化工原理課件第九章第一頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日2、蒸餾依據(jù)混合物中各組分揮發(fā)度的差異若易揮發(fā)組分；難揮發(fā)組分則或即由此可知：易揮發(fā)組分在氣相中增濃難揮發(fā)組分在液相中增濃3、相對(duì)揮發(fā)度的定義第二頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日三、工業(yè)蒸餾過(guò)程

平衡蒸餾（閃蒸）：連續(xù)定態(tài)簡(jiǎn)單蒸餾：間歇注意：蒸餾只能達(dá)到有限程度的提濃。第三頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日四、蒸餾過(guò)程實(shí)施加熱，使混合液部分汽化；再冷凝，達(dá)到部分程度的提濃五、蒸餾操作費(fèi)用和操作壓強(qiáng)操作費(fèi)用：加熱費(fèi)用和冷卻費(fèi)用加壓蒸餾：冷凝溫度，免用冷凍劑減壓蒸餾：沸點(diǎn)，免用高溫載熱體第四頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)雙組分溶液的氣液相平衡2-1、理想物系的氣液相平衡理想物系：液相為理想溶液，服從拉烏爾定律氣相為理想氣體，服從理想氣體定律一、汽液兩相平衡共存時(shí)的自由度相律現(xiàn)，，平衡物系涉及的參數(shù)有：且蒸餾中是選定的故在恒壓下雙組分平衡物系中存在：液相（或氣相）組成與溫度間一一對(duì)應(yīng)關(guān)系氣、液相組成之間一一對(duì)應(yīng)關(guān)系第五頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日二、液相組成與溫度（泡點(diǎn)）關(guān)系式理想溶液:沸騰時(shí)：與的關(guān)系可由Antoine方程表示：第六頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日三、氣液兩相平衡組成間的關(guān)系式平衡常數(shù)四、氣相組成與溫度（露點(diǎn)）關(guān)系式第七頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日五、圖和圖第八頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日六、相平衡曲線(xiàn)的近似式討論：（1）對(duì)理想物系，隨溫度變化很小（2）是判別分離難易程度的標(biāo)志。大易分離；小不易分離；，不能用蒸餾方法分離第九頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日2-2非理想物系的氣液相平衡非理想物系：液相屬非理想溶液氣相屬非理想氣體一、非理想溶液非理想溶液不再遵循烏拉爾定律，此時(shí)：

：活度系數(shù)

稱(chēng)正偏差系統(tǒng)，稱(chēng)負(fù)偏差系統(tǒng)當(dāng)總壓不太高時(shí)有：第十頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)偏差達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)形成恒沸物在恒沸組成時(shí)氣液兩相的組成相同，因此不能用一般的蒸餾方法將恒沸物中兩組分分離。第十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日二、非理想氣體三、總壓對(duì)相平衡的影響對(duì)同一物系，蒸餾的壓強(qiáng)增高，泡點(diǎn)升高，相對(duì)揮發(fā)度減小，分離困難。第十二頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)平衡蒸餾和簡(jiǎn)單蒸餾3-1、平衡蒸餾一、物料衡算第十三頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日二、熱量衡算加熱爐的熱流量：節(jié)流減壓后：料液加熱溫度：三、過(guò)程特征方程式：相平衡方程：理想溶液泡點(diǎn)方程：第十四頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日四、過(guò)程計(jì)算給定氣化率聯(lián)立方程可得氣液相組成第十五頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日3-2簡(jiǎn)單蒸餾一、過(guò)程數(shù)學(xué)描述對(duì)微元時(shí)間做易揮發(fā)組分的物料衡算：略去二階無(wú)窮小量，則：積分得：相平衡方程式：第十六頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日二、過(guò)程計(jì)算

理想溶液：代入物料衡算式中積分可得：餾出液平均組成第十七頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日例題：如相同，且平衡蒸餾所得液相組成與簡(jiǎn)單蒸餾終了的液相組成相同，試比較簡(jiǎn)單蒸餾所得汽相濃度和平衡蒸餾所得汽相濃度的大小第十八頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)精餾4-1精餾過(guò)程一、精餾原理精餾段：除去重組分，完成上升蒸汽的精制。提餾段：脫除輕組分，完成下降液體中重組分的提濃。

