《制药单元操作技术(上)》教学课件—07蒸馏技术
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蒸馏技术—确定精馏操作条件(制药单元操作技术课件)
Ki
yi xi
式中： yi 和 xi 分别表示 i 组分在互为平衡的汽、液两相中的摩尔分数。 对于易挥发组分，Ki >1，即 yi > xi ; Ki 值越大，组分在汽、液两相中的摩尔分数相差越大，分离也越容易。
29
03 确定精馏操作条件
溶液中各组分的挥发性由挥发度来量衡，其定义为组分在汽相中的平衡蒸汽 压与在液相中的摩尔分数的比值。
8
确定精馏操作条件
相组成的表示法
（1）质量分率xw：混合液中某组分的质量与混合物总质量的比值。
xw，A =mA/m
xw，B =mB/m
xw，A + xw，B =1
（2）摩尔分率x：混合物中某组分的摩尔数与总摩尔数的比值。
xA =nA/n
xB =nB/n
xA + xB =1
（3）xw与x的关系
xA = (xw，A /MA)/[(xw，A /MA)+(xw，B /MB)]
6
03 确定精馏操作条件
常压蒸馏（或精馏）都是在恒压条件下进行，对于某一 双组分物料体系，若塔板上达到气液平衡，此时该板上影响 气相组成和液相组成的唯一因素是温度，即温度改变则气相 组成和液相组成均发生变化。当然，即使同一压力、同一温 度，物料体系不同，气液平衡时气相组成和液相组成也不同。
7
03
达的是一定总压下液相组成与溶液泡点温度关系。 已知溶液的泡点可由上式计算液相组成；反之，已知组成也可由
上式算出溶液的泡点，但一般需试差。
18
03 确定精馏操作条件
式中纯组分 A、B 的饱和蒸汽压与温度的关系，通常用安 托因（Antoine）方程表示：
ln po A B T C
p o ——任一纯组分的饱和蒸气压，Pa
精馏技术—认识蒸馏装置(化工单元操作课件)
蒸馏: 利用液体混合物中各组分间挥发度的差异，将各组分分 离的一种单元操作。将液体混合物部分气化并通过气液两 相间的质量传递来实现。
按分离的难易或对分离的要求高低来分，蒸馏操作可分为简单蒸馏、 平衡蒸馏、精馏和特殊精馏，对较易分离或对分离纯度要求不高的物料， 可采用简单蒸馏或平衡蒸馏，而对要求分离纯度高或难分离的物料，一 般采用精馏方法分离，另外对于普通蒸馏方法无法分离或分离时操作费 用和设备投资很大，经济上不合理时可采用特殊蒸馏，如恒沸精馏、萃 取精馏等。
按分离的难易或对分离的要求高低来分，蒸馏操作可分为简单蒸馏、 平衡蒸馏、精馏和特殊精馏，对较易分离或对分离纯度要求不高的物料， 可采用简单蒸馏或平衡蒸馏，而对要求分离纯度高或难分离的物料，一 般采用精馏方法分离，另外对于普通蒸馏方法无法分离或分离时操作费 用和设备投资很大，经济上不合理时可采用特殊蒸馏，如恒沸精馏、萃 取精馏等。
01 任务一 认识蒸馏装置
子任务3 认识蒸馏的工业应用
01 任务一 认识蒸馏装置
01 任务一 认识蒸馏装置
归纳与总结：
1. 蒸馏塔的辅助设备。 2. 蒸馏过程的工业应用。
模块五 精馏技术
目录
CONTENTS
01 任务一 认识蒸馏装置
在化工生产中，为了获得合格的产品(或中间产物)或者要 除去有害杂质，常需要对液体混合物进行分离提纯。
常用的分离方法有：蒸馏、萃取、蒸发和结晶等，其中蒸 馏是最常采用的一种分离方法。
蒸馏: 利用液体混合物中各组分间挥发度的差异，将各组分分 离的一种单元操作。将液体混合物部分气化并通过气液两 相间的质量传递来实现。
01 任务一 认识蒸馏装置
湿法发酵白酒的生产则通常需用蒸 馏塔进行蒸馏操作，其目的是将发酵后 的酿酒原料液蒸馏、提纯得到一定纯度 的白酒。发酵后的酿酒原料中乙醇含量 在10%左右，要求将其浓度进一步提高。
蒸馏ppt课件-PPT文档资料83页
4.1 温度–组成图（t – x – y图）
上曲线：平衡时汽相组
T
成与温度的关系，称为汽
相线（露点曲线）；
t4
