浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 1/18
幻灯片 1目录
§ 9.1 概述
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 2/18
第九章 蒸馏 A
B
溶液 （ A + B ）
加热部分汽化易挥发组分难挥发组分
§ 9.1 概述
获得高纯度产品；
获得粗馏分 。
例如：
在酿酒业中饮料酒；
在石油炼制工业中,原油经蒸馏后制取汽油,煤油,柴油等产品；
利用各组分 挥发度的差异 将液体混合物加以分离的单元操作称为 蒸 馏 。
一、什么是蒸馏？
二、蒸馏在工业生产中的应用浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 3/18
根据被蒸馏的混合物的组分数，可分为：
多元蒸馏二元蒸馏
根据操作过程是否连续，可分为：
间歇蒸馏连续蒸馏
根据操作压力，可分为
减压蒸馏加压蒸馏常压蒸馏
根据操作方式，可分为：
精馏平衡蒸馏简单蒸馏三、蒸馏的分类
§ 9.1 概述浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 4/18
自由度数 2 CF
2222
在一定的压力下在一定的温度下
t,P,y
A B
t,x
溶液 （ A + B ）
加热
Pxft,?
Pygt,?
xft?
ygt?
txgyPp B,1
txfPyp A,xfp
A?
xgp B?
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡二元物系汽液相平衡时,所涉及的变量有：
温度 t,压力 P,汽相组成 y,液相组成 x等 4个 。
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 5/18
汽相为 理想气体,液相为 理想溶液 的体系，称为? 。
满足理想气体状态方程、道尔顿分压定律
P
py
P
pyppP B
BAABA
BBB
AAA
xpp
xpp
0
0
xft?
ygt?
xfp A?
xgpB?
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡一,理想物系的汽液相平衡
1,理想溶液
p A
A p A
0
x A
A t
加热在全部浓度范围内都服从 拉乌尔定律 的溶液称为理想溶液 。
在组分 A,B组成的理想溶液中，则有,BABBAA fff
只有物性和结构相似，且分子大小也相近的物系才符合拉乌尔定律，如苯－甲苯、甲醇－乙醇、烃类同系物组成的溶液等等
------ 拉乌尔（ R ao ul t ）定律浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 6/18
A p
A
0
A t
加热
B
pA?
p
A
0
P
p
B
0
0 x
A
（ x
B
） 1
BBB
AAA
xpp
xpp
0
0
纯组分 A
纯组分 B
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 7/18
在一定的压力下在一定的温度下
xft?
ygt?
xfp A?
xgp B
BBB
AAA
xpp
xpp
0
0理想物系理想物系拉乌尔定律理想物系的 t - x （ y ）相平衡关系：
0
Ap,
0
Bp 仅与温度 t 有关，可采用实测数据或用安托因 （ A n t o i n e ）方程进行推算,
CT
B
Ap
0ln
对理想物系，汽相满足,BA ppP)1(00 xpxp BA
00
0
BA
B
pp
pPx
P
xp
P
py AA 0
00
0
BA
B
pp
pP
P
pA0?
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 8/18
P 一定
B
t-y
t
t-x
A
0 x 或 y 1
泡点线露点线两相区液相区汽相区杠杆原理：
力?力臂 = 常数
1L
2L 即：液相量?L1=汽相量?L2
量 浓度差露点线一定在泡点线上方。
00
0
BA
Bpp pPx
P
xp
P
py AA 0
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡
p A
A p A
0
x A
A t
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 9/18
P
xp
P
py AA 0
)1(00
0
xpxp
xpy
BA
A
)1(
0
0
0
0
xx
p
p
x
p
p
B
A
B
A
令 0
0
B
A
p
p
x
xy
)1(1
理想物系的 x - y 相平衡关系：
)1(00 xpxp BA
BA ppP
----相对挥发度对理想物系，相对挥发度与温度关系不大，可近似认为与温度无关。
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 10/18
y
x
理想物系的 y - x 相图
x
xy
)1(1
xy?
y
x
y
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡
t,P,y
A B
t,x
溶液 （ A + B ）
加热因为 y?x
说明：
（ 2）?越远离 1，也就愈有利于蒸馏操作 ----------?
越大，相平衡曲线偏离对角线愈远，表示达到汽液相平衡时汽、液两相组成的差异愈大，
（ 1）相平衡曲线必落在对角线的上方； Why？
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 11/18
0
0
B
A
p
p
对于纯液体，可以用蒸汽压 p 0 大小表示其 挥发度?
对于混合液中的某一组分 i,挥发度? i 定义为,
A
A
A x
pv?
B
B
B x
pv?
显然对理想溶液，根据拉乌尔定律有：
0AA p,0BB p
B
A
v
v
BB
AA
xp
xp?
