 平衡蒸馏的汽液相组成；(2) 简单蒸馏的馏出液量及其平均组成。
1-4 两组分连续精馏的计算（Ⅰ）1-4 在连续精馏塔中分离某理想二元混合液。
已知原料液流量为100 kg/h，组成为0.5 （易挥发组分的摩尔分率，下同），若要求釜液组成不大于0.05，馏出液回收率为95%。
试求馏出液的流量和组成。
1-5 在连续精馏塔中分离含甲醇0.45（摩尔分率，下同）的甲醇－水溶液，其流量为100kmol/h，要求馏出液中甲醇的含量为0.96，釜液中甲醇的含量为0.03，回流比为2.6。
试求：（1）馏出液的流量；（2）饱和液体进料时，精馏段和提馏段的操作线方程。
1-6 在连续精馏操作中，已知加料量为100kmol/h，其中汽、液各半，精馏段和提馏段的操作线方程分别为y=0.75x+0.24及y=1.25x-0.0125试求操作回流比，原料液的组成、馏出液的流量及组成。
1-5 两组分连续精馏的计算（Ⅱ）1-7 在连续精馏塔中分离某理想二元混合液。
已知精馏段操作线方程为，提馏段操作线方程为。
若原料液于露点温度下进入精馏塔中，试求原料液、馏出液和釜残液的组成及回流比。
1-8 在连续精馏塔中，分离苯－甲苯混合液。
若原料为饱和液体，其中含苯0.5（摩尔分率，下同）。
化工原理(液体蒸馏)
第1章蒸馏1.1 概述蒸馏：分离液体混合物的典型单元操作。
分离的依据：通过加热造成气、液两相物系，利用物系中各组分挥发度不同的特性。
易挥发组分：沸点低的组分。
难挥发组分：沸点高的组分。
1.蒸馏分离的特点① 直接获得所需要的组分（产品），操作流程简单；② 应用广泛，即可分离液体混合物，也可分离气体混合物；③ 能量消耗大，高压、真空、高温或低温等的技术问题限制。
2.蒸馏过程分类① 按操作流程：间歇蒸馏和连续蒸馏。
② 按蒸馏方式：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏。
③ 按操作压强：常压、减压和加压蒸馏。
④ 按混合物中的组分数：两组分精馏和多组分精馏。
常压下两组分连续精馏的原理和计算方法。
1.2 两组分溶液的汽液平衡1.2.1 两组分理想物系的汽液相平衡1.相律相律是研究相平衡的基本规律。
表示平衡物系中的自由度数、相数、独立组分数之间的关系，即F=C-P+2式中 F —自由度数；C —独立组分数；P —相数。
2—外界条件只有温度、压强可以影响物系的平衡状态。
两组分的汽液平衡一定压强下的t —x （或y ），x —y 的函数关系或相图表示。
汽液平衡数据可由实验测定，也可由热力学公式计算。
2.两组分理想物系的汽液平衡函数关系（汽液相组成与平衡温度间的关系）⎭⎬⎫⎩⎨⎧道尔顿分压定律气相为理想气体，遵循拉乌尔定律液相为理想溶液，遵循理想物系 1）用饱和蒸汽压和相平衡常数表示汽液相平衡()安托尼常数，查手册。
—、、）方程表示，即（的关系通常可用安托尼和温度纯组分的饱和蒸汽压表示，即若用相平衡常数露点方程—相可视为理想气体，即当外压不高时，平衡气泡点方程—蒸汽压之和，即方的总压等于各组分的当溶液沸腾时，溶液上难挥发组分—易挥发组分—C B A Ct B A p Antoine t p pp K x K y K p p p p p p x p p p p y p p p p x p p p B A x p x p p x p p A A AA A BA B A A A A A BA B A BA A BB B B AA A +===--===--=+=-===-lg 1000000000000002）用相对挥发度表示的汽液相平衡关系纯液体的挥发度：液体在一定温度下的饱和蒸汽压。
化工原理试题库答案下册
精品文档化工原理试题库（下册）第一章蒸馏一、选择题1.当二组分液体混合物的相对挥发度为___C____时，不能用普通精馏方法分离。
A.3.0B.2.0C.1.0D.4.02.某精馏塔用来分离双组分液体混合物，进料量为100kmol/h，进料组成为0.6 ,要求塔顶产品浓度不小于0.9，以上组成均为摩尔分率，则塔顶产品最大产量为____B______。
A.60.5kmol/hB.66.7Kmol/hC.90.4Kmol/hD.不能确定3.在t-x-y相图中，液相与气相之间量的关系可按____D____求出。
A.拉乌尔定律B.道尔顿定律C.亨利定律D.杠杆规则4.q线方程一定通过X—y直角坐标上的点___B_____。
A.(Xw,Xw) B(XF,XF) C(XD,XD) D(0,XD/(R+1))5.二元溶液的连续精馏计算中，进料热状态参数q的变化将引起（B）的变化。
Ａ.平衡线Ｂ.操作线与q线Ｃ.平衡线与操作线Ｄ.平衡线与q线6.精馏操作是用于分离（B）。
Ａ.均相气体混合物Ｂ.均相液体混合物Ｃ.互不相溶的混合物Ｄ.气—液混合物7.混合液两组分的相对挥发度愈小，则表明用蒸馏方法分离该混合液愈__B___。
