1 概述相平衡.ppt

《1 概述相平衡.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1 概述相平衡.ppt（27页珍藏版）》请在一课资料网上搜索。

1、第一章蒸馏 两组分理想物系的气液平衡关系蒸馏过程的原理两组分连续精馏过程的计算 精馏装置示意图 蒸馏过程概述 一 蒸馏过程在化工中的应用液体产品的精制目的 对液体混合物的分离 提取或回收有用组分 苯甲苯二甲苯等 煤焦油 二 蒸馏分离的依据 根据溶液中各组分挥发度 或沸点 的差异 使各组分得以分离 由上图可见 液体的蒸气压只与温度有关 即液体在一定温度下具有一定的蒸气压 随作温度的升高 液体的蒸气压增加 当液体的蒸气压增大到与外界施于液面的总压力 通常是大气压力 相等时 就有大量气泡从液体内部逸出 即液体沸腾 这时的温度称为液体的沸点 相同外压下 易挥发组分的沸点较低 相同温度下 易挥发组分的饱

2、和蒸气压较大 蒸馏就是分离均相液体混合物的一种方法 其中较易挥发的称为易挥发组分 或轻组分 较难挥发的称为难挥发组分 或重组分 例如 酒精水溶液的二元蒸馏 必有 yA xA yB xB 乙醇水体系的蒸馏分离 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 三 蒸馏过程的分类 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 四 与吸收 萃取的比较 分离依据挥发性的差异溶解度的差异

3、 单元操作蒸馏吸收萃取 操作难易操作简便 操作费用在于加热 冷却耗能需加入分离剂 操作费用在于解吸过程耗能 适用性适于各种浓度液态混合物的分离仅适于低浓气体 液体混合物的分离 五 蒸馏计算中所用相组成的表示方法1 质量分率 即混合物中某组分的质量占总质量的百分率ai mi mm mi ai 1对双组分物系 aA aB 12 摩尔分率 即混合物中某组分的摩尔数占总摩尔数的百分率xi ni nn ni xi 1对双组分物系 xA xB 1当描述气相时 yi 1yi pi P 理想气体 第一节两组分溶液的气液相平衡 1 1 1两组分理想物系的汽液平衡所谓理想物系是指液相和汽相应符合以下条件 1 液相

4、为理想溶液 均相混合物中同种分子与异种分子之间的作用力相等 遵循拉乌尔定律 2 汽相为理想气体 遵循道尔顿分压定律 当总压不太高 一般不高于104kPa 时汽相可视为理想气体 理想物系的相平衡是相平衡关系中最简单的模型 严格地讲 理想溶液并不存在 但对于化学结构相似 性质极相近的组分组成的物系 如苯 甲苯 甲醇 乙醇 常压及150 以下的各种轻烃的混合物 可近似按理想物系处理 一 相率二元物系气液相平衡时 所涉及的变量有 温度t 压力P 气相组成y 液相组成x4个 当压力一定时 t x y一一对应 当温度一定时 P x y一一对应 故在一定压力下 二元物系的气液平衡可用t x y 或x y的函

5、数表示或相图表示 x y 二 拉乌尔定律理想物系 理想溶液 理想物系 t x 关系 泡点方程 t y 关系 露点方程 杠杆原理 力 力臂 常数 1 t x y图 量 浓度差 B A C D E F G xe ye x0 te 三 双组分气液相平衡图 如常压下苯 甲苯的t x y相平衡图 如常压下苯 甲苯的x y相平衡图 2 x y相图 说明 1 相平衡曲线必落在对角线的上方 2 相平衡曲线偏离对角线愈远 表示达到气液相平衡时气 液两相组成的差异愈大 两组分越容易分离 显然对理想溶液 有 四 挥发度 相对挥发度与气液平衡关系式 越大 即越远离1 则相平衡曲线偏离对角线愈远 愈容易用精馏的方法将A

6、 B组分分离 当 1时 则气液两对组成相同 即yA xA yB xB 这时用一般的精馏方法无法将组分分离 3 气液平衡关系式若将yB 1 yA xB 1 xA代入上式 并略去 的下标 经整理得 气液平衡关系方程相对挥发度通常由实验测定 但对于由双组分组成的理想溶液 也可取两个纯组分正常沸点温度下的 值的平均值 1 1 2两组分非理想物系的汽液平衡 一 具有正偏差的溶液溶液中异种分子间的作用力比同种分子间作用力小 不同组分分子间有互相排斥的倾向 如乙醇 水体系 二 具有负偏差的溶液溶液中异种分子间的作用力比同种分子间作用力大 不同组分分子间有互相吸引的倾向 分子难以汽化 如硝酸 水体系 1 蒸馏分离的依据 根据溶液中各组分挥发度 或沸点 的差异 使各组分得以分离 相同外压下 易挥发组分的沸点较低 相同温度下 易挥发组分的饱和蒸气压较大 2 两组分理想物系的汽液平衡拉乌尔定律双组分气液相平衡图 t x y图 x y图气液平衡关系方程