化工原理第09章01.ppt

* 第九章 液体精馏 1 概述 1.1 蒸馏的目的 分离液体混合物 1.2 基本依据(原理) 液体中各组分挥发度的不同 恒定温度、压力，达到气液相平衡 A组分比B组分易挥发： A为轻组分,B为重组分， ， 或 汽相冷凝后，A的浓度高 —实现了部分分离 轻重组分是相对的： 苯、甲苯混合液中，甲苯为重组分； 甲苯、二甲苯混合液中，甲苯为轻组分 1.3 工业蒸馏过程 ①平衡蒸馏(闪蒸) ②简单蒸馏 ①②只能达到有限的分离 ③精馏 多次汽化多次冷凝，达到高纯度分离 例如，石油加工中，环丁砜抽提后得到芳烃 1.4 精馏操作的经济性 操作费用：加热沸腾、冷却冷凝 沸腾和冷凝的温度与操作压强有关 加压精馏：如空气分离；P↑,t↑,冷凝费用降低 真空精馏：P↓,t↓,如高沸点物质、热敏物质分离 2 双组分溶液的汽液相平衡 2.1 理想物系汽液相平衡 双组份汽液平衡的自由度 F = N – Φ + 2 组分数 相数 F=2, P, t 一定, 组成就定了 P, x 一定, t 就定了 如：苯-甲苯(101.3kPa下) 80.2℃ 110.6℃ 安托因方程 相平衡 fV = fL 理想物系 , 拉乌尔定律 , 归一条件 沸腾时 道尔顿分压定律 相平衡常数定义为 ∴ , 注意KA并非常数 ①泡点线(液相线) ②露点线(汽相线) ③y~x的近似表达式 挥发度 ， 相对挥发度α 相平衡方程 理想物系 在操作温度范围(纯A、纯B沸点)，若α变化不大，可取 α=1时，y = x，能否进行分离？ 操作压强对相对挥发度的影响 P↑ α ↓ 2.2 泡点计算： 2.3 露点计算： 为什么不用沸点来衡量挥发性？ 例：101.3kPa下，乙醇沸点：78.3℃ 水沸点：100℃ 2%乙醇的水溶液，蒸发后留水 98%乙醇的水溶液，蒸发后留乙醇 2.4 非理想溶液的汽液相平衡 强正偏差pAp0AxA， 出现最低恒沸物 注意温度高低的排序 强负偏差pAp0AxA ， 出现最高恒沸物 注意温度高低的排序 常用相平衡计算方法 PyA=p0AxAγA, PyB=p0BxBγB 活度系数γA, γB 范拉方程(A、B分子体积大小相差较大) A12和A21为模型参数 马古斯方程(A、B分子体积大小相差较小) lnγA=[A12+2(A21-A12)xA]x2B lnγB=[A21+2(A12-A21)xB]x2A A12和A21为模型参数 3 平衡蒸馏与简单蒸馏 3.1 平衡蒸馏(闪蒸) ①物料衡算 F=D+W Fxf=Dy+Wx 定义 ∴ W=qF , D=(1-q)F 杠杆定律 同时，y 与 x 满足相平衡 ②热量衡算 Q=FCp(T-t0) 节流后，显热→潜热 FCp(T-te)=(1-q)Fr 应加热至 3.2 简单蒸馏 非定态 y(t), x(t) Wx=ydW+(W-dW)(x-dx) 得 (y-x)dW=Wdx * * *