下曲线：平衡时液相组
t3
成与温度的关系，称为液 相线（泡点曲线）。
t2
两曲线将图分成三个区
t1
域：液相区、过热蒸汽区、
汽液共存区。
B
t-y
H
J
A
t-x
x1(y1) T---X(Y)
T—X—Y图 的作法
设备：包括精馏塔、塔底再沸器、塔反混顶冷凝器、原料预热器、
回流液泵等。
加料板：当某块塔板上的浓度与原料的浓度相近或相等时,
料液由此加入，该板称为加料板。
精馏段：加料板以上的部分，它起着回收原料中易挥发组分
增浓的作用。
提馏段：加料板以下的部分（包括加料板），它起着回收原
料中易挥发组分的作用。
X（Y）
二、多次部分气化和多次部分冷凝
Multi-partial gasification and condensing
T
从气相得到较纯的
易挥发组分；
从液相中则得到较
纯的难挥发组分 。
P=定值 B
A
xm
xF
yn
x(y)
y3
y3
(或xD)
y2
冷凝 器
y1 y1
xF
分离器 x1
x3 加热器 x2
精馏操作分为连续精馏和间歇精馏，流程如下图所示。
蒸汽
进 料 板 蒸汽
再沸器
进料
塔底产品
塔顶产品
冷却水
水蒸气
液体
冷凝水
连续精馏操作流程
全凝器
回流液
蒸馏-PPT(精)
塔板上的气液接触状态（增大接触面积）
鼓泡接触状态：当气速较低时，气体以鼓泡形 式通过液层。由于气泡的数量不多，形成的气 液混合物基本上以液体为主，此时塔板上存在 着大量的清液。因气泡占的比例较小，气液两 相接触的表面积不大，传质效率很低。
泡沫接触状态：当气速增加，缺泡数量集聚增 加，气泡不断的发生碰撞和破裂，此时板上液 体大部分以液膜的形式存在于气泡之间，形成 一些直径较小、扰动十分剧烈的动态泡沫，由 于泡沫接触的表面积大，并不断的更新，为两 相传质传热提供了良好的条件。
例题：某苯-甲苯混合液在45℃时沸腾， 外界压力为20.3kPa。此时PºA=22.7kPa； PºB=7.6, kPa试求其液相组成。
习题：某庚烷 –辛烷混合液在40℃时沸 腾，外界压力为101.3kPa。此时 PºA=122.7kPa； PºB=70.6, kPa试求其液 相组成。
三、相对挥发度：
当物系性质及塔板结构 已定时，塔的操作参数 即指气、液负荷。
负荷性能图即是将维持 塔的正常操作所允许的 气、液负荷范围的图示。
负荷性能图是由五条线围成，即漏液线、液体流 量下限线、液体流量上限线、液泛线和过量液沫 夹带线。由五条线所包围的区域为塔板的正常操 作区。塔的实际操作液气比应在此区域内。
挥发度——物质挥发的难易程度。用“ν”表示。
ALeabharlann PA xABPB xB
·相对挥发度——混合液中两组分挥发度之比称为该
两组分的相对挥发度，用α表示。
PAy/xAyAxB
PBy/xB yBxA
·用相对挥发度表 示的相平衡关系：
y x 1(1)x
y x 1(1)x
当α=1时，两组分在汽、液相中浓度相同，用普通精 馏是不能分离的；
第六章蒸馏PPT幻灯片课件
精馏段 L1 L2 Ln L 提馏段 L1 L2 Lm L
恒摩尔流的假定成立的条件： 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
22
二、物料衡算和操作线方程
1、全塔物料衡算
总物料 F D W
加热 苯和甲苯
苯（沸点低） 易挥发组分 冷凝
甲苯
难挥发组分
苯组成较高的产品
2
蒸馏在化工中的应用 原油蒸馏： 汽油、煤油、柴油及重油 混合芳烃蒸馏： 苯、甲苯及二甲苯 液态空气蒸馏： 液氧、液氮 2、特点 可直接得到所需产品 吸收、萃取等需外加其他组分 适用范围广，可分离液态、气态或固态混合物 蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离 操作耗能较大
yA
p
0 A
p
xA
k A 相平衡常数
y A k A x A 相平衡常数表示
的气液平衡关系
露点方程
yA
