化工原理第六章

以用组分的分压和分体积来表示。
对于理想混合气体，根据道尔顿分压定律和阿玛格分体积定
律知，某组分的分压与总压之间的关系为
pA=pyA
（6-12）
某组分的分体积VA与总体积V之间的关系为
第二节 两组分的气液相平衡
4. 摩尔浓度
摩尔浓度是指单位体积混合物中所含某组分的摩尔数， 以c表示。对于混合物中组分A，有
式中 cA——组分A的摩尔浓度，kmol/m3；
nA——混合物中组分A
kmol
V——混合物的体积，m3。
第二节 两组分的气液相平衡
5. 气体混合物的组成
气体混合物中各组分的组成，除了用上述方法表达外，还可
第一节 概 述
（2）按操作压力不同可分为常压精馏、减压（或真空）精馏、 加压精馏。减压精馏用于沸点较高且是热敏性物系的分离；加压精 馏用于在常压下不能进行分离（如常压为气体混合物）或达不到分 离要求的情况；一般情况多采用常压精馏。
（3）按操作方式不同可分为间歇精馏和连续精馏。间歇精馏 多用于小批量生产或某些特殊要求的场合；工业生产中以连续精馏 最为常见。
第一节 概 述
（4）按物系的组分数多少可分为两组 分精馏和多组分精馏。工业生产中以多组分 精馏最为常见。因两组分精馏计算较为简单， 故常以两组分溶液的精馏原理为计算基础， 然后引申用于多组分精馏的计算中。本章将 重点讨论常压下两组分连续精馏。
第二节 两组分的气液相平衡
从前面的讨论可知，蒸馏是涉及气液两相的传 质过程，因此常用某组分在两相中的组成偏离平衡 的程度来衡量传质推动力的大小。物质传质过程是 以两相达到相平衡为极限的。由此可见，气液相平 衡关系是分析蒸馏原理和进行设备计算的理论基础， 故在讨论精馏过程的计算前，首先讨论一下气液相 平衡关系。
第一节 概 述
三、 蒸馏操作的分类
蒸馏操作的分类方法很多，常见的分类方法有下述几种： （1）按蒸馏方式不同可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、 特殊精馏。对较易分离的物系或分离要求不高时，可采用简单蒸 馏或平衡蒸馏，简单蒸馏和平衡蒸馏为单级蒸馏过程；对较难分 离的物系或在分离要求较高的场合时，常采用精馏，精馏为多级 蒸馏过程。很难分离的或用普通精馏不能分离的可采用特殊精馏， 如恒沸精馏、萃取精馏等。
蒸馏在化工、石油加工、食品加工等行业中应用十 分广泛，它是分离过程中最重要的单元操作之一。在生 产中，经常涉及将原料、中间产物或粗产物进行分离， 以满足生产的需求，蒸馏是常采用的方法之一，如将石 油通过蒸馏可得到汽油、煤油、柴油及重油等；将液态 空气蒸馏可得到纯态的液氧和液氮等；将低浓度的甲醇 水溶液蒸馏可生产甲醇。
蒸馏分离混合物的原理是将液体混合物部分汽化或部分 冷凝，利用混合物中各组分挥发性的差异，从而将混合物中 各组分进行分离的单元操作。
第一节 概 述
虽然各种液体均具有挥发成蒸气的能力，但各种液体的挥发性各 不相同，即在一定外压下，混合物中各组分的沸点不同，如苯-甲苯溶 液，当压力为101.33 kPa时，苯的沸点为80.1 ℃，而甲苯的沸点为 110.6 ℃。混合物中沸点较低的液体（如苯），容易挥发，故称其为易 挥发组分A（或称轻组分）；沸点较高的液体（如甲苯），难以挥发， 称其为难挥发组分B（或称重组分）。若将该液体混合物加热，使其部 分汽化，在产生的蒸气中，苯的含量yA大于混合液中苯的含量xA，这是 因为苯的沸点低，比较容易挥发。反之将混合蒸气冷却使之部分冷凝， 所得冷凝液中甲苯的含量xB较蒸气中甲苯的含量yB高。
第六章 蒸 馏
能力目标
能根据所学的理论知识进行蒸馏操作的设计型计算和操 作型计算；分析精馏操作中回流比的确定。能处理双组分连 续精馏操作中出现的一般问题。
第一节 概 述
一、 蒸馏分离的依据
在化工生产过程中，为了满足生产需要及产品纯度的要 求，经常要将由若干组分所组成的均相混合物分离成为较纯 净或几乎纯态的物质或组分。分离均相混合物的方法很多， 蒸馏是分离均相液体混合物的典型单元操作之一。
第一节 概 述
上述两种情况所得到的气、液组成均满足：
当然，这种分离是不完全的，通常与所要求的纯度 相差甚远。部分汽化及部分冷凝只能使混合物得到一定程 度的分离，它们均是依据混合物中各组分挥发性的差异而 达到分离的目的。如果反复利用上述原理，最终可以将混 合物分成所需纯度的产品。
第一节 概 述
二、 蒸馏操作在生产中的应用
第二节 两组分的气液相平衡
一、 相组成的表示方法 1. 质量分数
质量分数是指在混合物中某组分的质量与混合物总质量的比值。 对于混合物中的A组分，其质量分数可表示为
式中 xwA——组分A的质量分数； mA——混合物中组分A的质量，kg； m[DW]——混合物总质量，kg。
ห้องสมุดไป่ตู้显然，混合物中各组分的质量分数都不大于1，而各组分的质量
化工原理
第六章 蒸 馏
概述 两组分的气液相平衡 蒸馏的方式及原理 两组分连续精馏的计算 精馏操作分析 板式塔
第六章 蒸 馏
知识目标
掌握蒸馏分离的依据；双组分理想体系的气液相平衡，精馏原理； 理论板的概念；恒摩尔流的假设；精馏塔操作线方程及应用；双组分 连续精馏塔的计算；最小回流比的计算；回流比的选择。熟悉图解法 及逐板计算法求理论塔板数；板式塔的结构、性能及选择。了解精馏 操作的分类；非理想溶液的气液相平衡；各种塔板的结构特点。
第一节 概 述
蒸馏不仅可以分离液体混合物，而且可用于气态或 固态混合物的分离，如将丙烯、丙烷、丁烷等混合物加 压液化，利用精馏方法可提纯丙烯；将脂肪酸混合物加 热熔化，在减压下用蒸馏方法可将其分离。
蒸馏适用于任何浓度混合物的分离，而其他传质分 离（如后面介绍的吸收、萃取等）操作，只有当被提取 组分浓度较低时才比较经济。
分数之和等于1，即
xwA+xwB+…+xwN=1
（6-3）
第二节 两组分的气液相平衡
2. 摩尔分数
摩尔分数是指在混合物中某组分的摩尔数与混合物总 摩尔数的比值。对于混合物中的A组分，则有
第二节 两组分的气液相平衡
3. 质量分数与摩尔分数的关系
若混合物中各组分A、B、C…N的质量分别为mA、mB、mC …mN，摩尔质量分别为MA 、MB 、MC …MN，则