化工原理精馏
化工原理实验—精馏
化工原理实验—精馏1. 概述精馏是一种常用的分离技术，广泛应用于化工工艺中。
它通过将混合液加热至蒸发，然后在冷凝器中冷却并凝结回液体，从而实现混合物中组分的分离。
本实验旨在通过精馏实验，掌握精馏原理、操作步骤和相关设备的使用方法。
2. 实验原理2.1 精馏原理精馏是基于液体混合物中各组分的不同沸点而进行的分离过程。
在加热的作用下，沸点较低的组分会先蒸发，经过冷凝器冷却后变为液体回流，而沸点较高的组分则会滞留在容器中。
通过收集冷凝后的液体，我们可以分离出混合物中的不同组分。
2.2 实验设备在精馏实验中，主要使用以下设备：•加热设备：电热板、油浴等；•冷凝器：通常采用水冷型冷凝器，通过循环冷却水实现液体冷凝；•分馏柱：用于增加接触面积，提高分离效果；•采样装置：用于采集样品，检测组分浓度等。
2.3 操作步骤精馏实验的基本步骤如下：1.准备实验设备：包括加热设备、冷凝器、分馏柱等；2.准备混合液：按照实验要求，将需要分离的混合液制备好；3.装配设备：将冷凝器安装在分馏柱上方，连接好相应的管道和热源；4.开始加热：逐渐加热混合液，将其中的沸点较低组分蒸发出来；5.冷却和回流：通过冷凝器使蒸发的组分冷却并凝结成液体，回流到容器中；6.收集液体：将回流液体收集，并记录途中温度和时间等相关数据；7.结束实验：实验完成后，及时关闭加热设备和冷凝器，整理实验装置。
3. 实验操作及数据记录3.1 实验设备准备首先，确保实验室环境安全，检查仪器设备是否齐全，并找到精馏实验所需的各种设备：•电热板：用来提供加热源；•分馏柱：用来增加接触面积，提高分离效果；•冷凝器：通常为水冷型冷凝器，确保冷却效果良好。
3.2 实验样品准备按照实验要求，取出需要分离的混合液样品。
注意记录样品的成分和浓度等信息。
3.3 装配设备将冷凝器安装在分馏柱上方，并连接好相应的管道和热源。
确保连接紧密，无泄漏。
3.4 开始实验1.打开电热板，设置适当的加热温度；2.将混合液置于分馏烧瓶中，放入加热设备中；3.监测温度变化：通过温度计等工具，记录样品温度的变化。
化工原理_精馏
IV I F IV I F q IV I L rm
IV - IF相当于将1kmol的原料液由20 ℃变成92.5 ℃的饱和蒸气 所需要的热量。 IV – IF= (92.5-20)CPm +rm
CPm为混合液体的平均比热；rm为混合液体的平均潜热
rm =r1 x1 + r2 x2
y2
x2
操作关系
y3
……
xm x w
提馏段理论板数＝m－1
再沸器
结论： 全塔理论板数NT=(n-1)+(m-1) （不含再沸器）
其中精馏段理论板数NT1＝n－1 （或注明第n块为加料板）
关于理论板数的确定注意: ∵xn是加料板浓度，而加料板属于提馏段，∴精
馏段板数在采用全凝器时为 n-1
y y1 y2
f
2
1
•a
3
4 5 6
d • e
b
xD R 1
•
8
7
•c xW
x1(xn )
xF
x2
x 1 xD
x
5.进料热状况对q线及操作线的影响 (1) 冷液进料ef1 q>1
内 容 回 顾
一、精馏原理
（1）无中间加热及冷凝器的多次部分气化和多次部分冷凝 （2）顶部回流及底部气化是保证精馏过程稳定操作的必不 可缺少的条件。 （3）精馏操作流程 （4）相邻塔板温度及浓度的关系
tn1 tn tn1 xn1 xn xn1 yn1 yn yn1
ym1
W/F=1-0.3476=0.6524
1.1123 1 0.6524 xm 0.025 1.447 xm 0.0112 1.1123 1 0.6524 1.1123 1 0.6524
化工原理课件 9.4 精馏
q [rF cP (tb tF )] rF
b. 饱和液体进料(泡点进料) 饱和液体温度等于泡点
iF i
q 1
V V
0 q 1
L LF
c.汽液混合物进料 汽液混合物的温度介于泡点和露点之间