BB
AA
xy
xy?
什么是挥发度？
相对挥发度什么是相对挥发度？
显然对理想溶液，有：
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡
x
xy
)1(1
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 12/18
表 1 苯－甲苯物系的相对挥发度随温度的变化关系
t,
0
C 8 0,1 84 88 92 96 100 104 108 1 1 0,6
0
A
p m m H g 760 856 963 1 0 8 1 1 2 1 0 1 3 5 0 1 5 0 2 1 6 6 8 1 7 8 3
0
B
p m m H g 292 334 381 434 492 556 627 705 760
α 2,6 0 2,5 6 2,5 3 2,4 9 2,4 6 2,4 3 2,4 0 2,3 7 2,3 5
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 13/18
x
xy
)1(1
y
x
思考：
若? =1,则情形如何？
xy?,不能用普通蒸馏方法分离提纯。
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 14/18
与拉乌尔定律有偏差的溶液称为 ~ 。
此时,BABBAA fff
BBB
AAA
xpp
xpp
0
0
1,正偏差溶液
p
A
0
P
p
B
0
0 x
A
（ x
B
） 1
AAA xpp 0?,BBB xpp 0?
如甲醇－水、乙醇－水、苯－乙醇等。
负偏差溶液正偏差溶液二,非理想溶液的汽液相平衡
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 15/18
有最低恒沸物
t-x
t-y
极大正偏差溶液：
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 16/18
AAA xpp 0?,BBB xpp 0?
如硝酸－水、氯仿－丙酮等物系
p
A
0
P
p
B
0
0 x
A
（ x
B
） 1
2,负偏差溶液
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 17/18
t-y
t-x
极大负偏差溶液,有最高恒沸物
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 18/18
表 3 1 0 1,3 k P a 下乙醇－水物系的相对挥发度随组成的变化关系
x 0,0 2 0,1 0 0,2 0 0,3 5 0,5 0 0,6 5 0,7 5 0,8 9 4
y 0,1 7 5 0,4 3 0,5 2 5 0,5 9 5 0,6 5 7 0,7 2 5 0,7 8 5 0,8 9 4
α 1 0,4 6,7 9 4,4 2 2,7 3 1,9 2 1,4 2 1,2 0 1,0 0
非理想物系的相平衡关系方程仍可用式
x
xy
)1(1
但?通常不再是一个常数 。
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡
幻灯片 1目录
§ 9.1 概述
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 2/18
第九章 蒸馏 A
B
溶液 （ A + B ）
加热部分汽化易挥发组分难挥发组分
§ 9.1 概述
获得高纯度产品；
获得粗馏分 。
例如：
在酿酒业中饮料酒；
在石油炼制工业中,原油经蒸馏后制取汽油,煤油,柴油等产品；
利用各组分 挥发度的差异 将液体混合物加以分离的单元操作称为 蒸 馏 。
一、什么是蒸馏？
二、蒸馏在工业生产中的应用浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 3/18
根据被蒸馏的混合物的组分数，可分为：
多元蒸馏二元蒸馏
根据操作过程是否连续，可分为：
间歇蒸馏连续蒸馏
根据操作压力，可分为
减压蒸馏加压蒸馏常压蒸馏
根据操作方式，可分为：
精馏平衡蒸馏简单蒸馏三、蒸馏的分类
§ 9.1 概述浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 4/18
自由度数 2 CF
2222
在一定的压力下在一定的温度下
t,P,y
A B
t,x
溶液 （ A + B ）
加热
Pxft,?
Pygt,?
xft?
ygt?
txgyPp B,1
txfPyp A,xfp
A?
xgp B?
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡二元物系汽液相平衡时,所涉及的变量有：
温度 t,压力 P,汽相组成 y,液相组成 x等 4个 。
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 5/18
汽相为 理想气体,液相为 理想溶液 的体系，称为? 。
满足理想气体状态方程、道尔顿分压定律
P
py
P
pyppP B
BAABA
BBB
AAA
xpp
xpp
0
0
xft?
ygt?
xfp A?
xgpB?
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡一,理想物系的汽液相平衡
1,理想溶液
p A
A p A
0
x A
A t
加热在全部浓度范围内都服从 拉乌尔定律 的溶液称为理想溶液 。
在组分 A,B组成的理想溶液中，则有,BABBAA fff
只有物性和结构相似，且分子大小也相近的物系才符合拉乌尔定律，如苯－甲苯、甲醇－乙醇、烃类同系物组成的溶液等等
------ 拉乌尔（ R ao ul t ）定律浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 6/18
A p
A
0
A t
加热
B
pA?
p
A
0
P
p
B
0
0 x
A
（ x
B
） 1
BBB
AAA
xpp
xpp
0
0
纯组分 A
纯组分 B
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 7/18
在一定的压力下在一定的温度下
xft?
ygt?
xfp A?
xgp B
BBB
AAA
xpp
xpp
0
0理想物系理想物系拉乌尔定律理想物系的 t - x （ y ）相平衡关系：
0
Ap,
0
Bp 仅与温度 t 有关，可采用实测数据或用安托因 （ A n t o i n e ）方程进行推算,
CT
B
Ap
0ln
对理想物系，汽相满足,BA ppP)1(00 xpxp BA
00
0
BA
B
pp
pPx
P
xp
P
py AA 0
00
0
BA
B
pp
pP
P
pA0?
