化工原理9.1液体的精馏-1课件.ppt

* * 分离气体混合物采用什么操作？ 分离液体混合物采用什么操作？ 引 言 液—液均相分离技术 如稀硫酸的浓缩 加热使某一组分气化 蒸发 过程特征和实例 分离依据 技术 含水乙醇脱水制无水乙醇、海水淡化 超(微)滤、反渗透、电渗析等 膜分离 如润滑油冷冻析腊 混合液深冷使某些组分结晶析出 冷冻析晶 在萃取器中形成萃取相和萃余相。如用二甲基亚砜萃取催化重整的含芳烃的油品 用液体萃取剂选择性地溶解某些组分 萃取 易挥发组分受热时较多地气化，传热与传质同时发生 同一设备内进行多次的换热传质，分离纯度高。如丁烯—丁烷的精馏分离 组分间挥发性的差异 组分间挥发性的差异，并辅以多次部分气化和冷凝（包括气体液化后的精馏分离） 蒸馏 精馏 蒸馏(distillation)是利用物系在发生相变过程中组分间挥发性的 差异，将液体混合物中各组分分离的操作。 蒸馏的方式：蒸馏是统称，包括简单蒸馏(simple distillation)、 平衡蒸馏(equilibrium distillation)、精馏等。 根据分离程度的不 同,蒸馏所得的产物 具有一定沸点范围的馏分(distillation cut) 纯(接近于纯)的单独组分 9.1 液体的精馏(rectification,rectify) 液—液均相体系分离技术之一。 精馏：是在同一设备中，使液相进行多次部分气化，气相进行多次部分冷凝以分离液体混合物的操作。 按照操作压力可分为：常压精馏、减压精馏和加压精馏。 按照操作是否连续可分为：连续精馏、间歇精馏。 按照原料中所含组分的多少可分为：双组分精馏、多组分精馏。 一、精馏原理（两组分互溶体系的气液平衡关系） 精馏的依据： 组分间挥发性的差异 用气液平衡关系表达 ★ 理想的两组分互溶体系： 理想溶液：当互溶物质的化学结构及其性质都非常相近时， 由它们组成的溶液可以看作理想溶液(ideal solution)。如苯—甲苯，甲醇—乙醇体系 拉乌尔(Raoult)定律:在一定的温度下,理想溶液上方各组分的 饱和分压p与溶液中各组分的摩尔分数x成正比： pi*——当时温度下该纯组分的饱和蒸气压。 （气液平衡关系） 理想的两组分互溶体系 理想的两组分互溶体系 易挥发组分 A 难挥发组分 B 泡点方程 ：(t ~ xA) 根据道尔顿分压定律: 露点方程：(t ~ yA) 易挥发组分的含量（mol%）x，y A (纯易挥发组分) （纯难挥发组分） B 0 t—x—y相图表示的相平衡关系 1.0 液相 气相 气液共存 露点曲线 t～y 泡点曲线 t～x x—y相图表示的相平衡关系 x/（mol）% 0 1 1 辅助线 y=x 气液平衡线 y/（mol）% 两组分相对挥发度越大，平衡线离对角线越远。 理想溶液气液平衡关系： or 挥发度、相对挥发度 挥发度： 相对挥发度： pA*和pB*随温度升高而显著增大，但对理想体系，两者的比值变化不大，即相对挥发度可认为接近于一常数。 根据道尔顿分压定律： ∵同温度下，pA*pB*，即?1 非理想的两组分互溶体系 ※ 对拉乌尔定律有正偏差： 溶液中相异分子的排斥力大于相同分子的排斥力，使真实溶液比相同组成的理想溶液在同条件下有较高的蒸气压。 在特殊条件下出现最低恒沸点。 非理想的两组分互溶体系 ※ 对拉乌尔定律有负偏差： 溶液中相异分子的吸引力大于相同分子的吸引力，使真实溶液比相同组成的理想溶液在同一条件下有较低的蒸气压。 在特殊条件下出现最高恒沸点。 说明： 具有较大偏差的非理想溶液，可能具有恒沸点 在恒沸点处, α=1，故一般蒸馏方法不能使两组分分离 恒沸点随压力的变化而变化 压力对气液平衡的影响 ◆ 压力降低，体系的相对挥发度增大。 ◆ 物质的相对分子质量越大，相同的减压下 所引起的沸点降低的值越大。 nF, zF nD3, xD3 nD1, xD1 nD2, xD2 nW2, x2 简单蒸馏