i iF I
V V
LL
q=x(液相分率) 已知进料中汽相与液相的摩尔数之比为2:1，轻组分的摩尔分 数为0.55,则q=_____. A. 1/3 B. 0.55 C.不能确定
传质单元高度
精 馏
实 际 塔 板 数
理论板数
反映分离任务的难易, 与设备型式无关
反映设备效能的高低
全塔效率
④塔板物料、热量衡算及传递速率的最终简化 引入理论板的概念及恒摩尔流假设使塔板过程的物料衡 算、热量衡算及传递速率最终简化为 物料衡算式
Vy n1 Lxn1 Vy n Lxn
相平衡方程
LL q F 以1kmol/h进料为基准，提馏段中的液体流量较精馏段的液 体流量增大的kmol/h数即为q值
L L qF
V V (1 q)F
I iF q I i
iF i I
q 1
L L qF
V V, L L
V V (1 q)F
a. 过冷液体进料 过冷液体温度低于泡点
I iF q I i
L L qF
V V (1 q)F
d.饱和蒸汽进料(露点进料) 饱和蒸汽的温度等于露点
iF I
q0
V V F
LL
e.过热蒸汽进料(过热蒸汽的温度高于露点)
iF I
q0
V V, L L
q cP (tF td ) rF
化工原理精馏实验
化工原理精馏实验化工原理精馏实验是化工工程中的一项重要实验内容，它主要用于分离和提纯混合物中的组分。
本文将介绍化工原理精馏实验的基本原理、实验步骤以及实验中需要注意的事项。
1. 实验目的化工原理精馏实验的主要目的是通过温度差异，利用液体蒸汽和凝结的原理，将混合物中的组分分离并得到纯净的产品。
通过这个实验，我们可以了解精馏作为一种分离技术的原理和应用。
2. 实验原理化工原理精馏实验的基本原理是利用混合物中各组分的不同沸点，通过升温使其中具有较低沸点的组分先蒸发，然后通过冷凝使其变为液体，从而实现分离。
在实验过程中，我们需要使用精馏塔，该塔内部设置有填料，用于增加混合物和蒸汽之间的交流面积，并实现更充分的分离。
3. 实验步骤(1) 准备实验所需设备和药品，包括精馏装置、混合物、填料等。
(2) 将混合物加入精馏瓶中，并将瓶塞密封。
(3) 将冷凝管和进料管连接到精馏瓶上，确保连接牢固。
(4) 将精馏瓶放入加热设备中，逐渐升温。
(5) 观察精馏瓶内的液体是否开始蒸发，当温度上升到某一点时，开始收集冷凝液。
(6) 根据实验需要，调整加热温度和收集冷凝液的时间，以实现所需组分的分离和提纯。
4. 实验注意事项(1) 在进行化工原理精馏实验前，需先对所需设备进行检查和清洁，确保实验过程的安全性。
(2) 在实验操作中，热量的传递速度会影响分馏过程的效果，因此需要掌握合适的加热速率。
(3) 为了避免精馏烧坏填料或其他设备，需要控制温度，确保温度在安全范围内。
(4) 实验结束后，应将设备进行清洗和消毒，防止残留物对下次实验的影响。
5. 实验结果分析通过化工原理精馏实验，可以得到分离出的纯净组分，并进行定量分析。
根据实验结果，可以进一步探讨精馏的分离效果、提纯效率等指标，并对所得纯净组分进行性质分析。
总结：化工原理精馏实验是一项重要的实验内容，通过实验可以了解精馏作为一种分离技术的原理和应用。
在实验过程中，需要注意设备的清洁和安全操作，合理控制加热温度和加热速率，以达到较好的分馏效果。
(化工原理)精馏原理
精馏的原理和过程
原理
基于物质的沸点不同，通过加热和冷凝的方法，将不同沸点的物 质分离出来。
过程
将液体混合物加热至沸腾，产生的蒸汽在冷凝器中冷凝，再通过 回流装置将冷凝液返回精馏塔中，重复进行加热和冷凝的过程， 直至达到分离目的。
操作温度应根据进料组成 和产品要求进行选择，以
实现最佳分离效果。
操作压力应根据进料组成 和产品要求进行选择，以
实现最佳分离效果。
操作条件的优化
实验法
通过实验方法测定不同操作条件下的分离效果，找 出最优的操作条件。
模拟法
利用计算机模拟软件对精馏过程进行模拟，通过优 化算法找出最优的操作条件。