pA0 p
p
p
பைடு நூலகம்0 A
p
0 A
pB0
8
（3）以相对挥发度表示的气液平衡方程
挥发度
vA
pA xA
vB
pB xB
对于理想溶液，符合拉乌尔定律有
vA
p
0 A
vB
p
0 B
相对挥发度 易挥发组分的挥发度与难挥发组分的之比
4
二、两组分理想物系的气液平衡
1、气液平衡相图 温度—组成（t-x-y)图 饱和蒸气线t-y 饱和液体线t-x 液相区、过热蒸气区、气 液共存区
泡点温度 泡点线 露点温度 露点线
恒摩尔流的假定成立的条件： 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
22
二、物料衡算和操作线方程
1、全塔物料衡算
总物料 F D W
加热 苯和甲苯
苯（沸点低） 易挥发组分 冷凝
甲苯
难挥发组分
苯组成较高的产品
2
蒸馏在化工中的应用 原油蒸馏： 汽油、煤油、柴油及重油 混合芳烃蒸馏： 苯、甲苯及二甲苯 液态空气蒸馏： 液氧、液氮 2、特点 可直接得到所需产品 吸收、萃取等需外加其他组分 适用范围广，可分离液态、气态或固态混合物 蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离 操作耗能较大
yA
p
0 A
p
xA
k A 相平衡常数
y A k A x A 相平衡常数表示
的气液平衡关系
露点方程
yA
pA0 p
p
p
பைடு நூலகம்0 A
p
0 A
pB0
8
（3）以相对挥发度表示的气液平衡方程
挥发度
vA
pA xA
vB
pB xB
对于理想溶液，符合拉乌尔定律有
vA
p
0 A
vB
p
0 B
相对挥发度 易挥发组分的挥发度与难挥发组分的之比
4
二、两组分理想物系的气液平衡
1、气液平衡相图 温度—组成（t-x-y)图 饱和蒸气线t-y 饱和液体线t-x 液相区、过热蒸气区、气 液共存区
泡点温度 泡点线 露点温度 露点线
蒸馏课件
蒸馏
蒸馏：将液体部分气化，利用各组分挥发度的不同从 将液体部分气化，
而使混合物达到分离的单元操作。 而使混合物达到分离的单元操作。蒸馏是分离液相混 合物的典型单元操作。 合物的典型单元操作。
易挥发组分：沸点低的组分，又称为轻组分 沸点低的组分， 沸点低的组分 又称为轻组分。 难挥发组分：沸点高的组分，又称为重组分 沸点高的组分， 沸点高的组分 又称为重组分。
冷凝器
冷却水 原料液 蒸汽 蒸馏釜 收集 器
3.简单蒸馏的特点 3.简单蒸馏的特点
间歇操作 塔顶塔底组成不是 一对平衡组成 适合于混合物的粗 分离，特别适合于 沸点相差较大而分 离要求不高的场合， 例如原油或煤油的 初馏。
F,xF
W,x2
D, y
将一定组分的液体加热至泡点以上， 原理：将一定组分的液体加热至泡点以上，使 其部分气化，或者将一定组分的蒸汽冷却至露点以下， 其部分气化，或者将一定组分的蒸汽冷却至露点以下， 使其部分冷凝，两相达到平衡，然后将两相分离。 使其部分冷凝，两相达到平衡，然后将两相分离。此 过程的结果是易挥发组分在气相中富集， 过程的结果是易挥发组分在气相中富集，难挥发组分 在液相中富集。 在液相中富集。
根据道尔顿分压定律， 根据道尔顿分压定律，溶液上方的蒸汽总压为
P = pA + pB = p x + p (1 xA)
0 A A 0 B
P pB xA = 0 0 p A pB
0
（a） ）
当总压P不高时，平衡的气相可视为理想气体，服从道尔 当总压 不高时，平衡的气相可视为理想气体， 不高时
顿分压定律，即
1.蒸馏分离的依据 1.蒸馏分离的依据
