项目五 溶液蒸馏(课件）-《化工单元操作》同步教学（化学工业出版)

项目五 溶液蒸馏 汇报人姓名 5.1 概述 (1) 蒸馏的目的和依据 目的：均相液体混合物的分离。 依据：利用液体混合物中各组分在一定温度下挥发能力的差异。(2) 蒸馏在工业上的应用 1）石油炼制工业 (原油 汽油、煤油、柴油等）； 2）石油化工工业（基本有机原料、石油裂解气等分离）； 3）空气的分离（氧气、氮气的制备）； 4）食品加工及医药生产。 项目五 溶液蒸馏 5）世界六大蒸馏酒的制备 白兰地(Brandy)、威士忌(Whisky)、伏特加(Vodka)、金酒（Gin）、朗姆酒 (Rum)、中国白酒(Spirit)。 6）蒸馏水的制备 7）粗苯精制 8）粗甲醇的精馏 粗甲醇的三塔精馏现场 混合物中较易挥发的组分——易挥发组分A 混合物中较难挥发的组分——难挥发组分B 例：乙醇—水溶液 (3) 蒸馏过程必要条件 ① 通过加热或冷却使混合物形成气、液两相共存体系， 为相际传质提供必要的条件； ② 各组分间挥发能力差异足够大，以保证蒸馏过程的传质推 动力。 (4) 蒸馏分类 ① 按组分数分类: 双组分蒸馏； 多组分蒸馏。 ② 按操作方式分类: 间歇蒸馏— 简单蒸馏； 连续蒸馏— 平衡蒸馏、精馏。 ③ 按操作压力分类： 常压蒸馏、减压蒸馏、加压蒸馏。 本章以双组分连续精馏为重点。 1-精馏塔；2-再沸器；3-冷凝器 原料 馏出液 釜残液 连续精馏装置 精馏装置示意图 5.2 溶液的气—液相平衡 蒸馏过程：气液两相间的传质过程； 过程的极限：气、液相平衡。 相平衡关系：两相或多相接触达物理平衡时，各相组成之间 的关系。 对双组分理想体系： 于是有： 泡点方程 露点方程 同理 露点方程 （2）相图 ① 温度-组成图（t-x-y） ① 曲线 t-x 表示恒定压力下，饱和液体组成与泡点的关系， 称为饱和液体线或泡点曲线。 ② 曲线t-y表示恒定压力下，饱和蒸气的组成和露点的关系， 称为饱和蒸气线或露点曲线。 ③ 在t-x 线下方为过冷液相区。 ④ 在t-y 线上方为过热气相区。 ⑤ 在两线之间为两相共存区，即气、液相平衡区。 图线说明： t/℃ x (y) t-x t-y p=101.3kPa tF F G tG E C xC D yD tE I J tI tJ x0 0 1.0 100 110 80 90 苯-甲苯温度-组成图 从过冷液体至过热气体的变化过程 说明： （1）部分汽化和部分冷凝均可起到分离作用； （2）全部汽化和全部冷凝没有分离作用； （3）不断的部分汽化和冷凝可使分离程度不断提高； （4）蒸馏操作应处于汽液两相区内。 二元混合物与纯液体的差别： （1） 泡点与浓度有关，其值在A，B组分沸点范围之内。 （2）总组成相同，其泡点和露点（冷凝点）温度不同。 压力对温度组成图的影响 ② 气、液平衡组成的 x-y 图 标绘：略去温度坐标，依x-y 的对应关系做图 ，得x-y图。 说明： （1）组成 均以易挥发组分的组成表示，故曲线位于对角线上方 （2）平衡线上不同点代表一个气、液平衡状态，即对应一组 x、y、t，且y (或x) 越大，t 愈低。 （3）平衡线距对角线越远，物系越易分离。 （4）压力增加，平衡线靠近对角线。 （3）相对挥发度法 a）挥发度 纯组分： 用饱和蒸汽压 表示其挥发的难易程度。 混合物： 平衡分压与液相组成的比值为液相混合物的挥发度。 若溶液为理想溶液，则其挥发度为： （2）相对挥发度 定义： 任意挥发组分与基准组分挥发度的比值。 对于双组分理想体系则有： 略去下标，则有： —— 相平衡方程。 说明： ① α表示了物系分离的难易程度，α 远离1，物系易分离， α≈1 或 α=1，则该物系不能用普通的蒸馏方法分离。 ② 对于非理想物系， α不能作为常数处理。 ③ 对于理想溶液，相对挥发度α 变化不大，可取一平均值 作为常数处理，相平衡关系简单。 或 ④温度对α的影响 温度↑，各组分蒸汽压↑，蒸汽压之比变化缓慢，