经济分析法
石油化工原料的制备
通过精馏技术可以制备石油化 工原料，如乙烯、丙烯等，这 些原料是生产塑料、合成橡胶 等材料的重要基础。
精馏在其他领域的应用
01
02
03
食品工业
精馏技术可用于食品工业 中，如分离果汁中的果糖 和乙醇饮料中的酒精等。
制药工业
精馏技术可用于药品的生 产和提纯，如分离抗生素、 维生素等。
精馏的分类
02
01
03
根据操作方式的不同，精馏可以分为连续精馏和间歇 精馏。
根据进料位置的不同，精馏可以分为侧线精馏、塔顶 精馏和塔底精馏。
根据操作压力的不同，精馏可以分为常压精馏、加压 精馏和减压精馏。
02
精馏塔的构造和工作原理
精馏塔的结构
塔体
进料板
塔板
溢流管
冷凝器
精馏塔的主要部分，用于 容纳待分离的液体混合物 和进行传热传质过程。
化工原理-精馏
y x 1 ( 1)x
y
思考： 若=1，则情形如何？
y x ，不能用普通蒸
馏方法分离提纯。
x
5.2.3．非理想溶液的汽液相平衡
正 偏 差 溶 液 负 偏 差 溶 液
与拉乌尔定律有偏差的溶液称为~。
此时， f A A f BB f AB
pA p*A xA
pB
pB* xB
(1)正偏差溶液
第二节 二元物系的汽液相平衡
5.2.1 相律
自由度=组分数-相数+2 即F = C –φ+2
t, P, y
A
B
t, x 溶液（A+B）
加热
故双组分气液平衡物系的自由度为2，在t、p、y、x 4个变量
中，任意确定其中的两个变量，则物系的状态被唯一地确定,余 下的参数已不能任意选择。
一般精馏在恒压（p一定）下操作，物系只剩下1个自由度。 故：
精馏
汽油
煤油
柴油 原 油
润滑油
石蜡
沥青
三. 蒸馏的分类
二元蒸馏 根据被蒸馏的混合物的组分数，可分为：多元蒸馏
连续蒸馏 根据操作过程是否连续，可分为：间歇蒸馏
常压蒸馏 根据操作压力，可分为加压蒸馏
减压蒸馏
简单蒸馏 根据操作方式，可分为：平衡蒸馏
精馏 四、蒸馏操作的费用
主要费用：加热和冷却费用，即能耗大
汽相线
I点：tI=101.5℃；饱和汽体
G
F
J点：tJ=120℃；过热汽体
泡点线 液相线
t－x 或 y 图
杠杆定律： M液CH=M汽HD
注意：
①纯物质在一定压力下饱和温度称为沸 点，是一定值，且无泡点、露点之分；
化工原理第九章液体精馏
FiF Li V I Li VI
由恒摩尔假定，不同温度和组成的饱和液体焓i和汽 化潜热均相等。
20
联立上二式，得 定义：
L L I iF F I i
q
I iF分子：1kmol原料变成饱和蒸气所需的热 I i 分母：原料的摩尔汽化热
可得
L L qF
V V (1 q)F
q为加料热状态参数 q＝0，饱和气体（露点）；q＝0，饱和液体（泡点） q<0，过热蒸气；0<q<1，气液两相，q>1，冷液
不管加料板上状态如何，离开加料板的两相温度相
等，组成互为平衡。
V,I,ym
L,i,xm-1
物料衡算式
F,iF,xF
FxF V ym1 Lxm1 Vym Lxm 相平衡方程
ym f (xm )
3）精馏段和提馏段流量的关系
V’,I,ym+1
L’,i,xm
列加料板物料和热量衡算式
F LV LV
临界压强时，气液共存区 缩小，分离只能在一定范 围内进行，不能得到轻组 分的高纯度产品。
8
9.3 平衡蒸馏和简单蒸馏
D
9.3.1 平衡蒸馏
令W q, F
则D 1q F
物料衡算：F xF D y W x
F
F DW
xF
联立得：y q x xF q 1 q 1
热量衡算：忽略组成对比热影响，
2)对理想物系
A / B
pA / xA pB / xB
p
0 A
xA
/
xA
pB0 xB / xB
pA0
pB0
3)对物系相对挥发度 1和相差2 不大
m
1 2
(1
化工原理精馏PPT课件全
用饱和蒸气压表示的气液平衡关系
2）用相对挥发度表示 ☆挥发度定义
某组分在气相中的平衡分压与该组分在液相中