将液体混合物部分气化，利用其中各组分挥发度不同 的特性而达到分离目的的单元操作。 这种分离操作是通过液相和气相间的质量传递来实现 的。例如：加热苯的。例如：加热苯-甲苯的混合液，使之部分气化， 由于苯的沸点(353K)较甲苯的沸点(383K) 由于苯的沸点(353K)较甲苯的沸点(383K)低，即其 挥发度比甲苯的高，故苯较甲苯易于从液相中气化出 来。若将气化的蒸汽全部冷凝，即可得到苯组成高于 原料的产品，从而使苯和甲苯得以分离。 将沸点低的组分称为易挥发组分或轻组分， 表示。 将沸点低的组分称为易挥发组分或轻组分，用A表示。 将沸点高的组分称为难挥发组分或重组分， 表示。 将沸点高的组分称为难挥发组分或重组分，用B表示。 则混合液：A+B 则混合液：A+B
蒸馏：将液体部分气化，利用各组分挥发度的不同从 将液体部分气化，
而使混合物达到分离的单元操作。 而使混合物达到分离的单元操作。蒸馏是分离液相混 合物的典型单元操作。 合物的典型单元操作。
易挥发组分：沸点低的组分，又称为轻组分 沸点低的组分， 沸点低的组分 又称为轻组分。 难挥发组分：沸点高的组分，又称为重组分 沸点高的组分， 沸点高的组分 又称为重组分。
冷凝器
冷却水 原料液 蒸汽 蒸馏釜 收集 器
3.简单蒸馏的特点 3.简单蒸馏的特点
间歇操作 塔顶塔底组成不是 一对平衡组成 适合于混合物的粗 分离，特别适合于 沸点相差较大而分 离要求不高的场合， 例如原油或煤油的 初馏。
F,xF
W,x2
D, y
将一定组分的液体加热至泡点以上， 原理：将一定组分的液体加热至泡点以上，使 其部分气化，或者将一定组分的蒸汽冷却至露点以下， 其部分气化，或者将一定组分的蒸汽冷却至露点以下， 使其部分冷凝，两相达到平衡，然后将两相分离。 使其部分冷凝，两相达到平衡，然后将两相分离。此 过程的结果是易挥发组分在气相中富集， 过程的结果是易挥发组分在气相中富集，难挥发组分 在液相中富集。 在液相中富集。
根据道尔顿分压定律， 根据道尔顿分压定律，溶液上方的蒸汽总压为
P = pA + pB = p x + p (1 xA)
0 A A 0 B
P pB xA = 0 0 p A pB
0
（a） ）
当总压P不高时，平衡的气相可视为理想气体，服从道尔 当总压 不高时，平衡的气相可视为理想气体， 不高时
顿分压定律，即
1.蒸馏分离的依据 1.蒸馏分离的依据
将液体混合物部分气化，利用其中各组分挥发度不同 的特性而达到分离目的的单元操作。 这种分离操作是通过液相和气相间的质量传递来实现 的。例如：加热苯的。例如：加热苯-甲苯的混合液，使之部分气化， 由于苯的沸点(353K)较甲苯的沸点(383K) 由于苯的沸点(353K)较甲苯的沸点(383K)低，即其 挥发度比甲苯的高，故苯较甲苯易于从液相中气化出 来。若将气化的蒸汽全部冷凝，即可得到苯组成高于 原料的产品，从而使苯和甲苯得以分离。 将沸点低的组分称为易挥发组分或轻组分， 表示。 将沸点低的组分称为易挥发组分或轻组分，用A表示。 将沸点高的组分称为难挥发组分或重组分， 表示。 将沸点高的组分称为难挥发组分或重组分，用B表示。 则混合液：A+B 则混合液：A+B
高等制药分离工程中国药科大学-课件蒸馏技术
2．萃取精馏
萃取精馏：在精馏过程中，从塔上部加 入萃取剂，以增加原溶液中组分间的相对 挥发度，从而实现分离。 在加入第三组分（萃取剂 ）于溶液中， 使组分间的活度系数和相对挥发度发生变 化，由热力学原理得：
12 s
( r1 / r2 ) s 12 ( r1 / r2 )
萃取精馏流程以乙二醇为萃取剂分离乙 醇~水溶液为例。
11．2 水蒸汽蒸馏
过热水蒸汽蒸馏时，水蒸汽不冷凝，釜内 无水层。此时而随通入水蒸汽量而改变， 0 p P p 即 ，当确定了釜内压力和温度 S S 后，水蒸汽量为：
0 ( P pS )M S GS G A p0 AM A
水蒸汽蒸馏适用于某些中草药成分的提纯 （香油）、不易过滤的液固体系分离和易 爆炸体系的分离。 缺点：消耗大量的热，以使水和高沸点组 分一起汽化。
11．2 水蒸汽蒸馏
进行饱和水蒸汽蒸馏时，蒸馏物与水不 相溶，则水蒸汽的用量可根据分压定律来 计算。
0 GS / M S yS pS ps 0 GA / M A y A p A p A
0 pS MS GS G A 0 pAM A
