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

平衡蒸餾（閃蒸）：連續定態簡單蒸餾：間歇注意：蒸餾只能達到有限程度的提濃。第三頁，共三十七頁，2022年，8月28日四、蒸餾過程實施加熱，使混合液部分汽化；再冷凝，達到部分程度的提濃五、蒸餾操作費用和操作壓強操作費用：加熱費用和冷卻費用加壓蒸餾：冷凝溫度，免用冷凍劑減壓蒸餾：沸點，免用高溫載熱體第四頁，共三十七頁，2022年，8月28日第二節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的自由度相律現，，平衡物系涉及的參數有：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應關系氣、液相組成之間一一對應關系第五頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、液相組成與溫度（泡點）關系式理想溶液:沸騰時：與的關系可由Antoine方程表示：第六頁，共三十七頁，2022年，8月28日三、氣液兩相平衡組成間的關系式平衡常數四、氣相組成與溫度（露點）關系式第七頁，共三十七頁，2022年，8月28日五、圖和圖第八頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、相平衡曲線的近似式討論：（1）對理想物系，隨溫度變化很小（2）是判別分離難易程度的標志。大易分離；小不易分離；，不能用蒸餾方法分離第九頁，共三十七頁，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：

：活度系數

稱正偏差系統，稱負偏差系統當總壓不太高時有：第十頁，共三十七頁，2022年，8月28日當偏差達到一定程度時，會形成恒沸物在恒沸組成時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，共三十七頁，2022年，8月28日二、非理想氣體三、總壓對相平衡的影響對同一物系，蒸餾的壓強增高，泡點升高，相對揮發度減小，分離困難。第十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日第三節平衡蒸餾和簡單蒸餾3-1、平衡蒸餾一、物料衡算第十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、熱量衡算加熱爐的熱流量：節流減壓后：料液加熱溫度：三、過程特征方程式：相平衡方程：理想溶液泡點方程：第十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日四、過程計算給定氣化率聯立方程可得氣液相組成第十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日3-2簡單蒸餾一、過程數學描述對微元時間做易揮發組分的物料衡算：略去二階無窮小量，則：積分得：相平衡方程式：第十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、過程計算

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，共三十七頁，2022年，8月28日例題：如相同，且平衡蒸餾所得液相組成與簡單蒸餾終了的液相組成相同，試比較簡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，共三十七頁，2022年，8月28日第四節精餾4-1精餾過程一、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，共三十七頁，2022年，8月28日精餾與蒸餾的區別：回流回流目的：產生不平衡兩相，造成傳質的條件回流必須解決的問題：（1）必須造成有利的傳質方向

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

物料衡算：設塔無限高，成平衡，即無須上升蒸汽全部做回流由以上分析可知：精餾過程的基礎依然是組分揮發度的差異第二十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、全塔物料衡算，（1）已規定，則亦隨之而定（2）規定，則亦隨之而定另：，不宜過大第二十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日三、回流比與精餾的能耗精餾段：相當于吸收過程，液氣比，有利于塔頂產品提純。回流比，若分離要求一定，加熱速率，冷凝量，能耗。提餾段：相當于解吸過程，氣液比，有利于塔底產品提純，即增大塔釜加熱速率結論：有利于精餾；但能耗第二十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日4-2精餾過程數學描述的基本方法4-3塔板上過程的數學描述一、單塊塔板的物料衡算（非加料板）第二十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、單塊塔板熱量衡算及簡化（非加料扳）對飽和蒸汽：簡化：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、熱量衡算聯列，可得：第二十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日，以上稱恒摩爾流假定，即：在精餾塔內沒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）沸點相差較小（2）汽化潛熱相近第二十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日三、塔板傳質過程的簡化理論板：氣液兩相充分混合，傳質、傳熱阻力為零。過程特征方程：板效率：表達實際板和理論板的差異第二十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日理論板與分離要求、相平衡關系、塔內氣液兩相流率比有關，反映了分離的難易程度。板效率與物性、流動情況、設備結構有關，反映了設備分離性能的優劣。第二十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日四、加料板過程分析（1）加料的熱狀態（2）理論加料板不論進入加料板物流的組成、熱狀態及接觸方式如何，離開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，共三十七頁，2022年，8月28日（3）精餾段與提餾段兩相流量關系總物料衡算：熱量衡算：聯立以上兩式：令：第三十頁，共三十七頁，2022年，8月28日：加料熱狀態參數，大小等于每加入1kmol原料使提餾段液體所增加的kmol數。五種加料熱狀態：：飽和蒸汽進料：氣液混合物進料：泡點進料：冷液進料：過熱蒸汽進料第三十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日五、精餾塔內的摩爾流率塔頂設全凝器、泡點回流：精餾段：提餾段：塔頂全凝器的熱負荷：塔釜熱負荷：第三十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日4-4精餾塔的操作方程一、精餾段操作線方程對控制體作物料衡算：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系受上式約束。第三十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、提餾段操作線方