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第六章 蒸馏 第一节 概述 蒸馏是分离均相液体混合物的典型单元操作之一,广泛应用于化工、石油、医药、食品、酿酒及环保等领域。 6-1-1 蒸馏操作在化工生产中的应用 化工生产中所处理的原料、中间产物、粗产品等几乎都是混合物，而且大部分是均相物系。为进一步加工和使用，常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。 例如，加热乙醇水溶液，使之部分汽化，由于乙醇的沸点较水低，即其挥发度较水高，故汽化出来的蒸汽中，乙醇的组成（即浓度），必然比原来溶液的要高。若将汽化的蒸汽全部冷凝，则可得到乙醇含量较高的冷凝液，从而使乙醇和水得到初步分离。通常，将沸点低的组分称为易挥发组分，沸点高的组分称为难挥发组分。多次进行部分气化或部分冷凝以后，最终可以在气相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分。这就叫精馏。 6-1-2 蒸馏操作的依据 液体均具有挥发而成为蒸气的能力，但不同的液体在一定温度下的挥发能力各不相同，因此，将液体混合物部分汽化后，通常其中某组分在气相中的摩尔分数与该组分在液相中的摩尔分数不同。 蒸馏操作中，将挥发能力强的组分称为易挥发组分或轻组分；将挥发能力弱的组分称为难挥发组分或重组分。 蒸馏操作就是借助液体混合物中各组分挥发性的差异，进行气化、冷凝分离液相混合物的化工单元操作。由于这种操作过程是物质在相间的转移过程，因此蒸馏操作属于传质过程。 6-1-3 蒸馏过程的分类 蒸馏操作的分类方法有很多种，可按照按 操作流程、操作压强、蒸馏方式等分类。 第二节 双组分物系的气液相平衡 均相液体混合物中，根据各组分彼此对蒸汽压的影响规律不同，可以分为理想和非理想物系。 6-2-1 理想物系的气液相平衡 理想物系中液相为理想溶液，遵循拉乌尔定 律；气相为理想气体，遵循道尔顿分压定律。 一、相律 相律是描述相平衡的基本规律，表示平衡体 系中的自由度数、相数及独立组分数的关系： F=C－Φ+2 式中：F－自由度数； C－独立组分数； Φ－相数。 二、 气液相平衡的函数关系 根据拉乌尔定律 pA = pAoxA pB = pBoxB P = pA + pB = pAoxA + pBoxB ??? ????????? P = pAoxA + pBo(1-xA) 得到泡点方程式 ： 根据道尔顿分压定律 pA = p yA pB= P yB 和pA = pAoxA联立得到露点方程式 ： 三、气液相平衡相图 1、温度-组成（t-x-y）图 用于表示总压一定时的混合液在不同温度下的 气-液相平衡组成（均以易挥发组分表示）。图中 以温度为纵坐标，气-液相组成为横坐标，图中两 条线分别为饱和液体线和饱和蒸气线。两条线将图 分为三个区：饱和液体线以下的区域为液相区；饱 和蒸气线上方的区域为过热蒸气区；二曲线包围的 区域为气液共存区。 2、气-液相组成（y-x）图 6-2-2 非理想物系的气液相平衡 实际生产中所遇到的大多数物系为非理想物系， 根据具体情况，非理想物系又分为：①液相属非理 想溶液，气相属理想气体；②液相属理想溶液，气 相属非理想气体两大类。③液相属非理想溶液，气 相属非理想气体； 溶液的非理想性来源于异种分子之间的作用力 不同于同种分子间的作用力，其表现是溶液中各组 分的平衡蒸汽压偏离拉乌尔定律。此偏差可以是正 偏差，也可以是负偏差，实际溶液尤以正偏差居多。 6-2-3 挥发度及相对挥发度 一、 挥发度 挥发度可用蒸气分压和与之平衡的液相 中的摩尔分数之比来表示，溶液中A组分的挥 发度为 ： 对于理想溶液： 二、 相对挥发度 相对挥发度可用易挥发组分的挥发度与难挥 发组分的挥发度之比表示： 对双组分混合液，总压不太高时： 可得到相平衡方程式 第三节 简单蒸馏和平衡蒸馏 一、简单蒸馏流程特点 简单蒸馏是将原料液一次加入蒸馏釜中，在恒压下加热使之部分汽化，产生的蒸气进入冷凝器中冷凝，随着过程的