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 8/18
P 一定
B
t-y
t
t-x
A
0 x 或 y 1
泡点线露点线两相区液相区汽相区杠杆原理：
力?力臂 = 常数
1L
2L 即：液相量?L1=汽相量?L2
量 浓度差露点线一定在泡点线上方。
00
0
BA
Bpp pPx
P
xp
P
py AA 0
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡
p A
A p A
0
x A
A t
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 9/18
P
xp
P
py AA 0
)1(00
0
xpxp
xpy
BA
A
)1(
0
0
0
0
xx
p
p
x
p
p
B
A
B
A
令 0
0
B
A
p
p
x
xy
)1(1
理想物系的 x - y 相平衡关系：
)1(00 xpxp BA
BA ppP
----相对挥发度对理想物系，相对挥发度与温度关系不大，可近似认为与温度无关。
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 10/18
y
x
理想物系的 y - x 相图
x
xy
)1(1
xy?
y
x
y
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡
t,P,y
A B
t,x
溶液 （ A + B ）
加热因为 y?x
说明：
（ 2）?越远离 1，也就愈有利于蒸馏操作 ----------?
越大，相平衡曲线偏离对角线愈远，表示达到汽液相平衡时汽、液两相组成的差异愈大，
（ 1）相平衡曲线必落在对角线的上方； Why？
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 11/18
0
0
B
A
p
p
对于纯液体，可以用蒸汽压 p 0 大小表示其 挥发度?
对于混合液中的某一组分 i,挥发度? i 定义为,
A
A
A x
pv?
B
B
B x
pv?
显然对理想溶液，根据拉乌尔定律有：
0AA p,0BB p
B
A
v
v
BB
AA
xp
xp?
BB
AA
xy
xy?
什么是挥发度？
相对挥发度什么是相对挥发度？
显然对理想溶液，有：
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡
x
xy
)1(1
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 12/18
表 1 苯－甲苯物系的相对挥发度随温度的变化关系
t,
0
C 8 0,1 84 88 92 96 100 104 108 1 1 0,6
0
A
p m m H g 760 856 963 1 0 8 1 1 2 1 0 1 3 5 0 1 5 0 2 1 6 6 8 1 7 8 3
0
B
p m m H g 292 334 381 434 492 556 627 705 760
α 2,6 0 2,5 6 2,5 3 2,4 9 2,4 6 2,4 3 2,4 0 2,3 7 2,3 5
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 13/18
x
xy
)1(1
y
x
思考：
若? =1,则情形如何？
xy?,不能用普通蒸馏方法分离提纯。
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 14/18
与拉乌尔定律有偏差的溶液称为 ~ 。
此时,BABBAA fff
BBB
AAA
xpp
xpp
0
0
1,正偏差溶液
p
A
0
P
p
B
0
0 x
A
（ x
B
） 1
AAA xpp 0?,BBB xpp 0?
如甲醇－水、乙醇－水、苯－乙醇等。
负偏差溶液正偏差溶液二,非理想溶液的汽液相平衡
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 15/18
有最低恒沸物
t-x
t-y
极大正偏差溶液：
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 16/18
AAA xpp 0?,BBB xpp 0?
如硝酸－水、氯仿－丙酮等物系
p
A
0
P
p
B
0
0 x
A
（ x
B
） 1
2,负偏差溶液
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 17/18
t-y
t-x
极大负偏差溶液,有最高恒沸物
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 18/18
表 3 1 0 1,3 k P a 下乙醇－水物系的相对挥发度随组成的变化关系
x 0,0 2 0,1 0 0,2 0 0,3 5 0,5 0 0,6 5 0,7 5 0,8 9 4
y 0,1 7 5 0,4 3 0,5 2 5 0,5 9 5 0,6 5 7 0,7 2 5 0,7 8 5 0,8 9 4
α 1 0,4 6,7 9 4,4 2 2,7 3 1,9 2 1,4 2 1,2 0 1,0 0
非理想物系的相平衡关系方程仍可用式
x
xy
)1(1
但?通常不再是一个常数 。
§ 9.2 二元物系的汽液相平衡
