化工原理 第九章3
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化工原理第九章 吸收
20.6.19
p
* A
cA H
或
cA* HpA
H——溶解度系数 ，单位：kmol/m3·Pa或kmol/m3·atm。
H是温度的函数，H值随温度升高而减小。
易溶气体H值大，难溶气体H值小。
溶解度系数H与亨利系数E间的关系
pA*
cA H
,
pA*
ExA, xA
cA c
E
c H
设溶液的密度为 kg / m3，浓度为 c kmol / m3 ，则
20.6.19
气相： 液相：
yA
nA n
xA
nA n
yA yB yN 1 xA xB xN 1
质量分数与摩尔分数的关系：
xA
nA n
mw A
/ MA
mw A / M A mw B / MB mw N
/ MN
wA/M A
wA/M A wB/MB wN/M N
20.6.19
第二节 气液相平衡
一、气体的溶解度 二、亨利定律 三、气液相平衡与吸收过程 的关系
20.6.19
一、气体的溶解度
1、气体在液体中溶解度的概念
气体在液相中的溶解度 ：气体在液体中的饱和浓度 cA*
表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。
2、溶解度曲线
对于单组分物理吸收，由相律知
f c 2 322 3
2、质量比与摩尔比
质量比：混合物中某组分A的质量与惰性组分B
（不参加传质的组分）的质量之比。 wA mA mB
摩尔比：混合物中某组分的摩尔数与惰性组分摩 尔数之比。
气相：
YA
nA nB
液相： X A
nA nB
20.6.19
p
* A
cA H
或
cA* HpA
H——溶解度系数 ，单位：kmol/m3·Pa或kmol/m3·atm。
H是温度的函数，H值随温度升高而减小。
易溶气体H值大，难溶气体H值小。
溶解度系数H与亨利系数E间的关系
pA*
cA H
,
pA*
ExA, xA
cA c
E
c H
设溶液的密度为 kg / m3，浓度为 c kmol / m3 ，则
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气相： 液相：
yA
nA n
xA
nA n
yA yB yN 1 xA xB xN 1
质量分数与摩尔分数的关系：
xA
nA n
mw A
/ MA
mw A / M A mw B / MB mw N
/ MN
wA/M A
wA/M A wB/MB wN/M N
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第二节 气液相平衡
一、气体的溶解度 二、亨利定律 三、气液相平衡与吸收过程 的关系
20.6.19
一、气体的溶解度
1、气体在液体中溶解度的概念
气体在液相中的溶解度 ：气体在液体中的饱和浓度 cA*
表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。
2、溶解度曲线
对于单组分物理吸收，由相律知
f c 2 322 3
2、质量比与摩尔比
质量比：混合物中某组分A的质量与惰性组分B
（不参加传质的组分）的质量之比。 wA mA mB
摩尔比：混合物中某组分的摩尔数与惰性组分摩 尔数之比。
气相：
YA
nA nB
液相： X A
nA nB
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化工原理-第九章-液体精馏
化⼯原理-第九章-液体精馏化⼯原理-第九章-液体精馏（⼀）测试⼀⼀．选择题1．蒸馏是利⽤各组分（）不同的特性实现分离的⽬的。
CA 溶解度；B 等规度；C 挥发度；D 调和度。
2．在⼆元混合液中，沸点低的组分称为（）组分。
CA 可挥发；B 不挥发；C 易挥发；D 难挥发。
3．（）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之⼀。
AA 液相回流；B 进料；C 侧线抽出；D 产品提纯。