的摩尔分率之比
挥发度意义
vi
pi xi
某组分由液相挥发到气相中的趋势，是该组分 挥发性大小的标志
双组分理想溶液
vA
pA xA
pAo xA xA
pAo
vB
pB xB
pBo xB xB
pBo
☆相对挥发度定义
pA pyA
pB pyB p(1 yA )
p
o A
xA
pyA
yA
p
o A
xA
p
pBo xB pyB
yB
pBo xB p
yA
p
o A
x
A
p
xA
p pBo pAo pBo
yA
pAo p
p pBo pAo pBo
xA
p pBo pAo pBo
,
yA
pAo p
p pBo pAo pBo
解 (1)利用拉乌尔定律计算气液平衡数据
xA
p pBo pAo pBo
yA
p
o A
x
A
p
t/℃ x y
80.1 84 88 92 96 100 104 108 110.8 1.000 0.822 0.639 0.508 0.376 0.256 0.155 0.058 0.000 1.000 0.922 0.819 0.720 0.595 0.453 0.305 0.127 0.000
xF，y，x---原料液、气相、液相产品的组成，摩尔分数
y
1
F D
x
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整理PPT课件
18
§1.3 平衡蒸馏和简单蒸馏
1.3.1 平衡蒸馏（闪蒸）
操作过程：混合液
经加热器升温，使
温度高于分离器压
强下液体的沸点，
通过减压阀降压进
入分离器，此时过
热的液体混合物被
部分汽化得到分离
整理PPT课件
19
1．物料衡算
总物料： FDW
F，D，W---原料液、气相、液相产品摩尔流量,kmol/s
液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律
气相为理想气体，遵循道尔顿定律
整理PPT课件
5
气液平衡关系的表示法 1）用饱和蒸气压表示
拉乌尔定律：理想溶液气相中组分的分压等于纯组分 在该温度下的饱和蒸气压与其在溶液中摩尔分数乘积
pA pAo xA pBpB oxBpB o(1xA)
A:易挥发组分，沸点低组分
B:难挥发组分，沸整理P点PT课高件 组分
6
x: 液相中易挥发组分的摩尔分数； 1-x:难挥发组分的摩尔分数
y:气相中易挥发组分的摩尔分数； 1-y:难挥发组分的摩尔分数
整理PPT课件
7
溶液沸腾时，总压等于各组分的蒸气压之和
p pA pB
pA pAo xA
xA
p pBo pAo pBo
pBpB oxBpB o(1xA)
理想气体混合物服从道尔顿分压定律：
易挥发组分： FxFDyWx
xF，y，x---原料液、气相、液相产品的组成，摩尔分数
y 1D Fx D F xF
Wq,D1q yqxxF
FF
整理PPq T课 件1 q1
q：液化分率 20
2．热量衡算对Βιβλιοθήκη 热器热量衡算QFcp(TtF)
原料液减压进入分离器，物料放出的显热等于部分汽 化所需潜热
Fcp(Tte)(1q)Fr
pBoxB xB
pBo
☆相对挥发度定义
溶液中易挥发组分挥发度与难挥发组分挥发度之比
整理PPT课件
11
vA pA / xA
vB pB / xB
压强不高，气相遵循道尔顿分压定律
pyA/ xA yAxB
pyB / xB yBxA
理想溶液
vA
p
o A
v po B B 整理PPT课件
12
vA yA / yB
第五章 蒸 馏(distillation)
基本要求
1、掌握精馏原理和塔板数的计算 2、了解回流比对精馏操作的影响 3、了解精馏塔的基本结构和主要性能
重点
精馏原理、塔板数的计算；回流比对精馏的影响
难点
连续精馏的原理，传质的概念
整理PPT课件
1
§1.1 概 述
1．蒸 馏 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以实现分离的单元操作
