華南理工大學821化工原理考研考點分析：蒸餾！

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六、蒸餾

1.蒸餾分類：

操作方式：連續蒸餾、間歇蒸餾；

對分離的要求：簡單蒸餾、平衡蒸餾(閃蒸)、精餾、特殊精餾（精餾還包括水蒸氣精餾、間歇精餾、恒沸精餾、萃取精餾、反應精餾）；

壓力：常壓蒸餾、加壓蒸餾、減壓蒸餾；

組分：雙組分蒸餾和多組分蒸餾(精餾)，常用精餾塔。精餾，加壓提高蒸汽冷凝溫度，降壓降低沸點溫度。

2.雙組分溶液氣液相平衡：

液態泡點方程：xA=[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)]，(xA：液態組分A的摩爾分數；p (t)：壓強關于溫度的函數)；

氣態露點方程：yA=pA/p=[pA(t)/p]×[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)]；

平衡常數KA=yA/xA，理想溶液：KA=p°A/p，即組分飽和蒸氣壓和總壓之比；

揮發度：υA=pA/xA，相對揮發度：αAB=υA/υB，最終可導出氣液平衡方程：y=αx/[1+(a-1)x]；

氣液平衡相圖：p-x圖(等溫) 、t-x(y)圖(等壓)、x-y圖。

3.平衡蒸餾：qn(F)，xF加熱至泡點以上tF，減壓氣化，溫度達到平衡溫度te，兩相平衡qn(D)，yD和qn(W)，xW；

物料衡算：yD=qxW/(q-1)-xF/(q-1)，(液化率：q=qn(W)/qn(F))；

熱量衡算：tF=te+(1-q)γ/Cp,m，(Cp,m：原液的摩爾定壓熱容；γ：原液的摩爾氣化潛熱)；平衡關系：yD=αxW/[1+(α-1)xW]。

4.簡單蒸餾：

持續加熱至釜液組成和餾出液組成達到規定時停止；關系式：ln[n(F)/n(W)]= {ln(xF/xW)-αln[(1-xF)/(1-xW)]}/(α-1)；

總物料衡算：n(F)=n(W)+n(D)；易揮發組分衡算：n(F)xF =n(W)xW+n(D)xD；

推出：xD= [n(F)xF-n(W)xW]/[n(F)-n(W)]。

5.精餾：

多次部分氣化部分冷凝(連續、間歇)，泡點不同采取不同的壓力操作，塔板數從上至下記；

塔頂易揮發組分回收率：ηD=qn(D)xD/qn(F)xF×100%，

釜中不易揮發組分回收率：ηW=qn(W)(1-xW)/[qn(F)(1-xF)]×100%；

精餾段總物料衡算：qn(V)=qn(D)+qn(L)；精餾段易揮發組分衡算：qn(V)yn+1=qn(D)xD+qn(L)xn；(V：各層上升蒸汽量；D：塔頂餾出液量；L：各板下降的液量；yn+1：第n+1塊板上升的蒸汽中易揮發組分的摩爾分數；xn：第n塊板下降的液體中易揮發組分的摩爾分數)，

精餾段操作線方程：yn+1=Rxn/(R+1) +xD/(R+1)，(回流比R= qn(L)/qn(D))；

提餾段總物料衡算：qn(L’)=qn(V’)+qn(W)；提餾段易揮發組分衡算：qn(L’)x’m=qn(V’)y’m+1 +qn(W)xW ；(W：釜液量)，提餾段操作線方程：y’m+1=qn(L’)x’m/qn(V’)-qn(W)xW/qn(V’)；

總的物料衡算：qn(F)+qn(V’)+qn(L)=qn(V)+qn(L’)，乘上各焓值Hx即為熱量衡算，qn(V)=qn(V’)+(1-q)qn(F)，(精餾進料熱狀態參數q=(HV-HF)/(HV-HL)，即單位原料液變為飽和蒸汽所需要的熱量與單位原料液潛熱之比)；

進料方程：y=qx/(q-1)-xF/(q-1)；理論塔板的計算逐板法和圖解法，回流比R增大理論塔板數減小，解析法：全回流理論塔板數Nmin={lg[xD(1-xw)/[xw(1-xD)]]}/lgam-1，(am：全塔平均揮發度)；

最小回流比Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)，(xq，yq：進料時)，R實=(1.1—2.0) Rmin；

全塔效率ET為理論塔板數與實際塔板數之比；

間歇精餾：分批精餾，一次進料待釜液達到指定組成后，放出殘液，再次加料，用于分離量少而純度要求高的物料，每批精餾氣化物質的量n(V )= (R+1)n(D)，所需時間τ=n(V)/qn(V)；

特殊精餾：恒沸精餾(加第三組分，形成新的低恒沸物，增大相對揮發度) 、萃取精餾(加第三組分，增大相對揮發度)、加鹽萃取精餾、分子蒸餾(針對高分子量、高沸點、高粘度、熱穩定性極差的有機物)。

6.根據溶液的蒸汽壓偏離拉烏爾定律的方向，一般可將非理想溶液分成兩大類：①正偏差溶液，②負偏差溶液。

7.精餾回流中，下降也體重的輕組分向氣相傳遞，上升正其中的重組分向液相傳遞，塔下半部分完成了重組分的提濃，叫做提餾段。完整的精餾塔包括精餾段和提餾段。增加回流量，提高了上升蒸汽的量，但增加了能耗，突出最小回流比，回流比是塔頂回流量比塔頂產品量的比值。板式塔加料位置在第五塊板效率最高。只有提餾段沒有精餾段的叫回收塔。

8.加入第三組分和原溶液中的某一組份形成最低恒沸物，以新恒沸物的形式從塔頂蒸出叫做恒沸蒸餾（糠醛-水），若加入的第三組分僅改變各組分的相對揮發度叫做萃取精餾（乙醇-水）。恒沸精餾的挾帶劑要符合能與混合組分鐘至少一個形成最低恒沸物，新形成的恒沸物要便于分離，恒沸物中挾帶劑的含量要少。萃取精餾添加劑要選擇性高、揮發性小，與原溶液可以很好的互溶。相比較，萃取精餾添加劑的選擇范圍廣，不用形成汽化物從塔頂蒸出能耗少，但其需要連續不斷的加入，不能用于間歇精餾。

9.多組分精餾，獲得n個產物需要n+1個塔。

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