4．在（）中溶液部分⽓化⽽产⽣上升蒸⽓，是精馏得以连续稳定操作的⼀个必不可少条件。
CA 冷凝器；B 蒸发器；C 再沸器；D 换热器。
5．再沸器的作⽤是提供⼀定量的（）流。
DA 上升物料；B 上升组分；C 上升产品；D 上升蒸⽓。
6．冷凝器的作⽤是提供（）产品及保证有适宜的液相回流。
BA 塔顶⽓相；B 塔顶液相；C 塔底⽓相；D 塔底液相。
7．冷凝器的作⽤是提供塔顶液相产品及保证有适宜的（）回流。
BA ⽓相；B 液相；C 固相；D 混合相。
8．在精馏塔中，原料液进⼊的那层板称为（）。
CA 浮阀板；B 喷射板；C 加料板；D 分离板。
9．在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（）。
BA 精馏段；B 提馏段；C 进料段；D 混合段。
10．某⼆元混合物，进料量为100 kmol/h ，x F = 0.6，要求塔顶x D 不⼩于0.9，则塔顶最⼤产量为（）。
(则W=0) BA 60 kmol/h ；B 66.7 kmol/h ；C 90 kmol/h ；D 100 kmol/h 。
11．精馏分离某⼆元混合物，规定分离要求为D x 、w x 。
如进料分别为1F x 、2F x 时，其相应的最⼩回流⽐分别为1min R 、2min R 。
当21F F x x >时，则（）。
AA ．2min 1min R R <；B ．2min 1min R R =；C ．2min 1min R R >；D ．min R 的⼤⼩⽆法确定12．精馏的操作线为直线，主要是因为（）。
化工原理第9章
反应速率的影响愈大；反应转化率愈高，反应混
合物中残余反应物浓度愈小，返混对反应速率的
影响也愈大。
5-2 以产率和选择性为优化目标
对于复杂反应以产率和选择性为优化目标， 应考虑物料返混对于反应产物分布的影响。 • 平行反应过程优化
• 串连反应过程优化
A R S
k1 k2
反应器选型
i 1
VR ,t VR ,t qV , 0 c A, 0
i 1 i 1
n
• 多釜串联反应器的总有效容积VR,t的逐级解析计算
过程也可以在坐标图上进行 。
§5 均相反应过程优化与反应器选择
5-1 以生产强度为优化目标
生产强度是指单位容积反应器的生产能力。 当处理物料量和要求达到的最终转化率一定时， 对于不同型式的反应器，所需容积的大小，也表 明了该反应器生产强度的大小。
• 活化能较大、反应温度较高的化学反应，对温度十分敏感， 为了强化传热，减少温差，宜采用全混流反应器。 • 当反应物浓度较高易发生剧烈反应时，宜采用全混流反应 器。 • 反应速率较慢、反应时间较长的化学反应，宜选用间歇操 作搅拌釜或连续操作搅拌釜反应器。 • 气相反应多采用管式反应器。 • 高压反应宜采用管式反应器（细长设备耐压高）。 • 在高温条件下进行的强吸热反应（如裂解），通常采用管 式反应器。
• 反应器有效容积VR：
日处理量 VR （t t '） 24
V VR
• 实际所需反应器体积
易起泡和在沸腾下操作的液体： =0.40.6； 不易起泡和不在沸腾条件下操作的液体： =0.70.85
§2 连续操作管式反应器
• 物料中的所有流体微元在反应器内以相同的速度、
化工原理_第九章-吸收
二、吸收速率方程
假设气液相平衡关系满足亨利定律，则
气膜 液膜
cL HpL
pG
组成
又根据双膜模型的假定，可知 ci Hpi
pi
传质方向
NA
pG
1
pi
ci
cL 1
pi
1
pL
pG
p
L
11
kG
kL
HkL kG HkL
Ci
气相主体
G
L
液相主体
p
L
CL
z
pG
目录
第九章 吸收
第一节 概述
一、什么是吸收 二、吸收的目的 三、吸收分类 四、吸收设备及流程 五、吸收剂的选择
1
《化工原理》电子教案/目录
目录
第九章 吸收
第二节 气液相平衡
一、溶解度及溶解度曲线 二、亨利定律
第三节 吸收过程模型及吸收速率方程
一、双膜模型 二、吸收速率方程
第四节 二元低浓气体吸收（或脱吸）的计算
pi
传质方向
Ci
液相主体
G
L
距离
双膜模型
CL
z
22/91
