2009-12-1
第五章
蒸馏
一、概述
二、拉乌尔定律
三、挥发度和相对挥发度
四、气液相平衡图
五、非理想溶液第一节两组分溶液气液平衡
2009-12-1
一、概述
1,蒸馏的原理
利用混合物在一定压力下各组分 相对挥发度 （ 沸点 ） 的
不同 进行分离的一种单元操作 。
易挥发组分, 沸点低的组分
难挥发组分, 沸点高的 组分
2009-12-1
乙醇水体系的蒸馏分离
乙醇水 加热
汽相,
醇富集
液相,
水富集
冷凝
冷却
乙醇
产品
废水
2009-12-1
2,蒸馏的分类
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
2009-12-1
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
2009-12-1
二、拉乌尔定律
1,拉乌尔定律
溶液
理想溶液
非理想溶液
BBAAAB aaa ??
AoAA xpp ?
BoBB xpp ?
xp A0?
)1(0 xp B ??
2009-12-1
oBoA pp,可由 Antoine方程计算或从手册中查
Ct
BAP
???ln
当溶液沸腾时, 溶液上方的总压等于各组分的蒸气压之和
BA ppP ?? )1( xpxp oBoA ???
o
B
o
A
o
B
PP
PPx
?
???
P
py A?
x
P
p oA? ——由拉乌尔定律表示的气液平衡关系
2009-12-1
三、挥发度和相对挥发度
1,挥发度
?对纯液体, 挥发度指该液体在一定温度下的饱和蒸汽压
oBBoAA pvpv ??,
? 对混合液, 挥发度为组分在蒸气中分压和与之平衡的液相
中的摩尔分率之比
i
i
i x
pv ?
2009-12-1
对于理想溶液：
A
A
A x
pv ?
A
A
o
A
x
xp? o
Ap? oBB pv ?
对于非理想溶液：
B
B
B
A
A
A x
pv
x
pv ??,
2,相对挥发度
溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比,
用 α表示 。
B
A
v
v??
B
B
A
A
x
p
x
p
?
AB
BA
xp
xp?
2009-12-1
相对挥发度的数值可由实验测得
对理想溶液：
o
B
o
A
B
A
p
p
v
v ???
理想溶液中组分的相对挥发度等于同温度下两组分的
泡和蒸汽压之比 。
当 t变化时, 两者的变化不大, 一般可将 α视为常数, 计
算时 可取操作温度范围内的平均值 。
2009-12-1
若操作压强不高, 气相遵循道尔顿分压定律
B
A
B
A
y
y
p
p ?
AB
BA
xp
xp??
AB
BA
xy
xy?
xy
xy
)1(
)1(
?
??
x
xy
)1(1 ??? ?
?
—— 气液平衡方程
2009-12-1
由
x
xy
)1(1 ??? ?
? 知,
1?? 时, 。xy ? 组分 A较 B易挥发, 可以用蒸馏方法分离
1??? 时, 挥发度差异愈大, 愈有利于蒸馏操作 。
1??
时, 。xy ? 不能用普通蒸馏的方法分离混合液 。
α可作为混合液 能否用蒸馏方法分离以及分离难易程度的判
据 。
2009-12-1
四、汽液相平衡图
1,温度 — 组成 ( yxt ?? 图 )
?两条线
?三个区
?三种点
2009-12-1
表示混合液的
平衡温度和液
相组成之间关
系, t-x线 。
露点线
表示混合液的
平衡温度和气
相组成之间的
关系, t-y线,泡点线
?两条线
2009-12-1
过热蒸汽区
液相区
?三个区
2009-12-1
●
●
● 沸点 （ boiling point ）
●
● 泡点 （ bubblepoint ）
x越大, 易挥发组分
的含量越高, 泡点温
度越低 。
●
● 露点 （ dew point ）
y越大, 易挥发组分含量
越高, 露点温度越低 。
2009-12-1
t
汽液 两相处于平
衡时, 两相温度相
同 此时, 气相组成
大于液相组成；
当气液 两相组成相
同时, 气相露点温
度总是高于液相的
泡点温度 。
2009-12-1
EtE
xFx
E yE
? t-x-y 图与蒸馏原理
2009-12-1
2,x-y 图
?平衡线位于对角线的上方, 平衡线偏离对角线 愈远, 表示
该溶液 愈易分离 。
2009-12-1
五、非理想溶液
非理想溶液
最低恒沸点
如：乙醇－水, 正丙醇－水
最高恒沸点
如：硝酸－水, 氯仿－酮
正偏差溶液
1＞i?