G S 所需蒸汽的最小理论用量，实际用量还
需除以饱和系数φ （=0.6-0.8）。 Ａ物质的蒸汽压越小，分子量越小，则 水蒸汽消耗量越多。
精馏式间歇精馏
间歇精馏装置流程
l一塔釜； 2一精馏塔; 3一冷凝器； 4一捕集器； 5一中间馏 分罐； 6，7一产品 罐
间歇精馏装置流程
提馏式间歇精馏
二、分离的主要影响因素 主要因素:相对挥发度、设备参数（理论塔 板数、持液量）和操作参数（塔压、回 流比、蒸发速率）。 1．相对挥发度α α 是反映混合物分离难易程度的物性参数。 yi y j KI ij /( ) xi x j Kj 相对挥发度与1 的差距越大，混合物的分离 越容易。
蒸馏PPT课件
水蒸汽蒸馏应用于： 1）分离其中仅有一个组份能 同水蒸汽挥发的混合物； 2）纯化物质，以去掉树脂状 杂质； 3）如果它能比减压蒸馏更完 全地把挥发性物质分开。
在100℃时蒸汽压小的高沸点 物质用过热水蒸汽蒸馏。
连续水蒸汽蒸馏及少量物质的蒸馏
分子蒸馏
在实验室中常常需要纯化在 沸点分解而又不能用提取、 结晶、层析来纯化的高沸点 物质。用分子蒸馏可以达到 达个目的，此时物质的沸点 降低200—300℃。分子蒸馏 是减压蒸馏的一种变种，它 在压力不高于0.001毫米汞柱 的条件下进行。
(3)．蒸馏是通过对混合物加热建立汽液两相体系的，汽相还需要再冷 凝液化，因此需要消耗大量的能量(包括加热介质和冷却介质)。另外， 加压或减压，将消耗额外的能量。蒸馏过程中的节能是个值得重视的问 题。
蒸馏操作的分类
1、按蒸馏方式可分为平衡(闪蒸)蒸馏、简单蒸馏、精馏和特殊精馏 平衡蒸馏和简单蒸馏常用于混合物中各组分的挥发度相差较大，对分 离要求又不高的场合； 精馏是借助回流技术来实现高纯度和高回收率的分离操作，它是应用 最广泛的蒸馏方式。如果混合物中各组分的挥发度相差很小(相对挥发度 接近于1)或形成恒沸液时，则应采用特殊精馏（恒沸精馏和萃取精馏）。 若精馏时混合液组分间发生化学反应，称反应精馏，这是将化学反应 与分离操作耦合的新型操作过程。 对于含有高沸点杂质的混合液，若它与水互不相溶，可采用水蒸气蒸 馏，从而降低操作温度。 对于热敏性混合液，则可采用高真空下操作的分子蒸馏。
仪器的效率由三个因素决定： (1) 装置中的压力 （0.001~0.0001mmHg， (2) 冷却面到蒸发面的距离 (1~2cm) ， (3) 待蒸馏物层的厚度。
恒沸精馏和萃取精馏的比较
共同点: （１）都加入另一组分。 （２）使相对挥发度增大。 （３）计算过程所用的基本关系式都是物料衡算、热量衡算和相平衡关系。 不同点: （１）恒沸精馏塔形成恒沸物，从塔顶蒸出。 （２）萃取精馏不形成恒沸物，从塔釜离开。
在100℃时蒸汽压小的高沸点 物质用过热水蒸汽蒸馏。
连续水蒸汽蒸馏及少量物质的蒸馏
分子蒸馏
在实验室中常常需要纯化在 沸点分解而又不能用提取、 结晶、层析来纯化的高沸点 物质。用分子蒸馏可以达到 达个目的，此时物质的沸点 降低200—300℃。分子蒸馏 是减压蒸馏的一种变种，它 在压力不高于0.001毫米汞柱 的条件下进行。
(3)．蒸馏是通过对混合物加热建立汽液两相体系的，汽相还需要再冷 凝液化，因此需要消耗大量的能量(包括加热介质和冷却介质)。另外， 加压或减压，将消耗额外的能量。蒸馏过程中的节能是个值得重视的问 题。
蒸馏操作的分类
1、按蒸馏方式可分为平衡(闪蒸)蒸馏、简单蒸馏、精馏和特殊精馏 平衡蒸馏和简单蒸馏常用于混合物中各组分的挥发度相差较大，对分 离要求又不高的场合； 精馏是借助回流技术来实现高纯度和高回收率的分离操作，它是应用 最广泛的蒸馏方式。如果混合物中各组分的挥发度相差很小(相对挥发度 接近于1)或形成恒沸液时，则应采用特殊精馏（恒沸精馏和萃取精馏）。 若精馏时混合液组分间发生化学反应，称反应精馏，这是将化学反应 与分离操作耦合的新型操作过程。 对于含有高沸点杂质的混合液，若它与水互不相溶，可采用水蒸气蒸 馏，从而降低操作温度。 对于热敏性混合液，则可采用高真空下操作的分子蒸馏。