二、吸收速率方程
液膜控制 ----如图，液膜较厚，气膜较薄，即阻力主要由液 膜决定。
难溶体系属于这种情况。
1
1
k x mk y
1 H
kL
kG
气膜 液膜
pG
组成
故 Kx kx KL kL
pi Ci
气相主体
1 1 1 Kx kx kym
p
A
化工原理复习必看 第9章_液体精馏(定稿)
第9章液体精馏知识要点液体精馏是将挥发度不同的组分组成的混合液，在精馏塔中同时进行多次部分气化和部分冷凝，使其实现高纯度分离的过程。
实现精馏需要3个条件：①设备条件：精馏塔；②回流条件：塔底气相回流，塔顶液相回流；③相平衡条件：组分的挥发度有差异。
本章讨论重点为双组分精馏过程的计算，主要应掌握的内容包括：相平衡关系的表达和应用；精馏塔的物料衡算和操作关系；回流比的确定；理论板数的求法；影响精馏过程主要因素的分析等。
本章主要知识点间的联系图见下：图9-1 液体精馏一章主要知识点联系图1. 二元物系的气液相平衡关系气液相平衡是蒸馏过程的热力学基础，传质的极限状态。
根据相平衡可以判断过程进行的可能性。
(1) 恒压下二元物系气液相平衡的特点●液相组成与温度一一对应⇔x=f(t)●气相组成与温度一一对应⇔y= f(t)●气液两相组成一一对应⇔y=f(x)(2) 理想物系含义：指由理想气体与理想溶液构成的物系。
它满足理想气体状态方程、道尔顿分压定律和拉乌尔定律。
拉乌尔定律相对挥发度/1/1A A A B B B p x y xp x y xναν-===⋅- (9-1)11y xy xα-=⋅- (气相服从道尔顿分压定律) 相对挥发度α愈是大于1 ，则y 愈是大于x ，物系愈容易分离。
● 泡点方程x -toB ooA Bp p x p p -=- (9-2) ● 露点方程y -to A BA A Bp p p y p p p -=⋅- (9-3) ● 相平衡方程y-x()11xy xαα=+- (9-4)● t -y (x )相图两端点A 与B ：端点A 代表纯易挥发组分A(x =1)，端点B 代表纯难挥发组分B(x =0)。
两线：t -x 线为泡点线，泡点与组成x 有关；t-y 线为露点线，露点与组成y 有关。
3区：t -x 线以下为过冷液体区；t-y 线以上为过热蒸汽区；在t-x 与t -y 线之间的区域为气液共存区，只有体系落在气液共存区才能实现一定程度的分离。
化工原理第九章
cH=cg+cwH
（9－7
式中cH——湿空气的比热容，kJ/（kg绝干空气·℃
cg——绝干空气的比热容，kJ/（kg绝干空气·℃
cw——水汽的比热容，kJ/（kg水汽·℃）。
第二节 湿空气的性质及湿度图
在常用的温度范围内，cg、cw可按常数处理，cg=1.01kJ/（kg绝 干空气·℃），cw=1.88kJ/（kg水汽·℃）。将其代入式（9－7），得
化工原理
第九章 干 燥
概述 湿空气的性质及湿度图 干燥过程中的物料衡算和热量衡算 干燥过程中的平衡关系与速率关系 干燥设备
第九章 干 燥
知识目标
掌握湿空气各性质参数的定义及其计算，H－I图的结构 及应用；干燥系统水分蒸发量、空气消耗量、蒸气消耗量、 干燥产量以及干燥时间等的计算。理解湿物料中水分的性质； 干燥过程的机理及速率特征。了解各种干燥器的结构特点及 应用场合及干燥器的选型。
（3）按照传热的方式分类，干燥可分为传导干燥、对流干燥、辐射 干燥、介电加热干燥以及上述两种或两种以上方式组合而成的联合干燥。
第一节 概 述
工业上应用最多的是连续操作的对流干燥过程，即 加热后的干燥介质在流动的情况下以对流传热的方式将 热量传给湿物料，湿物料中的湿分汽化被干燥介质带走。 干燥介质可以是不饱和的热空气、惰性气体及烟道气， 其除去的湿分大都是水分。所以本章主要讨论以不饱和 热空气为干燥介质，湿分为水的干燥过程。
cH=1.01+1.88H
(9－7a)
பைடு நூலகம்
显然，比热容仅是湿度的函数。
第二节 湿空气的性质及湿度图
（五）离心泵的工作原理
当湿空气的温度为t，湿度为H时，1kg绝干空气和Hkg水汽的焓 之和为湿空气的焓值，以IH表示，即
《化工原理》第九章 萃取.
