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第1章蒸馏
符号：1.英文字母：D——塔顶产品〔馏出液〕流量，kmol/h
L——塔内下降的液体流量，kmol/hV——上升蒸气的流量，kmol/h
2.上标：°——纯态
*——平衡状态
＇——提馏段
一、概述
易挥发组分〔轻组分〕：沸点低的组分难挥发组分〔重组分〕：沸点高的组分
传质过程〔分别操作〕：物质在相间的转移过程。
｝蒸馏：将液体混合物局部气化利用各组分挥发度不同的特性到达分别的目的。分类：〔1〕操作流程：①间歇蒸馏②连续蒸馏
｝
蒸馏方式：①简洁蒸馏
较易分别或分别要求不高
②平衡蒸馏〔闪蒸〕
③精馏：〔有回流〕较难分别
④特别精馏：很难分别
操作压力：①常压蒸馏
②减压蒸馏：Ⅰ、沸点较高
Ⅱ、热敏性混合物
③加压蒸馏：常压下的气态混合物
组分的数目：①两组分精馏
｝原理、计算无本质区分
｝
②多组分精馏：工业生产中最为常见
二、两组分溶液的气液平衡
〔一〕两组分抱负物系的气液平衡
相律
平衡物系中的自由度数、相数及独立组分数间的关系。
F=C-φ+2〔2：外界只有温度压力2个条件可影响物系的平衡状态〕
两组分抱负物系的气液平衡函数关系〔气液相组成与平衡温度间的关系〕抱负物系：①液相为抱负溶液。②气相为抱负气体。
用饱和蒸气压相平衡常数表示的气液平衡关系
拉乌尔定律
A A抱负溶液上方的平衡分压：pA=p°
A A
BpB=pB°xB=p°〔1-xA〕
B
溶液沸腾时：p=pA+pB
联立：x=
p-pB°
→泡点方程：气液平衡下液相组成与平衡温度间的关系
ApA°-p°
B
xB=1-xA
道尔顿分压定律〔外压不太高时，平衡的气相可视为抱负气体〕
=ypA
=
y
A p
=yAp°
=
y
A
A p xA
→露点方程：气液平衡时气相组成与平衡温度间的关系
yB=1-yA
用相对挥发度表示的气液平衡关系
挥发度υ〔与温度有关〕：υpA
xA=
x
A
υ=pB
BxB
抱负溶液：υ=p°；υ=p°
A B B
相对挥发度α〔溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比〕：
pA
υ x
υ pα= A=
υ p
B B
xB
假设操作压力不高，气相遵循道尔顿分压定律：
pyA
α= xA
yAxB yA〔1-xA〕
αxA
py =yx =x
〔1-y〕
→yA=
〔α-1〕x
BA A A 1+ A
xB
抱负溶液：α
pA°
=
pB°
y= αx1+〔α-1〕x
假设α1，α愈大，挥发度差异愈大，分别愈易。假设α=1→y=x，不能用一般的精馏方法。
αx αx
∵y= ≥ =x，∴y≥x，气相组成液相组成1+〔α-1〕x 1+〔α-1〕
α↑→y↑，相对挥发度越大，…
两组分抱负溶液的气液平衡相图
泡点温度：混合液加热，温度上升，溶液开头沸腾，产生第一个气泡，相应的温度。
〔二〕两组分非抱负物系的气液平衡
正偏差溶液：两组分分压以及总压均大于拉乌尔定律的计算值，图中有最高点。负偏差溶液：两组分分压以及总压均小于拉乌尔定律的计算值，图中有最低点。恒沸组成〔与压强有关〕
三、平衡蒸馏简洁蒸馏
〔一〕平衡蒸馏
平衡蒸馏〔闪蒸〕：一种单级蒸馏操作。
物料衡算
总物料：F=D+W
易挥发组分：FxF=Dy+Wx
W q xF 1 q
令F =q，y=q-1x-
q-1
〔=1-q
xF-
W
1-q
x〕液化分率
y=F x - W x= 1 x - F x
F-W F F-W W F W1-F 1-F
热量衡算
对加热器作热量衡算，热损失无视：Q=Fc〔T-t〕
p F
原料液节流减压后进入分别器，此时物料放出的显热等于局部汽化所需的潜热：
Fc〔T-t〕=〔1-q〕Fr
p e
原料液离开加热器的温度：T=t
+〔1-q〕r
气液平衡关系
y= αx1+〔α-1〕x
te=f〔x〕
〔二〕简洁蒸馏
e cp
简洁蒸馏〔微分蒸馏〕：一种单级蒸馏操作，常以间歇方式进展。
非稳态过程〔不稳定过程〕：瞬间形成的蒸气与液体可视为相互平衡，全部蒸气并不与剩余
的液体相平衡。
**操作范围内，x-y平衡关系为直线，y=mx+b：
lnF =1
〔m-1〕xF+b
W m-1ln〔m-1〕x+b
WlnF∫=
W
2
1x dx
1
x y-x
2
馏出液的平均组成y〔或xD，m〕：总物料：D=F-W
易挥发组分：Dy=FxF-Wx2
汽化率一样〔Dj=Dp=D，Wj=Wp=W→y￣jyp，xjxp〕，简洁蒸馏较平衡蒸馏可获得更好的分别效果，馏出液组成更高。
平衡蒸馏实现了过程的连续