仪器的效率由三个因素决定： (1) 装置中的压力 （0.001~0.0001mmHg， (2) 冷却面到蒸发面的距离 (1~2cm) ， (3) 待蒸馏物层的厚度。
恒沸精馏和萃取精馏的比较
共同点: （１）都加入另一组分。 （２）使相对挥发度增大。 （３）计算过程所用的基本关系式都是物料衡算、热量衡算和相平衡关系。 不同点: （１）恒沸精馏塔形成恒沸物，从塔顶蒸出。 （２）萃取精馏不形成恒沸物，从塔釜离开。
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pB
p
0 B
x
B
p B0
1 xA
4
•
A表示易挥发组分，
B表示难挥发组分；
x 表示液相组成，
y 表示汽相组成。
根据道尔顿分压定律可得溶液上方汽相总压为：
p
pA
pB
p
0 A
x
A
pB0 (1
xA)
xA
p pB0
p
0 A
p
0 B
yA
p
0 A
x
A
p
二、双组分理想溶液的汽液平衡相图
1．温度－组成（ t x ）y图
t-x-y图的应用： （1）确定温度—组成间的关系 （2）分析蒸馏及精馏原理
7
• 2．汽－液相组成图（y—x图） y—x图的绘制： 已知条件：操作总压、平衡数据。
步骤：（1）建立坐标系，作出y=x的对角线。
（2）由xA f (t) yA f (t) 将x和y对应点描点连线。
y—x图的讨论 （1）y>x，故y—x曲线在对角线之上 （2）互成平衡的气液组成点落在y—x曲线上 （3）操作压力越大，y—x曲线越靠近对角线，
原理：混合液逐渐受热汽化，蒸汽不断引出。 其特点：间歇操作，产品浓度不稳定。
原料液 蒸气
冷凝器 y
x
图7-5 简单蒸馏流程
t/C
露点线 M’
M 泡点线
0
xA
yA
1.0
x(y) 图 7-6 简单蒸馏原理
12
• 二、精馏原理
液体多次部分汽化同时进行汽体多次部分冷凝。
将液体混合物进行多次部分汽化，在液相 中可获得高纯度的难挥发组分。
理想溶液：分子之间作用力相等；混合前后体积不变；无混合热效应（混合前后总
焓值不变）。
。Байду номын сангаас
拉乌尔定律：对于完全互溶的理想溶液，在一定的温度下当汽液两相达到平衡时，
溶液上方汽相中任意组分的分压 p 等于此纯组分在该温度下的饱和蒸汽压 p 0 乘
x 以其在液相中的摩尔分数
A组分：
pA
p
0 A
x
A
即：
B组分：
•
第七章 蒸馏技术
第一节 蒸馏的主要任务 一、蒸馏及其在制药生产中的应用
蒸馏是分离均相物系最常用的方法和典型的单元操作之一，广泛地应用于化工、石 油、医药、食品、冶金及环保等领域
蒸馏——利用完全互溶的液体混合物中各组分沸点的差别（或挥发性的差别）实现
组分的分离与提纯的一种操作。
挥发性高的组分，即沸点较低的组分(称为易挥发组分或轻组分) 挥发性低的组分，即沸点较高的组分（称为难挥发组分或重组分）
分离越难进行
（4）x-y曲线上各点具有不同的温度 ,
y—x图的应用：图解理论塔板数目。
右上方温度低，左下方温度高
8
• 三、相对挥发度
挥发度：表示溶液挥发的难易程度。
可以用气相中的某一组分的分压和与之平衡的液相中的摩尔分数之比来表示，即：
vA
pA xA
vB
pB xB
讨论：（1）分压↑液相中的摩尔分数↓，则挥发度↑
液相为分散相，汽相为连续相 板式塔的结构如图7-2所示。 塔板是板式塔的核心，在塔板上，汽液两相密切接触，进行热量和质量的交换。
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• 在正常操作下，液相为连续相，汽相为分散相。
液体靠重力自上而下流动；气体靠压力自下而上流动。
气液相逆流，传质及传热的推动力较大。
第二节 两组分溶液的汽液相平衡关系
一、理想溶液的汽液相平衡关系——拉乌尔定律
