第十章蒸馏,2013技术分析.ppt

第十章 蒸馏Distillation 10.0 蒸馏定义及分类 1.蒸馏定义 利用液相各组分挥发度volatility的差异分离液体混合物。 （沸点、饱和蒸汽压） 沸点低，蒸气压大——易挥发、轻组分A 汽相 沸点高，蒸气压小——难挥发、重组分B 液相 与吸收差别：不加分离剂，是能量分离～～能耗大 分离液相均相混合物 部分冷凝-汽化，一次接触只能有限分离 2.蒸馏分类 10.0 蒸馏定义及分类 Content 10.1 汽液平衡 Phase Equilibrium 10.1.1 理想溶液 Ideal Liquid 相律the phase law，自由度degree of freedom F=C组分数-Φ相数+2=2-2+2=2 相关变量：T、P、汽相组成y、液相组成x 1.理想溶液： 溶液各组分在全浓度范围内满足拉乌尔定律 10.1.1 理想溶液 Ideal Liquid 微观原因：物质间分子相互作用力差异大小 →→理想溶液多为物性相似，分子大小相近的物系 2.理想物系 液相为理想溶液，汽相为理想气体(～道尔顿分压定律)。 3.相平衡关系 Phase Equilibrium 10.1.1 理想溶液 Ideal Liquid ★☆★与吸收不同：非恒温操作，温度随组成而变 P一定，x-t ——泡点方程(bubble point, tb) y-t ——露点方程(dew point, td) 10.1 汽液平衡 Phase Equilibrium 1. t-x-y图 (温度-组成图) 10.1.2 平衡相图 Phase Chart B A 两相区 汽相区 液相区 杠杆定律：力?力臂 = 常数 即：液相量?L1=汽相量?L2 两相区才能实现分离 xyF，yyF 一次冷凝只能一定程度分离 过热蒸汽区 superheated vapor 两相区 vapor-liquid (过)冷液区 subcooled liquid 2. x-y图 Equilibrium Curve 10.1.2 平衡相图 Phase Chart 一般yx(高于对角线)； 各点代表的温度不同； 越偏离对角线，越利于蒸馏； 总压对曲线影响不大； 两线相交，形成恒沸物 10.1 汽液平衡 Phase Equilibrium 10.1.3 挥发度与相对挥发度 1. 挥发度 volatility，υ 纯物质： 理想溶液： 二元物系中： 非理想溶液： 蒸汽压↑，沸点↓，愈易挥发，υ↑ 挥发度随温度变化，使用不方便 反映的是挥发度绝对值大小，而非两组分挥发度差异 10.1.3 挥发度与相对挥发度 2. 相对挥发度 relative volatility，α 定义式： 理想溶液： 二元物系中： ?对温度的变化比挥发度随温度的变化小得多 ☆ 理想物系， ?～常数，使用更方便简单 ?↑，两组分沸点相差↑，利于蒸馏，平衡线远离对角线 ?=1？平衡线？ α：衡量蒸馏分离某物系难易程度的标志 10.1.3 挥发度与相对挥发度 10.1 汽液平衡 Phase Equilibrium 与拉乌尔定律有偏差的溶液～～非理想溶液 10.1.4 非理想溶液 Non-ideal ~ 非理想物系：①液相属非理想溶液；②气相属非理想气体 1. 正偏差溶液 蒸汽压偏大，沸点偏低 如甲醇-水、乙醇-水，苯-乙醇等，较多 2. 最大正偏差溶液——恒沸物 azeotrope 排斥作用严重时，最大蒸汽压，最低恒沸点。 实例：苯-乙醇，tm=68.3℃，xm=0.55；乙醇-水，tm=78.2℃，xm=0.894 10.1.4 非理想溶液 Non-ideal ~ 10.1.4 非理想溶液 Non-ideal ~ 3. 负偏差溶液 蒸汽压偏小，沸点偏高 如硝酸-水、氯仿-丙酮等 4. 最大负偏差溶液——恒沸物 azeotrope 吸引作用严重时，最小蒸汽压，最高恒沸点。 实例：硝酸-水，tm=122℃，xm=0.38；氯仿-丙酮，tm=64.5℃，xm=0.65 10.1.4 非理想溶液 Non-ideal ~ 讨论： ⑴非理想溶液α≠常数，υ≠pi0，不一定有恒沸点； ⑵恒沸点会随总压P而变，恒沸物需用特殊蒸馏分离； 10.1.4 非理想溶液 Non-ideal ~ 5. 总压对相平衡的影响 P↑，泡点↑、α↓，不利分离。且P PA,临界时，两相区缩小，得不到高纯度的A。 理论上，改变P可分离恒沸物，实际使用时应考虑经济合理性与操作可能性。 10.1.4