文档介绍：精馏
酒精厂里,酒精的增浓与提纯。即利用乙醇与水的沸点不同,或挥发度不同,使乙醇与水分离的过程。
精馏传质示意图
酒精厂的例子,是精馏操作。——利用液体混合物各组分沸点(或挥发度)的不同,将物质多次部分汽化与部分冷凝,从而使液体混合物分离与提纯的过程,称为精馏操作。
精馏主要用来分离液体混合物,所以有的教材称精馏为液体精馏
基本概念
一、理想溶液的气-液平衡
由制酒作坊引出相平衡
大庆油田开采出来的是原油,如何将原油加工成汽油、煤油、柴油、重油呢?酿酒厂酿制出了原酒,如何将粗酒加工成60°的白酒呢?
先介绍以下古老的烧酒作坊吧!目前江浙一带仍有这种家庭小作坊,主要分三步:
(1)粬的制作——发酵过程(获得菌种)
(2)粗酒的制作——将酒粬与蒸熟的米饭,按一定比例混合发酵,制成酒、水、酒糟
的糊状混和物(生物降解)。
基本概念
(3)酒的提纯——蒸馏操作过程。
锅为汽化器,顶盖为冷凝器。这就是一种简单蒸馏的操作过程。我还不知道“对酒当歌”源于哪个朝代的帝王将相,但可以肯定,从“对酒当歌”那个时候起,劳动人民已经掌握了简单精馏这种操作过程。
基本概念
为什么能使乙醇增浓呢?
主要因为乙醇比水的沸点低(或说乙醇比水的挥发度高) 这样蒸气中乙醇的含量 yA 高于粗酒中乙醇的含量 xA ,即yA > xA。蒸气冷凝之后,就得到乙醇含量高的酒。
基本概念
本章中,y均代表蒸气的组成(摩尔分数), x均代表液体的组成(摩尔分数)。
我们要问, yA 与 xA 服从什么规律呢?即y = f( xA) 的函数关系如何呢?本节就要回答这个问题。
基本概念
2 理想溶液及拉乌尔定律
基本概念
拉乌尔定律示意图
在一定的温度下,溶液上方任意组分的蒸气分压,等于该纯组分在同温度下的蒸气压与该组分在溶液中的摩尔分数之乘积。
——拉乌尔定律。
3 t > x > y 图
在一定外压条件下 P ,沸点t与汽液相组成(x,y)的关系,绘在图上即是t > x > y 图。
对于一定组成的溶液(x1)加热到与t-x相交的点,即出现第一个气泡,所以t-x线亦称泡点线。
对于组成为y1的蒸汽,冷却至与t-y线相交,出现第一个露珠,所以称t-y线为露点线。
基本概念
若t-x线与t-y线重合,则表示该溶液不能分离。若两线相距愈远,则表示愈易分离。
t - x -y图可通过实验测定。
若为二元理想溶液, t-x-y图可利用计算方法求得:
只要知道某温度下的p*A和 p*B (饱和蒸气压数据)就可以计算得到x与y,就可以作出在指定外压 P 下的t-x-y图。
总压P对t-x-y图是有影响
基本概念
基本概念
4 x-y 图
取t-x-y图中的x,y数据,以x为横坐标,y为纵坐标,绘成的图为x-y图。用一条曲线表达气-液相平衡,图面清晰,数据易查。
对于易挥发组分,因为yA > xA,所以x-y线均在对角线上方。
x-y线与对角线偏离越远,表示越易分离。若 x-y线与对角线重合,则不能用精馏方法分离。
对于二元理想溶液,x-y图可由前式计算得到。