第一节 液-液萃取的基本原理
图9－1 组成在三角形相图上的表示方法
第一节 液-液萃取的基本原理
此外，M点的组成也可由ME线段读出萃取剂S的含量， MF线段读出溶质A的含量，原溶剂B的含量不直接从图上读 出，而是可方便地计算出，即：B=100-(S+A)。
直角等腰三角形可用普通直角坐标纸绘制。有时，也 采用不等腰直角三角形表示相组成，只有在各线密集不便 于绘制时，可根据需要将某直角边适当放大，使所标绘的 曲线展开，以方便使用。
第一节 液-液萃取的基本原理
1．三组分系统组成的表示法
液-液萃取过程也是以相际的平衡为极限。三组分系 统的相平衡关系常用三角形坐标图来表示。混合液的组成 以在等腰直角三角形坐标图上表示最方便，因此萃取计算 中常采用等腰直角三角形坐标图。
在图9-1中，三角形的三个顶点分别表示纯组分。习 惯上以顶点A表示溶质，顶点B表示原溶剂，顶点S表示萃 取剂。三角形任何一个边上的任一点代表一个二元混合物， 如AB边上的H点代表由A和B两组分组成的混合液，其中A的 质量分数为0.7，B为0.3。三角形内任一点代表一个三元 混合物，如图M中的点，过M点分别作三个边的平行线ED、 HG与KF，其中A的质量分数以线段MF表示, B的以线段MK表 示，S的以线段ME表示。由图可读得：WA =0.4，WE=0.3， WS=0.3。可见三个组分的质量分数之和等于1。
（3）萃取剂回收的难易与经济性 萃取剂通常需要回 收后循环使用，萃取剂回收的难易直接影响萃取的操作费 用。回收萃取剂所用的方法主要是蒸馏。若被萃取的溶质 是不挥发的，而物系中各组分的热稳定性又较好，可采用 蒸发操作回收萃取剂。
在一般萃取操作中，回收萃取剂往往是费用最多的环 节，有时某种萃取剂具有许多良好的性能，仅由于回收困 难而不能选用。
化工原理第九章.
I0 cgt0 IV 0H0 I2 cgt2 IV 2H2
I2 I0 cg t2 t0 IV 2 H2 H0
2019/7/17
I2 I0 cg t2 t0 r0 c02t2 H2 H0
1.01t2 t0 2490 1.88t2 H2 H0
3、介电加热干燥
将需干燥的物料置于交频电场内，利用高频电场的交变作 用将湿物料加热，水分汽化，物料被干燥。 优点：干燥时间短，干燥产品均匀而洁净。 缺点：费用大。
2019/7/17
4、对流干燥
热能以对流给热的方式由热干燥介质（通常热空气）传给湿 物料，使物料中的水分汽化。物料内部的水分以气态或液态 形式扩散至物料表面，然后汽化的蒸汽从表面扩散至干燥介 质主体，再由介质带走的干燥过程称为对流干燥。 优点：受热均匀，所得产品的含水量均匀。
热能通过传热壁面以传导的方式传给湿物料 被干燥的物料与加热介质不直接接触，属间接干燥 优点：热能利用较多 缺点：与传热壁面接触的物料易局部过热而变质，受热不 均匀。
2、辐射干燥
热能以电磁波的形式由辐射器发射到湿物料表面，被物
2019/7/17
料吸收转化为热能，而将水分加热汽化。 优点：生产能力强，干燥产物均匀 缺点：能耗大
可见：向干燥系统输入的热量用于：加热空气；加热物料；
蒸发水分；热损失
cm cs Xc
2019/7/17
2、干燥系统的热效率
蒸发水分所需的热量
向干燥系统输入的总热量 100%
蒸发水分所需的热量为
QV W 2490 1.88t2 4.1871W
忽略物料中水分带入的焓
每蒸发1kg水分时，消耗的绝干空气数量l
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I2 I0 cg t2 t0 IV 2 H2 H0
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I2 I0 cg t2 t0 r0 c02t2 H2 H0
1.01t2 t0 2490 1.88t2 H2 H0
3、介电加热干燥
将需干燥的物料置于交频电场内，利用高频电场的交变作 用将湿物料加热，水分汽化，物料被干燥。 优点：干燥时间短，干燥产品均匀而洁净。 缺点：费用大。
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4、对流干燥
热能以对流给热的方式由热干燥介质（通常热空气）传给湿 物料，使物料中的水分汽化。物料内部的水分以气态或液态 形式扩散至物料表面，然后汽化的蒸汽从表面扩散至干燥介 质主体，再由介质带走的干燥过程称为对流干燥。 优点：受热均匀，所得产品的含水量均匀。
热能通过传热壁面以传导的方式传给湿物料 被干燥的物料与加热介质不直接接触，属间接干燥 优点：热能利用较多 缺点：与传热壁面接触的物料易局部过热而变质，受热不 均匀。
2、辐射干燥
热能以电磁波的形式由辐射器发射到湿物料表面，被物