可將雙組分混合物高純度地分離為輕重兩組分。

第十九頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日精餾與蒸餾的區(qū)別：回流回流目的：產(chǎn)生不平衡兩相，造成傳質(zhì)的條件回流必須解決的問(wèn)題：（1）必須造成有利的傳質(zhì)方向

塔頂全凝器相平衡關(guān)系輕組分向氣相轉(zhuǎn)移，重組分向液相轉(zhuǎn)移。第二十頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（2）回流量必須只是產(chǎn)品的一部分

物料衡算：設(shè)塔無(wú)限高，成平衡，即無(wú)須上升蒸汽全部做回流由以上分析可知：精餾過(guò)程的基礎(chǔ)依然是組分揮發(fā)度的差異第二十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日二、全塔物料衡算，（1）已規(guī)定，則亦隨之而定（2）規(guī)定，則亦隨之而定另：，不宜過(guò)大第二十二頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日三、回流比與精餾的能耗精餾段：相當(dāng)于吸收過(guò)程，液氣比，有利于塔頂產(chǎn)品提純。回流比，若分離要求一定，加熱速率，冷凝量，能耗。提餾段：相當(dāng)于解吸過(guò)程，氣液比，有利于塔底產(chǎn)品提純，即增大塔釜加熱速率結(jié)論：有利于精餾；但能耗第二十三頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日4-2精餾過(guò)程數(shù)學(xué)描述的基本方法4-3塔板上過(guò)程的數(shù)學(xué)描述一、單塊塔板的物料衡算（非加料板）第二十四頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日二、單塊塔板熱量衡算及簡(jiǎn)化（非加料扳）對(duì)飽和蒸汽：簡(jiǎn)化：忽略溫度與組成所引起的飽和液體焓及汽化潛熱化的差別，即則物料衡算、熱量衡算聯(lián)列，可得：第二十五頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日，以上稱(chēng)恒摩爾流假定，即：在精餾塔內(nèi)沒(méi)有加料和出料的任一塔段中，各板上升的蒸汽量、下降的液體量相等。：精餾段氣液流量：提餾段氣液流量恒摩爾流假定的條件是：（1）沸點(diǎn)相差較小（2）汽化潛熱相近第二十六頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日三、塔板傳質(zhì)過(guò)程的簡(jiǎn)化理論板：氣液兩相充分混合，傳質(zhì)、傳熱阻力為零。過(guò)程特征方程：板效率：表達(dá)實(shí)際板和理論板的差異第二十七頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日理論板與分離要求、相平衡關(guān)系、塔內(nèi)氣液兩相流率比有關(guān)，反映了分離的難易程度。板效率與物性、流動(dòng)情況、設(shè)備結(jié)構(gòu)有關(guān)，反映了設(shè)備分離性能的優(yōu)劣。第二十八頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日四、加料板過(guò)程分析（1）加料的熱狀態(tài)（2）理論加料板不論進(jìn)入加料板物流的組成、熱狀態(tài)及接觸方式如何，離開(kāi)加料板的氣液兩相溫度相等，組成互為平衡。物料衡算式：相平衡方程：第二十九頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（3）精餾段與提餾段兩相流量關(guān)系總物料衡算：熱量衡算：聯(lián)立以上兩式：令：第三十頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日：加料熱狀態(tài)參數(shù)，大小等于每加入1kmol原料使提餾段液體所增加的kmol數(shù)。五種加料熱狀態(tài)：：飽和蒸汽進(jìn)料：氣液混合物進(jìn)料：泡點(diǎn)進(jìn)料：冷液進(jìn)料：過(guò)熱蒸汽進(jìn)料第三十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日五、精餾塔內(nèi)的摩爾流率塔頂設(shè)全凝器、泡點(diǎn)回流：精餾段：提餾段：塔頂全凝器的熱負(fù)荷：塔釜熱負(fù)荷：第三十二頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日4-4精餾塔的操作方程一、精餾段操作線(xiàn)方程對(duì)控制體作物料衡算：精餾段任意兩塔板之間，上升蒸氣組成與下降液體組成的關(guān)系受上式約束。第三十三頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日二、提餾段操作線(xiàn)方