A容易；B困难；C完全；D不完全8.设计精馏塔时，若Ｆ、x、xD、xW均为定值，将进料热状况从q=1变为q>1，但回流比F取值相同，则所需理论塔板数将___B____，塔顶冷凝器热负荷___C___ ，塔釜再沸器热负荷___A___。
A变大，B变小，C不变，D不一定9.连续精馏塔操作时，若减少塔釜加热蒸汽量，而保持馏出量Ｄ和进料状况（F, xF,q）不变时，则L/V___B___ ，L′/V′___A___，x___B___ ，x___A___ 。
WD A 变大，B变小，C不变，D不一定10.精馏塔操作时，若Ｆ、x、q，加料板位置、Ｄ和Ｒ不变，而使操作压力减小，则x___A___，DF x___B___。
化工原理 天大出版社 2010精馏1
设泡点温度t
按表查pº ， pº A B
由pº ， pº计算xA A B
与xA=0.5比较检验所设温度的正确性
设泡点温度t=95℃，查附表得: pº =155.7kPa, pº=63.3kPa A B
101 .3 63.3 xA 0.411 0.5 155 .7 63.3 计算结果表明，所设泡点温度偏高.
【例】对某两组分理想溶液进行常压闪蒸，已知xF=0.5,若要求气 化率为60%，求闪蒸后平衡的气液相组成及温度。 常压下该两组分理想溶液的x-y及te-x关系见本题附图
1.0 125
y
0.8 0.6 0.4 0.2
te,℃
115
te-x
105 95
0
0.2
0.4
0.6
0.8
x
1.0
解：y q x xF
pº /kPa A
pº /kPa B
101.3 116.9 135.5 155.7 179.2 204.2 240.0
40.0 46.0 54.0 63.3 74.3 86.0 101.3
解： 以90℃下的数据为例
0 P pB 101.3 54 xA 0 0.5804 0 pA pB 135.5 54
再设泡点温度t=92.2℃，由附表数据插值求得
pº =144.4kPa, pº=58.1kPa A B
0 P pB 101.3 58.1 xA 0 0.501 0.5 0 pA pB 144.4 58.1
【例】苯（A）—甲苯（B）的饱和蒸汽压数据见下表，试计算在 总压101.3 kPa下苯—甲苯的混合液的汽液平衡数据和平均相对挥发 度。该溶液可视为理想溶液。 温度，℃ 80.1 85.0 90.0 95.0 100.0 105.0 110.6
化工原理之蒸馏培训课件
化工原理之蒸馏培训课件1. 蒸馏的基本原理蒸馏是一种通过控制液体的汽化和冷凝来分离混合物的常用技术。
在蒸馏过程中，通过对混合物加热，使其蒸发，然后将蒸汽通过冷凝器冷凝，生成纯净的组分。
1.1 蒸馏的基本过程蒸馏可以分为以下几个基本过程： - 加热：将混合物加热到使其中的易挥发组分蒸发的温度。
-蒸发：易挥发组分随着蒸汽脱离混合物。
- 冷凝：将蒸汽通过冷凝器冷凝成液体。
- 收集：将冷凝后的液体收集。
1.2 蒸馏的作用蒸馏技术可以用于以下几个方面： - 分离纯净组分：通过蒸馏，可以将混合物中的组分分离出来，得到纯净的单一组分。
- 浓缩液体：通过蒸馏，可以将溶液蒸发浓缩，得到更浓的溶液或者固体。
- 去除杂质：通过蒸馏，可以将混合物中的杂质分离出去，得到纯净的物质。
2. 蒸馏的分类根据不同的实际应用和具体工艺条件，蒸馏可以分为以下几种分类：2.1 常压蒸馏常压蒸馏是一种在大气压下进行的蒸馏过程，常用于液体分离和某些化学反应的应用中。
常压蒸馏的特点是操作简单，但分离效果较差。
2.2 精馏精馏是一种利用物料在不同温度下汽化和冷凝的特性进行分离的技术。
精馏相对于常压蒸馏来说，可以得到更高纯度的产品。
精馏过程中，通常会采用多个分馏塔，每个分馏塔的操作压力和温度都不同。
2.3 水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏是一种利用水蒸气的汽化和冷凝过程进行分离的技术。
水蒸气蒸馏广泛应用于精制石油产品、生物制药、食品加工等领域。
水蒸气蒸馏可以提高分离效果，得到更高纯度的产品。
3. 蒸馏的设备和操作在蒸馏过程中，涉及到一些常用的设备和操作方法。
3.1 蒸馏塔蒸馏塔是进行精馏蒸馏的主要设备，常用于分离液体混合物。
蒸馏塔通常由填料层和塔板组成，通过塔板和填料的结构，可以增加液体和气体之间的接触面积，提高分离效果。
3.2 冷凝器冷凝器是将蒸汽冷凝成液体的设备，常用于蒸馏过程中收集纯净组分。
冷凝器通常采用冷却水循环或冷却剂来降低蒸汽的温度并冷却。
《化工原理》(下)第一章 精馏第8次课
Rm yq 联立得：
xD yq yq xq
0 .9 y q yq xq
3 2 . 47 x q
y q 0 . 75 x q 0 . 225