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料吸收转化为热能，而将水分加热汽化。 优点：生产能力强，干燥产物均匀 缺点：能耗大
可见：向干燥系统输入的热量用于：加热空气；加热物料；
蒸发水分；热损失
cm cs Xc
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2、干燥系统的热效率
蒸发水分所需的热量
向干燥系统输入的总热量 100%
蒸发水分所需的热量为
QV W 2490 1.88t2 4.1871W
忽略物料中水分带入的焓
每蒸发1kg水分时，消耗的绝干空气数量l
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清晰分割
只考虑轻、重关键组分， 比轻关键组分更轻的组分全部从塔顶蒸出，釜出忽略不计； 比重关键组分更重的组分全部从塔釜排出，顶出忽略不计。
❖非清晰分割
全塔整体考虑。
浙江大学化学工程研究所
例一 常压下沸点
环己烷 苯
糠醛
苯酚
80.8℃ 80.1 161.7℃ 180℃
℃ 萃取剂能显著改变苯的饱和蒸汽 压，而对环己烷影响不明显，使苯 从易挥发组分变为难挥发组分。
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
13/18
P-7
乙醇－水
P-13
P-13
E-8 P-22
P-22
无水乙醇
P-23
乙二醇
浙江大学化学工程研究所
3/18
此时有：GW pW0 MW GA pAM A
若令：pA
p
0 A
此时有：GW GA
pW0 MW
p
0 A
M
A
p
p
0 A
MW
p
0 A
M
A
水蒸汽蒸馏的代价
消耗水 ❖负荷增加 由于多一组分水，对传质不利，
同样要求下，所需板数将增加。
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
15/18
三、反应精馏
概念：
在精馏的同时伴随着化学反应的单元操作过程。
目的：
（1）利用精馏促进化学反应的进行，如可逆反应和联 串反应系统。
（2）利用化学反应促进精馏的进行，如难分离系统、 共沸物系等。
浙江大学化学工程研究所
第六节 多元精馏
16/18
一、多元精馏的特点
将多个组分进行精馏分离的单元操作过程。对n个组 分，一般需要n1个精馏塔。
第六节 多元精馏
17/18
二、多元精馏的计算简介
1. 多元物系的相平衡 相平衡常数： Ki yi xi
对理想物系：Ki pi0 P
相对挥发度：
ij
yi yj
xi xj
对理想物系： ij
pi0
p
0 j
浙江大学化学工程研究所
第六节 多元精馏
18/18
2. 多元精馏的物料衡算
F DW FxiF DxiD WxiW
在被分离的混合液中加入第三组分，以改 变原混合物组分间的相对挥发度，从而用精馏 将它们分离。
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
8/18
1． 恒沸精馏
加入的第三组分与原溶液中的一个或者两个 组分形成 最 低恒沸物，从而形成了“恒沸物－纯组分”的精馏体系，恒 沸物从塔顶蒸出，纯组分从塔底蒸出，这种形式的精馏称为 恒沸精馏，其中所添加的第三组分称为恒沸剂或者夹带剂。
（4）还应满足其它的工业要求，如具备热稳定性、 无毒、不腐蚀、来源容易、价格低廉等。
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
12/18
2．萃取精馏
在被分离的二元混合液中加入第三组分，沸点很高，且该组分不 与其它组分形成恒沸物，但与原溶液中 A、B 两组分的分子作用力不 同，从而增大它们的相对挥发度，或打破原恒沸体系，使精馏得以进 行，这种形式的精馏称为萃取精馏。其中所添加的第三组分称为萃取 剂，精馏时从塔底排出。
塔序的排列原则：
对热敏性物质，应优先分出； ❖对纯度要求高的组分，应设计从塔顶采出或侧线采出； 如有难分离的相邻组分，应置于最后（原因是在最后负荷
最小，此时需理论板数较多，回流比较大，较经济）；
各组分在流程中的汽化、冷凝次数应尽可能减小，以降低 设备的负荷和能耗。
单塔分离重点： 关键组分
浙江大学化学工程研究所
P-16
E-10 P-17
P-17
水
P-19
乙二醇－水
P-2
P-6
E-1 P-1 E-3
P-15
P-21
E-6
E-7 P-5
无水乙醇生产萃取精馏工艺流程
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
14/18
萃取剂的选择原则：
（1）选择性高
加入少量萃取剂就能使原组分间的相对挥发度显著 增大。
（2） 溶解度大
4/18
二、间歇精馏
特点：不稳定；
D, xD
只有精馏段，没有提馏段
间歇精馏通常有恒回流比、恒馏出液组成 这两种操作方式
