第十章

蒸餾一、概述二、拉烏爾定律三、揮發(fā)度和相對(duì)揮發(fā)度四、氣液相平衡圖五、非理想溶液第一節(jié)

兩組分溶液氣液平衡2023/12/291一、概述1、蒸餾的原理利用混合物在一定壓力下各組分相對(duì)揮發(fā)度的不同進(jìn)行分離的一種單元操作。

易揮發(fā)組分（輕組分A）：低沸點(diǎn)的組分

難揮發(fā)組分（重組分B）：高沸點(diǎn)的組分2023/12/292乙醇水體系的蒸餾分離乙醇水加熱汽相:醇富集液相:水富集冷凝冷卻乙醇產(chǎn)品廢水2023/12/2932、蒸餾的分類(lèi)按蒸餾方式

簡(jiǎn)單蒸餾

平衡蒸餾（閃蒸）精餾

特殊精餾

恒沸精餾

萃取精餾

反應(yīng)精餾較易分離的物系或?qū)Ψ蛛x要求不高的物系難分離的物系很難分離的物系或用普通方法難以分離的物系2023/12/294按操作壓強(qiáng)

常壓

加壓

減壓

一般情況下多用常壓

常壓下不能分離或達(dá)不到分離要求

混合物中組分

雙組分多組分

按操作方式

間歇

連續(xù)

2023/12/295二、拉烏爾定律

1、拉烏爾定律

溶液理想溶液非理想溶液

2023/12/296可由Antoine方程計(jì)算或從手冊(cè)中查

當(dāng)溶液沸騰時(shí)，溶液上方的總壓等于各組分的蒸氣壓之和

——由拉烏爾定律表示的氣液平衡關(guān)系2023/12/297三、揮發(fā)度和相對(duì)揮發(fā)度1、揮發(fā)度對(duì)純液體，揮發(fā)度指該液體在一定溫度下的飽和蒸汽壓對(duì)混合液，揮發(fā)度為組分在蒸氣中分壓和與之平衡的液相中的摩爾分率之比2023/12/298對(duì)于理想溶液：

對(duì)于非理想溶液：

2、相對(duì)揮發(fā)度溶液中易揮發(fā)組分與難揮發(fā)組分的揮發(fā)度之比（α）2023/12/299相對(duì)揮發(fā)度的數(shù)值可由實(shí)驗(yàn)測(cè)得

對(duì)理想溶液：理想溶液中組分的相對(duì)揮發(fā)度等于同溫度下兩組分的飽和蒸汽壓之比。當(dāng)t變化時(shí)，兩者之比變化不大，一般可將α視為常數(shù)，計(jì)算時(shí)可取操作溫度范圍內(nèi)的平均值。2023/12/2910若操作壓強(qiáng)不高，氣相遵循道爾頓分壓定律

——?dú)庖浩胶夥匠?/p>

2023/12/2911由

知，時(shí)，

組分A較B易揮發(fā)，可以用蒸餾方法分離揮發(fā)度差異愈大，愈有利于蒸餾操作。

時(shí)，不能用普通蒸餾的方法分離混合液。

α可作為混合液能否用蒸餾方法分離以及分離難易程度的判據(jù)。2023/12/2912四、汽液相平衡圖

當(dāng)二元物系處于氣－液相平衡時(shí)，描述平衡狀態(tài)的變量是溫度、總壓和氣液兩相組成(x,y)。由相率可知，體系的自由度

f=C-p+2=2，所以當(dāng)其中的兩個(gè)狀態(tài)變量一定，體系的狀態(tài)便唯一確定下來(lái)。2023/12/2913兩條線三個(gè)區(qū)三種點(diǎn)1、溫度—組成(

圖)

2023/12/2914露點(diǎn)線表示混合液的平衡溫度和氣相組成之間的關(guān)系，t-y線泡點(diǎn)線兩條線表示混合液的平衡溫度和液相組成之間關(guān)系，t-x線。2023/12/2915氣相區(qū)兩相區(qū)液相區(qū)三個(gè)區(qū)2023/12/2916●●●沸點(diǎn)（boilingpoint）●●泡點(diǎn)（bubblepoint）x越大，易揮發(fā)組分的含量越高，泡點(diǎn)溫度越低。

●●露點(diǎn)（dewpoint）y越大，易揮發(fā)組分含量越高，露點(diǎn)溫度越低。AB2023/12/2917t汽液兩相平衡時(shí)，兩相溫度相同。此時(shí)，氣相組成大于液相組成；當(dāng)氣液兩相組成相同時(shí)，氣相露點(diǎn)溫度總是高于液相的泡點(diǎn)溫度。

2023/12/2918tExFxEyE

t-x(y)

圖與蒸餾原理2023/12/29192、x-y

圖平衡線位于對(duì)角線的上方，平衡線偏離對(duì)角線愈遠(yuǎn)，表示該溶液愈易分離。2023/12/2920五、非理想溶液

非理想溶液最低恒沸點(diǎn)

如：乙醇-水，正丙醇-水最高恒沸點(diǎn)

如：硝酸-水，氯仿-酮正偏差溶液負(fù)偏差溶液

最大正偏差溶液最大負(fù)偏差溶液2023/12/2921P-x(y)T-x(y)一般負(fù)偏差一般正偏差最大負(fù)偏差最大正偏差2023/12/2922乙醇－水溶液相圖2023/12/2923硝酸－水溶液相圖2023/12/2924說(shuō)明：

（1）具有較大偏差的非理想溶液，可能具有恒沸點(diǎn)。

（2）在恒沸點(diǎn)處α=1，故一般蒸餾方法不能使兩組分分