1 1 x q
xq
1 2 . 47 1 x q 2 . 47 x q
9
0.75 x 0 . 225
温度为t1.存在以下关系:(
A: t4>t3>t2=t1 t4>t3>t2=t1 B:t4>t3>t2>t1 D: t4=t3>t2=t1
)
C: E: t4=t3<t2=t1
8.某两元混合物的理想物系用精馏分离,进料为100Kmol/h, Xf =0.6,要求塔顶产品浓度不小于0.9(以上均为mol分率),则即使 该塔有足够的分离能力,塔顶最大产品量为( A:60 Kmol/h B:66.7 Kmol/h C:90 Kmol/h ) D:不确定.
14kmolh??44??提馏段操作方程为提馏段操作方程为??????泡点液体进料时泡点液体进料时q1q1故提馏段操作方程为故提馏段操作方程为相平衡方程为对于泡点进料设由塔顶开始计算第1块板上升汽组成y1xd094塔顶始算x1由相平衡方程求得xqxf0
填空题：
1.精馏操作的分离依据为_____________________________________ 。 精馏与蒸镏的区别在于________________________________。 2.设计求取精馏理论板时，以过两操作线交点的那块板作为最佳 加料板位置时，所需理论板数最少,其原因是____________________。
常压下用连续精馏塔分离含苯44％的苯一甲苯混合物。进料 为泡点液体，进料流率取100kmol／h为计算基准。要求馏出 液中含苯不小于 94％。釜液中含苯不大于8％（以上均为摩 尔百分率）。设该物系为理想溶液．相对挥发度为2.47．塔 顶设全凝器，泡点回流，选用的回流比为3。试计算精馏塔 两端产品的流率及所需的理论塔板数。 由全塔物料衡算：F=W+D Fxf=WxW+DxD
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1-4-1 精馏过程原理和条件
精馏的思想和原理
T
te
1-4-1 精馏过程原理和条件
tn-1
tn
tn+1 tn-1 <tn+1
第五节 两组分连续精馏的计算
精馏塔的计算类型
设计型
已知：原料液（T、xF 、F） 生产要求：塔顶产品的组成xD或流量D和塔底产品的流
i.
L1 ´ =L2 ´ = …… Ln ´ =L
1-5-1 理论板的概念及恒摩尔流假定
恒摩尔流假定成立，必须满足的条件
各组分的摩尔汽化热相等
气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略
塔设备保温良好，热损失可忽略
tn-1
tn
tn+1 tn-1 <tn+1
1-5-2 物料衡算和操作线方程
M点：x=y，恒沸点
最低恒沸点
1-2-2 两组分非理想物系的气液平衡
图6－4 硝酸水溶液的相图
M点：x=y，恒沸点
最高恒沸点
第三节 平衡蒸馏和简单蒸馏
1-3-1 平衡蒸馏
蒸馏计算的MESH方程
M——物料衡算方程
E——气液平衡方程
S——加和方程xi=1， yi=1 H——焓衡算方程
1-3-1 平衡蒸馏
化工原理(天大版）---（下册） 第一章 蒸馏
1-2-1 两组分理想物系的气液平衡
一 相律
表示了平衡物系中的自由度数、相数及独立组分数之间的关系
F=C-+2 F：自由度数 C：独立组分数 ：相数 2：温度和压强 对于两组分的气液平衡： C=2 =2 F=C-+2=2-2+2=2 两组分气液平衡体系的参数有：T、P、x、y
非理想溶液：溶液各组分的平衡分压与拉乌尔定律有偏差的溶
液
PA=PA xAA
PB=PB xB B 1) 当总压不高时，与非理想溶液呈平衡的气相为理想气体
PA=PyA=PA xAA
yA
PA xAA P
2) 当总压很高时，气体的分压用逸度代替
1-2-2 两组分非理想物系的气液平衡
图6－3 乙醇水溶液的相图
量W或组成xW 确定：塔板数、塔径、塔高及塔的型式；再沸器及冷凝
器的负荷
校核型
塔一定（塔板数、塔径、塔高及塔的型式）
计算：塔顶、底产品温度、流量、组成或再沸器、冷凝 器的负荷
1-5-1 理论板的概念及恒摩尔流假定
理论板：离开该板的气液相相互成平衡，且板上各处的液相浓
度可视为均匀的
yn=Kn·xn
3. 用相对挥发度表示气液平衡关系
挥发度：纯液体的挥发度是指该液体在一定温度下的饱和蒸汽 压。
A=PA 溶液中各组分的挥发度
A
PA xA
B
PB xB
对于理想溶液：PA= PA xA
PB=PB xB
A=PA B=PB
P
A
PA xA
P
B
PB xB
相对挥发度：将溶液中组分理想物系的气液平衡
二 两组分气液平衡函数关系
理想物系
1. 液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律
1.