思考：
间歇精馏与简单蒸馏有何相 同和不同之处？
F, xF 加热蒸汽
浙江大学化学工程研究所
间歇精馏流程简图
第五节 其他精馏方式
5/18
1．恒回流比操作
D, xD
y
c1
c2 F, xF
第五节 其他精馏方式
9/18
P-20 P-7 P-7
E-8 P-10
P-9
乙醇水共沸物
P-13 P-13
P-12
补 充 苯
E-9 P-11
P-8 P-16
乙醇水共沸物
E-10 P-17 P-19
P-17
稀乙醇
P-2
P-3
P-6
E-1 P-1
E-5
P-14
P-4
E-3
Байду номын сангаасE-4
无水乙醇
E-7
P-15
P-5
c3
加热蒸汽
x
浙江大学化学工程研究所
间隙精馏流程简图
第五节 其他精馏方式
6/18
2．恒馏出液组成操作
D, xD
a
y c1
F, xF
c2 加热蒸汽
c3
x
浙江大学化学工程研究所
间隙精馏流程简图
第五节 其他精馏方式
7/18
三、特殊精馏
-----用于 1 的混合液 或 1 的混合液
特 殊 精 馏萃恒 取沸 精精 馏馏
由于p
p
0 A
pW0 ，当总压不变时，沸点
将降低。
水蒸汽消耗量的计算：
摩尔比：nW nA
pW0
p
0 A
GW GA
MW MA
pW0
p
0 A
即质量比：GW GA
pW0 MW
p
0 A
M
A
由于水蒸汽与液体接触时间有限，A的实际分压 pA pA0
一般用直接蒸汽时，由于接触时间较短，
所带出的A的分压达不到饱和状态。
第九章 蒸馏
1/18
第五节 其他精馏方式 一、水蒸汽蒸馏 二、间歇精馏 三、特殊精馏 四、反应精馏
第六节 多元精馏 一、多元精馏的特点 二、多元精馏的计算简介
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
2/18
第五节 其他精馏方式 一、水蒸汽蒸馏
原理：使沸点降低 适用范围：不相溶物系（其中一相为水）
恒沸剂的选择原则：
（1）新的最低恒沸物沸点要与另一从塔底排出的组 分要有足够大的差别，一般要求大于10℃。
（2）希望能与料液中含量较少的那个组分形成恒沸 物，而且夹带组分的量要尽可能高，这样夹带剂用量 较少，能耗较低。
（3）最好能形成非均相恒沸物，以便于回收其中的 夹带剂。如在环己烷－苯恒沸精馏中的萃取加精馏的 办法，乙醇－水恒沸精馏中静置分层的办法。
能和任何浓度的原溶液互溶，以避免分层，否则难 以充分发挥萃取精馏的作用。
（3）挥发性小
其沸点比混合液的其它组分高得多，以保证塔顶产品 的质量，也易与另一组分分离，但沸点也不能太高，否 则会造成回收困难。
（4）具有稳定性、无毒、不腐蚀、来源容易、价格低 廉等其它工业要求。
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第五节 其他精馏方式
E-6
无水乙醇生产共沸精馏工艺流程
P-21
废水
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第五节 其他精馏方式
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例 2：环己烷-苯体系，恒沸剂为丙酮
环己烷 80.8℃
苯
80.1 ℃ ℃
常压下沸点 丙酮 环己烷-苯恒沸物 环己烷-丙酮恒沸物
56.2℃
77℃
53℃
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第五节 其他精馏方式
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例 1：乙醇-水体系，乙醇从塔底排出，水被苯从塔顶带出。
乙醇 78.3℃
水 100℃
常压下沸点
苯
乙醇-水恒沸物 苯-乙醇-水恒沸物
80.1℃
78.15℃
64.6℃
乙醇-水恒沸物组成 苯-乙醇-水恒沸物组成
乙醇 0.895 水 0.105 乙醇 0.230 水 0.226 苯 0.554
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只考虑轻、重关键组分， 比轻关键组分更轻的组分全部从塔顶蒸出，釜出忽略不计； 比重关键组分更重的组分全部从塔釜排出，顶出忽略不计。
❖非清晰分割
全塔整体考虑。
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例一 常压下沸点
环己烷 苯
糠醛
苯酚
80.8℃ 80.1 161.7℃ 180℃
℃ 萃取剂能显著改变苯的饱和蒸汽 压，而对环己烷影响不明显，使苯 从易挥发组分变为难挥发组分。
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第五节 其他精馏方式
