化工原理第五章第一节讲稿

2020/3/15第五章蒸馏一、概述二、拉乌尔定律三、挥发度和相对挥发度四、气液相平衡图五、非理想溶液第一节两组分溶液气液平衡2020/3/15一、概述1、蒸馏的原理利用混合物在一定压力下各组分相对挥发度（沸点）的不同进行分离的一种单元操作。易挥发组分：沸点低的组分难挥发组分：沸点高的组分2020/3/15乙醇水体系的蒸馏分离乙醇水加热汽相:醇富集液相:水富集冷凝冷却乙醇产品废水2020/3/152、蒸馏的分类按蒸馏方式简单蒸馏平衡蒸馏（闪蒸）精馏特殊精馏恒沸蒸馏萃取蒸馏水蒸汽蒸馏较易分离的物系或对分离要求不高的物系难分离的物系很难分离的物系或用普通方法难以分离的物系2020/3/15按操作压强常压加压减压一般情况下多用常压常压下不能分离或达不到分离要求混合物中组分双组分多组分按操作方式间歇连续2020/3/15二、拉乌尔定律1、拉乌尔定律溶液理想溶液非理想溶液BBAAABaaaAoAAxppBoBBxppxpA0)1(0xpB2020/3/15oBoApp,可由Antoine方程计算或从手册中查CtBAPln当溶液沸腾时，溶液上方的总压等于各组分的蒸气压之和BAppP)1(xpxpoBoAoBoAoBPPPPxPpyAxPpoA——由拉乌尔定律表示的气液平衡关系2020/3/15三、挥发度和相对挥发度1、挥发度•对纯液体，挥发度指该液体在一定温度下的饱和蒸汽压oBBoAApvpv,•对混合液，挥发度为组分在蒸气中分压和与之平衡的液相中的摩尔分率之比iiixpv2020/3/15对于理想溶液：AAAxpvAAoAxxpoApoBBpv对于非理想溶液：BBBAAAxpvxpv,2、相对挥发度溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比，用α表示。BAvvBBAAxpxpABBAxpxp2020/3/15相对挥发度的数值可由实验测得对理想溶液：oBoABAppvv理想溶液中组分的相对挥发度等于同温度下两组分的泡和蒸汽压之比。当t变化时，两者的变化不大，一般可将α视为常数，计算时可取操作温度范围内的平均值。2020/3/15若操作压强不高，气相遵循道尔顿分压定律BABAyyppABBAxpxpABBAxyxyxyxy)1()1(xxy)1(1——气液平衡方程2020/3/15由xxy)1(1知，1时，。xy组分A较B易挥发，可以用蒸馏方法分离1时，挥发度差异愈大，愈有利于蒸馏操作。1时，。xy不能用普通蒸馏的方法分离混合液。α可作为混合液能否用蒸馏方法分离以及分离难易程度的判据。2020/3/15四、汽液相平衡图1、温度—组成(yxt图)•两条线•三个区•三种点2020/3/15表示混合液的平衡温度和液相组成之间关系，t-x线。露点线表示混合液的平衡温度和气相组成之间的关系，t-y线，泡点线•两条线2020/3/15过热蒸汽区液相区•三个区2020/3/15●●●沸点（boilingpoint）●●泡点（bubblepoint）x越大，易挥发组分的含量越高，泡点温度越低。●●露点（dewpoint）y越大，易挥发组分含量越高，露点温度越低。2020/3/15t汽液两相处于平衡时，两相温度相同此时，气相组成大于液相组成；当气液两相组成相同时，气相露点温度总是高于液相的泡点温度。2020/3/15EtExFxEyE•t-x-y图与蒸馏原理2020/3/152、x-y图•平衡线位于对角线的上方，平衡线偏离对角线愈远，表示该溶液愈易分离。2020/3/15五、非理想溶液非理想溶液最低恒沸点如：乙醇－水，正丙醇－水最高恒沸点如：硝酸－水，氯仿－酮正偏差溶液1＞i负偏差溶液1＜i