负偏差溶液
1＜i?
第五章
蒸馏
一、概述
二、拉乌尔定律
三、挥发度和相对挥发度
四、气液相平衡图
五、非理想溶液第一节两组分溶液气液平衡
2009-12-1
一、概述
1,蒸馏的原理
利用混合物在一定压力下各组分 相对挥发度 （ 沸点 ） 的
不同 进行分离的一种单元操作 。
易挥发组分, 沸点低的组分
难挥发组分, 沸点高的 组分
2009-12-1
乙醇水体系的蒸馏分离
乙醇水 加热
汽相,
醇富集
液相,
水富集
冷凝
冷却
乙醇
产品
废水
2009-12-1
2,蒸馏的分类
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
2009-12-1
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
2009-12-1
二、拉乌尔定律
1,拉乌尔定律
溶液
理想溶液
非理想溶液
BBAAAB aaa ??
AoAA xpp ?
BoBB xpp ?
xp A0?
)1(0 xp B ??
2009-12-1
oBoA pp,可由 Antoine方程计算或从手册中查
Ct
BAP
???ln
当溶液沸腾时, 溶液上方的总压等于各组分的蒸气压之和
BA ppP ?? )1( xpxp oBoA ???
o
B
o
A
o
B
PP
PPx
?
???
P
py A?
x
P
p oA? ——由拉乌尔定律表示的气液平衡关系
2009-12-1
三、挥发度和相对挥发度
1,挥发度
?对纯液体, 挥发度指该液体在一定温度下的饱和蒸汽压
oBBoAA pvpv ??,
? 对混合液, 挥发度为组分在蒸气中分压和与之平衡的液相
中的摩尔分率之比
i
i
i x
pv ?
2009-12-1
对于理想溶液：
A
A
A x
pv ?
A
A
o
A
x
xp? o
Ap? oBB pv ?
对于非理想溶液：
B
B
B
A
A
A x
pv
x
pv ??,
2,相对挥发度
溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比,
用 α表示 。
B
A
v
v??
B
B
A
A
x
p
x
p
?
AB
BA
xp
xp?
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相对挥发度的数值可由实验测得
对理想溶液：
o
B
o
A
B
A
p
p
v
v ???
理想溶液中组分的相对挥发度等于同温度下两组分的
泡和蒸汽压之比 。
当 t变化时, 两者的变化不大, 一般可将 α视为常数, 计
算时 可取操作温度范围内的平均值 。
2009-12-1
若操作压强不高, 气相遵循道尔顿分压定律
B
A
B
A
y
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p
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AB
BA
xp
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AB
BA
xy
xy?
xy
xy
)1(
)1(
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x
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)1(1 ??? ?
?
—— 气液平衡方程
2009-12-1
由
x
xy
)1(1 ??? ?
? 知,
1?? 时, 。xy ? 组分 A较 B易挥发, 可以用蒸馏方法分离
1??? 时, 挥发度差异愈大, 愈有利于蒸馏操作 。
1??
时, 。xy ? 不能用普通蒸馏的方法分离混合液 。
α可作为混合液 能否用蒸馏方法分离以及分离难易程度的判
据 。
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四、汽液相平衡图
1,温度 — 组成 ( yxt ?? 图 )
?两条线
?三个区
?三种点
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表示混合液的
平衡温度和液
相组成之间关
系, t-x线 。
露点线
表示混合液的
平衡温度和气
相组成之间的
关系, t-y线,泡点线
?两条线
2009-12-1
过热蒸汽区
液相区
?三个区
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●
●
● 沸点 （ boiling point ）
●
● 泡点 （ bubblepoint ）
x越大, 易挥发组分
的含量越高, 泡点温
度越低 。
●
● 露点 （ dew point ）
y越大, 易挥发组分含量
越高, 露点温度越低 。
2009-12-1
t
汽液 两相处于平
衡时, 两相温度相
同 此时, 气相组成
大于液相组成；
当气液 两相组成相
同时, 气相露点温
度总是高于液相的
泡点温度 。
2009-12-1
EtE
xFx
E yE
? t-x-y 图与蒸馏原理
2009-12-1
2,x-y 图
?平衡线位于对角线的上方, 平衡线偏离对角线 愈远, 表示
该溶液 愈易分离 。
2009-12-1
五、非理想溶液
非理想溶液
最低恒沸点
如：乙醇－水, 正丙醇－水
最高恒沸点
如：硝酸－水, 氯仿－酮
正偏差溶液
1＞i?
负偏差溶液
1＜i?