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P-7
乙醇－水
P-13
P-13
E-8 P-22
P-22
无水乙醇
P-23
乙二醇
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3/18
此时有：GW pW0 MW GA pAM A
若令：pA
p
0 A
此时有：GW GA
pW0 MW
p
0 A
M
A
p
p
0 A
MW
p
0 A
M
A
水蒸汽蒸馏的代价
消耗水 ❖负荷增加 由于多一组分水，对传质不利，
同样要求下，所需板数将增加。
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第五节 其他精馏方式
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三、反应精馏
概念：
在精馏的同时伴随着化学反应的单元操作过程。
目的：
（1）利用精馏促进化学反应的进行，如可逆反应和联 串反应系统。
（2）利用化学反应促进精馏的进行，如难分离系统、 共沸物系等。
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第六节 多元精馏
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一、多元精馏的特点
将多个组分进行精馏分离的单元操作过程。对n个组 分，一般需要n1个精馏塔。
第六节 多元精馏
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二、多元精馏的计算简介
1. 多元物系的相平衡 相平衡常数： Ki yi xi
对理想物系：Ki pi0 P
相对挥发度：
ij
yi yj
xi xj
对理想物系： ij
pi0
p
0 j
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第六节 多元精馏
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2. 多元精馏的物料衡算
F DW FxiF DxiD WxiW
在被分离的混合液中加入第三组分，以改 变原混合物组分间的相对挥发度，从而用精馏 将它们分离。
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第五节 其他精馏方式
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1． 恒沸精馏
加入的第三组分与原溶液中的一个或者两个 组分形成 最 低恒沸物，从而形成了“恒沸物－纯组分”的精馏体系，恒 沸物从塔顶蒸出，纯组分从塔底蒸出，这种形式的精馏称为 恒沸精馏，其中所添加的第三组分称为恒沸剂或者夹带剂。
（4）还应满足其它的工业要求，如具备热稳定性、 无毒、不腐蚀、来源容易、价格低廉等。
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第五节 其他精馏方式
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2．萃取精馏
在被分离的二元混合液中加入第三组分，沸点很高，且该组分不 与其它组分形成恒沸物，但与原溶液中 A、B 两组分的分子作用力不 同，从而增大它们的相对挥发度，或打破原恒沸体系，使精馏得以进 行，这种形式的精馏称为萃取精馏。其中所添加的第三组分称为萃取 剂，精馏时从塔底排出。
塔序的排列原则：
对热敏性物质，应优先分出； ❖对纯度要求高的组分，应设计从塔顶采出或侧线采出； 如有难分离的相邻组分，应置于最后（原因是在最后负荷
最小，此时需理论板数较多，回流比较大，较经济）；
各组分在流程中的汽化、冷凝次数应尽可能减小，以降低 设备的负荷和能耗。
单塔分离重点： 关键组分
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P-16
E-10 P-17
P-17
水
P-19
乙二醇－水
P-2
P-6
E-1 P-1 E-3
P-15
P-21
E-6
E-7 P-5
无水乙醇生产萃取精馏工艺流程
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
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萃取剂的选择原则：
（1）选择性高
加入少量萃取剂就能使原组分间的相对挥发度显著 增大。
（2） 溶解度大
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二、间歇精馏