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• t-x-y图的绘制（苯—甲苯） 已知条件：操作总压、平衡数据
步骤：（1）建立坐标系，确定纯组分沸点tA、tB
（2）确定t-x对应关系。
xA
p pB0
p
0 A
p
0 B
描点连线得 t x
曲线
（3）确定t-
y对应关系。
yA
p
0 A
x
A
p
描点连线得 t y 曲线
t-x-y图的构成：
气相线（露点线）t y 曲线；
均
顶
釜
2
（2）相对挥发度表示溶液分离的难易程度。
若 1， y=x,用普通蒸馏方法无法分离；
若 1 ， y>x，易分离；
若 1 ， B组分为易挥发组分，A组分为难挥发组分。
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• 一、简单蒸馏
第三节 简单蒸馏和精馏
简单蒸馏：使混合液在蒸馏釜中逐渐汽化，并不断将生成的蒸汽移出在冷凝器内冷 凝，使混合液中的组分部分分离的过程。
蒸发：（1）溶质不具有挥发性，只有溶剂具有挥发性；
（2）通常浓缩液为产品； （3）传热过程 蒸馏：（1）各组分均具有挥发性； （2）通常冷凝液和残留液均为产品； （3）传质过程 二、汽液传质设备的分类 汽液传质设备的形式多样，用的最多的是板式塔和填料塔。 填料塔的结构如图7-1所示。 填料塔中气液两相在填料层内进行接触传质。在正常情况下，
pyB xB yB xB
或
yA xA
yB
xB
yA xA
1 yA 1 xA
略去下标A，整理得：
y x 1 ( 1)x
即为汽液相平衡方程。
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• 讨论：（1）对于理想溶液，则：
p
0 A
p
0 B
p
0 A
p
0 B
随温度而变化，而两者的比值变化不大。
当操作温度不很大时，相对挥发度近似为一常数。
通常 均 顶 釜
（2）若为纯组分液体，v A p 0 A vB p 0 B v f (t) 挥发度随温度而变化。
相对挥发度：溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比，以 AB
表示。常省略下标用 表示。
则：
vA pA xA
vB pB xB
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• 若操作压力 P 不高， 根据道尔顿分压定律
pyA xA yA xA
两条线：
液相线（泡点线）t x 曲线
液相区 三个区域： 气—液共存区
气相区
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• t-x-y图的讨论： （1）互成平衡的汽液组成点在同一条等温线上； （2）在某一温度下，汽液达到平衡时，y>x，汽相线始终在液相线之上； （3）混合液沸点介于tA和tB之间; （4）在两相区内，温度升高液相中A组分浓度减小，温度降低汽相中A组分浓度提高； （5）平衡的汽液两相的量满足杠杆规则； （6）只有在两相区才能对混合液实行有效的分离; （7）压力对t—x—y图的影响：压力增大，温度升高，曲线上移，且两相区变窄。
汽相混合物经多次部分冷凝后，在汽相中 可获得高纯度的易挥发组分。
三、精馏装置及精馏操作流程 如图7-8所示 精馏装置的构成：
精馏塔、塔顶冷凝器、塔底再沸器构成，原料预热器、回流液泵、产品冷却器等。
蒸馏目的：对液体混合物的分离，提取或回收有用组分。 蒸馏依据：液体混合物中各组分挥发性的差异
蒸馏过程的分类：
1
• 蒸馏过程的分类：
简单蒸馏
按蒸馏方式
平衡蒸馏 按物系的组分数
特殊蒸馏
精馏
双组分蒸馏 多组分蒸馏
按操作方式
间歇蒸馏 连续蒸馏
按操作压
常压蒸馏 加压蒸馏 减压（真空）蒸馏
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• 蒸馏与蒸发的区别：