化工原理液体蒸馏.docx

第六章液体蒸馆 概述第一节 蒸憎概述§6.1.1/ 蒸镭分离的依据 蒸镉是分离液相混合物的典型单元操 作。蒸镭操作是将液体混合物部分汽化，利用其中组分挥发度不同的特性（挥发 度差异）而达到分离的Ll的。YaxaXa Xao 度差异）而达到分离的Ll的。 Yaxa Xa Xao 气相混合物丹 液相混台物冷 部分 液体混合物 汽化 二元或多元系 组分A+B（C...）非AmoIfMc?xA 组分摩尔分率Λ0 A组分易挥发，称之为易挥发组分，也叫做轻组分；B为难挥发组分，也叫重组 分。 需注意的是，汽相中仍可能有B等组分，不是纯A,因为轻、重组分都具挥发性， 只是A较B易挥发罢了；同样液相中仍可能有A,而不是纯B。故组分在汽、液 相中重新分酉ι? 在实验室里的蒸镭操作是这样的，将液体混合物（原料液）置于蒸憎瓶中，蒸係 实验装置如图示。为防止暴沸在瓶中加入儿片瓷片，瓶中液体量以不超过其体积 的2/3为宜，接下来加热蒸镭瓶使液体部分汽化，产生的蒸汽经过套管冷凝器时 被全部冷凝为液体，冷凝液被称为镭出液。得到的懈出液中轻组分的浓度必大于 瓶中液相中的浓度X,即yx且yx , X〈x。SA.“同学已做过的是Et-0H+H液体 （酒精）的蒸憎实验。，甲苯体系+或是苯 0：热水如果将得到的憎出液作为原料液逐次重复上述蒸憎实验，则镭岀液中轻组分的浓 度y将逐次▲提高，即镭出液的品质逐次提高，但数量逐次减小（少而精）。同时 应该看到蒸憎过程中伴有液体沸腾和蒸汽冷凝过程，所以为了要得到高纯度的镭 出液必需消耗热量。 0： 热水 工业蒸懈过程 匸业上最为简单的蒸憎过程是平衡蒸憎与简单蒸憎。 f 4∣WL-JD f 4∣W L-JD無#,-羊近乂: 1-勺■仁 4一「∣rq 平衡蒸憎乂称闪蒸，是一个连续定态过程,流程如左图。原料连续的进入加热炉， 在炉内被加热至一定温度，然后经节流阀减压至预定压强。山于压强的突然降低, 过热液体发生自蒸发，液体部分汽化。汽、液两相在分离器中分开，汽相为顶部 产物,其中易挥发组分较为富集;液相为底部产物,其中难挥发组分获得了增浓。 在平衡蒸懈过程中，各参数维持恒定不变。 2简单蒸懈 简单分命是一个间歇操作过程，是非定态过程。流程如下: Pl单热饰 ∣~X≡?: S—?rΛ a： 产話弓■ 将一批原料液加入蒸t?釜中，在恒压下加热至沸腾，使液体不断汽化，产生的 蒸汽冷凝后为顶部产物，其中易挥发组分较为富集。 在蒸憎过程中，釜内液体的易挥发组分浓度不断下降，蒸汽中的易挥发组分浓度 相应地随之降低。因此，顶产品通常分槽收集，最终釜液一次排出。 3 ?精憾 山上述可看到，平衡蒸憎，简单蒸镭都只能达到有限程度的轻、重组分分离，不 能满足高纯度分离的要求。如何根据组分挥发性差异开发一个过程，以实现高纯 度的分离是蒸镭方法能否广泛应用的核心问题，为此提出了精镭过程。 本章在简单介绍平衡蒸镭与简单蒸镭后，将着重讨论混合液的精镭过程。 蒸憎操作的费用和操作压强 设备费（蒸憎釜或精憎塔及其它辅助设备费）1.蒸镭费用（加热和冷却费等） 操作费 操作压强2.蒸憎操作中液体沸腾温度与蒸汽冷凝温度均与操作压强有关。 一般情况；一一常压 ——操作压强加压 用于常压下为气体混合物体系，如精镭法分离空气；用 于常压下沸点高且乂是热敬性的混合物系。一一减压 本章限于讨论二组分体系（二元体系）的蒸憎过程，至于多组分蒸憎可参阅其 它书籍。第二节 双组分溶液的汽液相平 衡 §6.2.1、理想物系的汽液相平衡 平衡蒸憎与简单蒸憎中都存在着汽液两相共存的物系。 在平衡蒸镭中汽液两相充分接触后再进行分离，可以近似认为两相已达到平衡状 态。 在简单蒸憎中汽体自沸腾液体中产生，也可近似认为两相处于平衡状态。 所以，蒸镭过程都涉及到两相共存的平衡物系。? 一、汽液两相平衡共存的自山度 PJT ABAB ABAB 物系中共有四个变量P、T、y、X F 二 C-p+2 二 2-2+2 二 2 所以四个变量中只有两个独立变量。而蒸憎过程的操作压强是恒定不变的。P- 定，则F二1,即T、X、y中只有一个独立变量了。若T 一定，则X、y随之而定； 若X或y —定，则T (y)或T (x)也随之而定。 图中恒压下双组分平衡物系中必存在着： 液相(或汽相)组成与温度间的一一对应关系，T-x(y)关系。 汽、液相组成之间的一一对应关系，y?X关系。 二、双组分理想物系的T?X关系式(泡点一一液相组成关系式)液相为理想 溶液I.S.,服从拉乌尔定律； 理想物系微观Micro： g=g=g,宏观Macro： ΔH=0; ΔV=0 汽相为理想气体 G.,服从理想气体定律或道尔顿分压定律。 根据拉乌尔定律，液相上方的平衡蒸汽压为PA = ?? ,=ZSb) P2 = ￡ PAXA 心=P D