特点：不稳定；
D, xD
只有精馏段，没有提馏段
间歇精馏通常有恒回流比、恒馏出液组成 这两种操作方式
思考：
间歇精馏与简单蒸馏有何相 同和不同之处？
F, xF 加热蒸汽
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间歇精馏流程简图
第五节 其他精馏方式
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1．恒回流比操作
D, xD
y
c1
c2 F, xF
第五节 其他精馏方式
9/18
P-20 P-7 P-7
E-8 P-10
P-9
乙醇水共沸物
P-13 P-13
P-12
补 充 苯
E-9 P-11
P-8 P-16
乙醇水共沸物
E-10 P-17 P-19
P-17
稀乙醇
P-2
P-3
P-6
E-1 P-1
E-5
P-14
P-4
E-3
Байду номын сангаасE-4
无水乙醇
E-7
P-15
P-5
c3
加热蒸汽
x
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间隙精馏流程简图
第五节 其他精馏方式
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2．恒馏出液组成操作
D, xD
a
y c1
F, xF
c2 加热蒸汽
c3
x
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间隙精馏流程简图
第五节 其他精馏方式
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三、特殊精馏
-----用于 1 的混合液 或 1 的混合液
特 殊 精 馏萃恒 取沸 精精 馏馏
由于p
p
0 A
pW0 ，当总压不变时，沸点
将降低。
水蒸汽消耗量的计算：
摩尔比：nW nA
pW0
p
0 A
GW GA
MW MA
pW0
p
0 A
即质量比：GW GA
pW0 MW
p
0 A
M
A
由于水蒸汽与液体接触时间有限，A的实际分压 pA pA0
一般用直接蒸汽时，由于接触时间较短，
所带出的A的分压达不到饱和状态。
第九章 蒸馏
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第五节 其他精馏方式 一、水蒸汽蒸馏 二、间歇精馏 三、特殊精馏 四、反应精馏
第六节 多元精馏 一、多元精馏的特点 二、多元精馏的计算简介
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第五节 其他精馏方式
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第五节 其他精馏方式 一、水蒸汽蒸馏
原理：使沸点降低 适用范围：不相溶物系（其中一相为水）
恒沸剂的选择原则：
（1）新的最低恒沸物沸点要与另一从塔底排出的组 分要有足够大的差别，一般要求大于10℃。
（2）希望能与料液中含量较少的那个组分形成恒沸 物，而且夹带组分的量要尽可能高，这样夹带剂用量 较少，能耗较低。
（3）最好能形成非均相恒沸物，以便于回收其中的 夹带剂。如在环己烷－苯恒沸精馏中的萃取加精馏的 办法，乙醇－水恒沸精馏中静置分层的办法。
能和任何浓度的原溶液互溶，以避免分层，否则难 以充分发挥萃取精馏的作用。
（3）挥发性小
其沸点比混合液的其它组分高得多，以保证塔顶产品 的质量，也易与另一组分分离，但沸点也不能太高，否 则会造成回收困难。
（4）具有稳定性、无毒、不腐蚀、来源容易、价格低 廉等其它工业要求。
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废水
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例 2：环己烷-苯体系，恒沸剂为丙酮
环己烷 80.8℃
苯
80.1 ℃ ℃
常压下沸点 丙酮 环己烷-苯恒沸物 环己烷-丙酮恒沸物
56.2℃
77℃
53℃
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例 1：乙醇-水体系，乙醇从塔底排出，水被苯从塔顶带出。
乙醇 78.3℃
水 100℃
常压下沸点
苯
乙醇-水恒沸物 苯-乙醇-水恒沸物
80.1℃
78.15℃
64.6℃
乙醇-水恒沸物组成 苯-乙醇-水恒沸物组成
乙醇 0.895 水 0.105 乙醇 0.230 水 0.226 苯 0.554
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