蒸馏

化工原理第六章蒸馏，蒸馏，双分子溶液的气相平衡，蒸馏与精馏原理，间歇精馏，概述，恒沸精馏与萃取精馏。

蒸馏

• 双分子溶液的气相平衡
  • 溶液蒸气压与拉乌尔定律
    • pA0是同温度下纯溶剂的饱和蒸气压
    • 理想溶液：在全部浓度范围内符合拉乌尔定律
  • 理想溶液气液相平衡
    • t-y-x图
      • 上边一条曲线为气相组成y与平衡温度t的关系曲线，称为气相线或泡点线，其上任意点均为饱和蒸汽；下边一条曲线为液相组成x与t的关系曲线，称为液相线或露点线，其上任意点均为饱和液体；气相线以上为过热蒸汽区，液相线以下为冷液区；两区线之间为气液共存区。
      • 气液相平衡曲线
      • 液相组成x与温度的关系
      • 气相组成y与温度的关系
    • 相对挥发度
    • 气液相平衡方程式
• 蒸馏与精馏原理
  • 气化率相同时，普通蒸馏比精平衡蒸馏效率高
  • 提馏段：上升气相从下降液相中提出了易挥发组分
  • 精馏段：塔的上半段上升气相中难挥发组分被除去，而得到精制
• 双分子连续精馏的计算与分析
  • 全塔物料衡算
    • 总物料衡算：F=D+W
    • 易挥发组分物料衡算：
    • 回收率
  • 恒摩尔流假设
    • 精馏段：每层塔板上升蒸汽的摩尔流量皆相等，以V表示；每层塔板下降液体的摩尔流量皆相等，以L表示。
    • 提馏段：每层塔板上升蒸汽的摩尔流量皆相等，以V’表示；每层塔板下降液体的摩尔流量皆相等，以L‘表示。
  • 进料热状态参数q：L'=L+qF
    • ①温度低于泡点的冷液体；q>1
    • ②泡点下的饱和液体；q=1,V=V'
    • ③温度介于泡点和露点之间的气液混合物；0<q<1
    • ④露点下的饱和蒸汽；q=0,L=L'
    • ⑤温度高于露点的过热蒸汽；q<0
  • 操作线方程与q线方程
    • 精馏段操作线方程
      • 回流比：R=L/D；液-汽比：L/V=R/(R+1)
    • 提馏段操作线方程
      • 回流比：R'=V'/W；液-汽比：V'/L'=R'/(R'+1)
    • q线方程
  • 理论板计算
    • 芬斯克方程
    • 最小回流比
    • 适宜回流比：R=(1.1~2.0）Rmin
  • 直接蒸汽加热提馏段操作线方程
  • 两股进料蒸馏塔中间段操作线方程
• 间歇精馏
  • 特点
    • 属于非稳态操作，塔内各项系数随着时间而变化；
    • 精馏塔只有精馏段，没有提馏段。
  • 操作方式
    • 保持回流比恒定，而馏出液组成逐渐减小；
    • 保持馏出液组成恒定，而逐渐增大回流比。
• 恒沸精馏与萃取精馏
  • 恒沸精馏
    • 含义：在双组分溶液中加入一种夹带剂，它能与原溶液中一个或两个组分形成双组分或三组分最低恒沸点的恒沸物，所生成的恒沸物与塔底产品之间的沸点相差较大。因此，恒沸物从塔顶蒸出，塔底引出沸点较高的物质。
    • 夹带剂条件：
      • 与含量较少的组分组成恒沸物
      • 夹带剂用量要少
      • 新生成的最低沸点恒沸物挥发度应较大，釜液中不含有夹带剂
      • 夹带剂回收容易
      • 与原料不起化学反应，对设备不腐蚀，汽化热小，黏度小，价格低廉。
  • 萃取精馏
    • 含义：萃取剂能使原溶液中两组分的相对挥发度增大，使两组分容易精馏分离，萃取剂与原溶液中一个组分从塔底采出。
    • 萃取剂应具备的条件
      • 少量萃取剂就能使原溶液中两组分的相对挥发度有很大的提高；
      • 萃取剂的挥发度应比原液中的两组分挥发度足够小，使萃取剂回收容易；
      • 与原液中各组分互溶，确保液相中萃取剂的浓度；
      • 不与任何一组分发生化学反应，对设备不腐蚀，黏度小，价格低廉。
• 板式塔
  • 塔板效率
    • 全：E0=N理/N实
    • 单：
      • 以液相组成表示
      • 以气相组成表示
  • 塔高：Z=N实·HT
  • 塔径
• 概述
  • 组分
    • 轻组分：混合物中沸点低的组分
    • 重组分：混合物中沸点高的组分
  • 操作方式
    • 是否有回流
      • 精馏
        • 连续精馏
        • 间歇精馏
      • 无回流蒸馏
        • 简单精馏（间歇操作）
        • 平衡径流（连续操作）