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关于成品塔回流方式探讨 　　摘要: 本文充分运用理想气体、理想液体、拉乌尔定律,道尔顿分压定律以及相平衡、相图、相律等有关基础理论知识,深刻的剖析了精馏的理论依据和实质。对精馏理论的发展和完善作了一次有意义的探索和实践。 　　关键词:回流探讨 汽液平衡 相律 理想溶液和气体 　　 　　一、前言 　　人们对精馏的认识是比较深刻的,有关精馏的理论也比较系统。在此基础上,广大科技工作者和工程技术人员对精馏设备、工艺路线及工艺条件等进行了进一步的研究和探索,设计出了许多既经济又高效的精馏设备和工艺路线。但在开发过程中,难免有不完善之处;现就精馏原理和实质进行论述,以进一步探索和完善精馏理论。 　　精馏作为分离液相混合物的一种常用方法,作为一种相平衡分离过程,其重要的理论基础就是汽-液相平衡原理。 　　相:是指系统中具有完全相同的物理性质和化学组成的均匀部分。在不同的相之间,有着明显的分界面,可以用机械的方法将两相分开。 　　相平衡:是指如果有两个或两个以上的相共存,若在长时间中宏观上没有任何变化,即没有任何物质在相间传递,换句话讲,当体系的性质不随时间而变的相状态叫相平衡状态,简称相平衡。 　　相平衡状态是相对的、动态的和有条件的,真正的相平衡状态是达不到的,一般情况下,当以现有的检测手段测不出体系的性质有所变化时,就认为体系已经达到了相平衡状态。 　　相律:表示的是相平衡体系中组分数、相数和平衡条件之间的关系的规律。其内容为:自由度(F)等于组分数(N)减去相数(E)和化学反应数(R)再加2,即: 　　F=N-E-R+2 　　自由度是指相平衡系统的强度性质中独立变数的数目。 　　相律是各种相平衡系统普遍遵守的定律,在相平衡系统中,各个相之间之所以能共存并达到相平衡,关键在于具备一定的条件,条件一变,原有的平衡就被破坏,并在新的条件下建立新的平衡。 　　理想溶液:是人们为了研究问题的方便而假想的一种溶液模型。真正的理想溶液是不存在的,但在某些条件下,有些溶液近似于理想溶液,可按理想溶液进行推导和讨论。 　　理想溶液的定义: 　　(1)各组分的分子体积相同,分子间吸引力也相同; ??　(2)分子间不发生化学反应。 　　理想溶液具有如下特征: 　　(1)其蒸汽压遵守拉乌尔定律: 　　Pi=P.xi 　　(2)各组分混合时,有体积加和性,即溶液的体积等于各组分混合前体积之和,不多也不少。 　　(3)各组分混合时,无热效应。 　　 理想气体:是人们为了研究问题的方便而假设的一种气体模型,真正的理想气体是不存在的,但在某些条件下的气体近似于理想气体,可按理想气体进行推导和讨论。 　　理想气体的定义: 　　分子间无相互作用;分子本身无大小。 　　理想气体遵守道尔顿分压定律:混合气体的总压等于各组分分压之和。 　　P=∑Pi 　　分压是指某组分在系统温度下单独占有总体积时所具有的压力,叫该组分的分压,即: 　　Pi=ni .R.T/V 　　精馏是以相平衡为基础理论的工程。相、相平衡、相律、相图以及有关的理想溶液、理想气体、拉乌尔定律、道尔顿分压定律等有关知识是我们认识精馏的根本依据,人们也正是充分运用这些理论知识,才逐步的对精馏有了比较深刻的认识。 　　由于各种具体情况不同,很多精馏装置的回流方式多有不同,有的装置为了稳定某些参数,将塔顶回流设计为可变动量。这对精馏操作和稳定产品质量是相当不利的。现从理论上论证“塔顶回流的稳定”是塔平稳运行和保证产品质量稳定的必要条件。下面就以二元理想溶液的汽-液相平衡的有关理论知识对其进行讨论和论证。 　　二、汽-液相平衡是精馏的理论基础 　　设A为轻组分,B为重组分。则根据拉乌尔定律: 　　PA=PA0 .xA ----------- (1) 　　PB=PB 0 .xB ----------- (2) 　　其中:PA、PB分别为溶液中组分A和B的蒸汽分压。 　　 PA0、PB 0分别为纯A和纯B的饱和蒸汽压。 　　xA、xB分别为溶液中组分A和B的摩尔分率。 　　再根据道尔顿分压定律:混合气体的总压等于各组分分压之和得: 　　P=PA+PB ------------------ (3) 　　其分压就是指各组分在系统温度下单独占有总体积时所具有的压力,即: 　　Pi=ni .R.T/V ------------ (4) 　　因为,P=n.R.T/V ------------- (5) 　　则(4)除以(5)得: 　　Pi/P=ni/n=yi ----------- (6) 　　其中y 为组分i的摩尔分数。 　　由(6)可知:yA =PA/PyB =PB/P 　　则:yA =PA/P=(PA0/P)xA ------