A、B两组分溶液达平衡时：
2.
PA=PA xA
3.
PB=PB xB=PB （1-xA）
2. 气相为理想气体，遵循道尔顿分压定律
PA=P yA PB=P yB P=PA+PB
1-2-1 两组分理想物系的气液平衡
当总压P不高时：
K AyA /x A yA /x A
y/x
K B yB /x B (1yA )/1 (x A ) (1y)/(1x)
y x 1(1)x
气液平 衡方程
1-2-1 两组分理想物系的气液平衡
三 两组分理想溶液的气液平衡相图
1. 温度-组成图
2.
两组分气液平衡F=2
3.
P=const
4.
用饱和蒸汽压表示平衡时气相组成
1-2-1 两组分理想物系的气液平衡
2. 用平衡常数K表示气液平衡关系
yA
PA P
xA
令 PA K P
则 yAKAx
当总 P一 压定时PA ， f(由 T) 于
Kf（ T， P）
纯组分的Pº和t的关系可用（Antoine）方程表示：
lgPA B tC
1-2-1 两组分理想物系的气液平衡
F C ( T p t e ) ( 1 q ) F r 原料液经加热器加热到的温度T为：
Tte
(1q) r Cp
三气液平衡关系
y x 1(1)x
T
te
1-3-2 简单蒸馏
简单蒸馏又称为微分蒸馏 瞬间形成的蒸汽与此时的液相成平衡，但最终得到的全部蒸
汽与釜液却并不平衡
第四节 精馏原理和流程
1. 物料衡算方程
总物料衡算方程：F=D+W （1）
轻组分物料衡算方程：F·xF=D·y+W·x（2） 由（1）和（2）得：
y(1D F)xD FxF
令W q(液化分率）则D 1q（汽化分率）
F
F
yqq1xq11xF
（xF，xF ）
1-3-1 平衡蒸馏
二 热量衡算
对加热器作衡算：Q=F·Cp（T-tF ）
气液平衡的表示方法
1.用饱和蒸汽压表示平衡关系
2. P=PA+PB
3. 其中PA= PA xA
4.
PB=PB xB
5.P=PA xA+PB xB= PA xA +PB （1-xA ）
xA
P PB PA PB
用饱和蒸汽压表示平衡时液相组成
PA=P yA=PA xA
yA
PA P
xA
yA
PA P
PPB PA PB
挥发度之比
PA / x A PB / x B
PA y/xAyA/xAKA PB y/xB yB/xB KB
1-2-1 两组分理想物系的气液平衡
对理想溶液
A B
P
A
P
B
α>1，表示A组分比B组分易挥发
α越大，表示两组分挥发度的差异越大，两组分越易分离
α =1，y=x，两组分不能用蒸馏的方法分离
恒摩尔流动
i. 恒摩尔气流：
ii.
在精馏段，每层板的上升气流的摩尔流量相等；
iii.
在提馏段，每层板的上升气流的摩尔流量相等
V1=V2=……Vn=V， V1´=V2 ´ =……Vn ´ =V ´
恒摩尔液流：
在精馏段，每层板的下降液流的摩尔流量相等；
在提馏段，每层板的下降液流的摩尔流量相等
L1=L2= …… Ln=L
t1 x1，y1
5.
t2 x2 ，y2
过热蒸汽区
……
6.
饱和蒸汽线
气液共存区 t-y线
液相区
饱和液体线
t-x线
1-2-1 两组分理想物系的气液平衡
2. x-y图
平衡时：y>x
y1
x1
x2 y2
1-2-2 两组分非理想物系的气液平衡
非理想物系
液相为非理想溶液，气相为理想气体 液相为理想溶液，气相为非理想气体 液相为非理想溶液，气相为非理想气体