用饱和蒸气压表示的气液平衡关系
整理PPT课件
9
2）用相对挥发度表示 ☆挥发度定义
某组分在气相中的平衡分压与该组分在液相中
的摩尔分率之比
挥发度意义
vi
pi xi
某组分由液相挥发到气相中的趋势，是该组分
挥发性大小的标志
整理PPT课件
10
双组分理想溶液
vA
pA xA
pAoxA xA
pAo
vB
pB xB
整理PPT课件
15
解 (1)利用拉乌尔定律计算气液平衡数据
xA
p
p
o B
p
o A
p
o B
yA
p
o A
x
A
p
t/℃ x y
80.1 84 88 92 96 100 104 108 110.8 1.000 0.822 0.639 0.508 0.376 0.256 0.155 0.058 0.000 1.000 0.922 0.819 0.720 0.595 0.453 0.305 0.127 0.000
采用普通的精馏方法分离
整理PPT课件
14
3. 两组分理想溶液的气液平衡相图
1）温度－组成（t-x-y）图
苯(A)和甲苯(B)的饱和蒸气压和温度关系如表， 试利用拉乌尔定律和相对挥发度分别计算苯-甲 苯混合液在总压101.33kPa下的气液平衡数据, 温度－组成图
t /℃ 80.1 84 88 92 96 100 104 108 110.8 pAo/ kPa 101.3 113.6 130 143.7 160.5 179.2 199.3 221.2 233.0 pBo/ kPa 39.3 44.4 50.6 57.6 65.7 74.5 83.3 93.9 101.3
传质（mass transfer）过程：物质在相间的 转移过程称为传质（分离）过程
常见传质过程：
蒸馏、吸收、萃取、干燥
整理PPT课件
2
2．蒸馏过程的分类
1．按蒸馏方式
简单蒸馏
平衡蒸馏
精馏
萃取精馏
特殊精馏
恒沸精馏
常压蒸馏
2．按操作压强 减压蒸馏
加压蒸馏 整理PPT课件
3
3．按待分离混合物中组分的数目： 双组分蒸馏
pA pyA
pAoxA pyA
yA
p
o A
x
A
p
pBpyBp(1yA)
pBoxB pyB
y 整理PPT课B件
p
o B
x
B
p
8
yA
p
o A
x
A
p
xA
p
p
o B
p
o A
p
o B
yA
pAo p
p pBo pAo pBo
xAppA o ppB oB o, yAppA o ppA o ppB oB o
多组分蒸馏
4．按操作流程： 间歇蒸馏：小规模生产，非定态操作
连续蒸馏：大规模，定态操作
本章讨论：常压下的两组分连续精馏
整理PPT课件
4
§1.2 两组分溶液的气液平衡
vapor-liquid phase equilibrium 1.2.1 双组分理想物系的气液平衡 理想物系：溶液中不同组分的分子间作用力和 相同组分的分子间作用力完全相等。液相为理 想溶液、气相为理想气体的混合物系
原料液离开加热器的温度
T
te
(1 q) r c 整理PPT课件p
21
1.3.2 简单蒸馏（微分蒸馏）
vB xA / xB
yB1yA ； xB1xA
vA yA/(1yA)
vB xA/(1xA)
yA
xA
1( 1)x 整理PPT课件
A
13
x
y
1 ( 1)x 气液平衡方程
对相对挥发度的理解
①α>1，表明A比B容易挥发，α越大，挥发度 差别越大，越容易分离。
②若α=1，y=x，说明气液相组成相同，不能
(2)利用相对挥发度计算气液平衡数据
求平均挥发度
整理PPT课件
16
t---y 线 ， 气 相 组 成与平衡温度之 间的关系。饱和 蒸气线，露点线
t---x 线 ， 液 相 组 成与平衡温度之 间的关系。饱和 液相线，泡点线
整理PPT课件
17
2）x-y 图
（1）y > x （2）平衡线 离对角线越远， 气液两相浓度 差越大，溶液 越易分离