华南理工大学821化工原理考研考点分析：蒸馏！

华工引路人

六、蒸馏

1.蒸馏分类：

操作方式：连续蒸馏、间歇蒸馏；

对分离的要求：简单蒸馏、平衡蒸馏(闪蒸)、精馏、特殊精馏（精馏还包括水蒸气精馏、间歇精馏、恒沸精馏、萃取精馏、反应精馏）；

压力：常压蒸馏、加压蒸馏、减压蒸馏；

组分：双组分蒸馏和多组分蒸馏(精馏)，常用精馏塔。精馏，加压提高蒸汽冷凝温度，降压降低沸点温度。

2.双组分溶液气液相平衡：

液态泡点方程：xA=[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)]，(xA：液态组分A的摩尔分数；p (t)：压强关于温度的函数)；

气态露点方程：yA=pA/p=[pA(t)/p]×[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)]；

平衡常数KA=yA/xA，理想溶液：KA=p°A/p，即组分饱和蒸气压和总压之比；

挥发度：υA=pA/xA，相对挥发度：αAB=υA/υB，最终可导出气液平衡方程：y=αx/[1+(a-1)x]；

气液平衡相图：p-x图(等温) 、t-x(y)图(等压)、x-y图。

3.平衡蒸馏：qn(F)，xF加热至泡点以上tF，减压气化，温度达到平衡温度te，两相平衡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))；

热量衡算：tF=te+(1-q)γ/Cp,m，(Cp,m：原液的摩尔定压热容；γ：原液的摩尔气化潜热)；平衡关系：yD=αxW/[1+(α-1)xW]。

4.简单蒸馏：

持续加热至釜液组成和馏出液组成达到规定时停止；关系式：ln[n(F)/n(W)]= {ln(xF/xW)-αln[(1-xF)/(1-xW)]}/(α-1)；

总物料衡算：n(F)=n(W)+n(D)；易挥发组分衡算：n(F)xF =n(W)xW+n(D)xD；

推出：xD= [n(F)xF-n(W)xW]/[n(F)-n(W)]。

5.精馏：

多次部分气化部分冷凝(连续、间歇)，泡点不同采取不同的压力操作，塔板数从上至下记；

塔顶易挥发组分回收率：ηD=qn(D)xD/qn(F)xF×100%，

釜中不易挥发组分回收率：ηW=qn(W)(1-xW)/[qn(F)(1-xF)]×100%；

精馏段总物料衡算：qn(V)=qn(D)+qn(L)；精馏段易挥发组分衡算：qn(V)yn+1=qn(D)xD+qn(L)xn；(V：各层上升蒸汽量；D：塔顶馏出液量；L：各板下降的液量；yn+1：第n+1块板上升的蒸汽中易挥发组分的摩尔分数；xn：第n块板下降的液体中易挥发组分的摩尔分数)，

精馏段操作线方程：yn+1=Rxn/(R+1) +xD/(R+1)，(回流比R= qn(L)/qn(D))；

提馏段总物料衡算：qn(L’)=qn(V’)+qn(W)；提馏段易挥发组分衡算：qn(L’)x’m=qn(V’)y’m+1 +qn(W)xW ；(W：釜液量)，提馏段操作线方程：y’m+1=qn(L’)x’m/qn(V’)-qn(W)xW/qn(V’)；

总的物料衡算：qn(F)+qn(V’)+qn(L)=qn(V)+qn(L’)，乘上各焓值Hx即为热量衡算，qn(V)=qn(V’)+(1-q)qn(F)，(精馏进料热状态参数q=(HV-HF)/(HV-HL)，即单位原料液变为饱和蒸汽所需要的热量与单位原料液潜热之比)；

进料方程：y=qx/(q-1)-xF/(q-1)；理论塔板的计算逐板法和图解法，回流比R增大理论塔板数减小，解析法：全回流理论塔板数Nmin={lg[xD(1-xw)/[xw(1-xD)]]}/lgam-1，(am：全塔平均挥发度)；

最小回流比Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)，(xq，yq：进料时)，R实=(1.1—2.0) Rmin；

全塔效率ET为理论塔板数与实际塔板数之比；

间歇精馏：分批精馏，一次进料待釜液达到指定组成后，放出残液，再次加料，用于分离量少而纯度要求高的物料，每批精馏气化物质的量n(V )= (R+1)n(D)，所需时间τ=n(V)/qn(V)；

特殊精馏：恒沸精馏(加第三组分，形成新的低恒沸物，增大相对挥发度) 、萃取精馏(加第三组分，增大相对挥发度)、加盐萃取精馏、分子蒸馏(针对高分子量、高沸点、高粘度、热稳定性极差的有机物)。

6.根据溶液的蒸汽压偏离拉乌尔定律的方向，一般可将非理想溶液分成两大类：①正偏差溶液，②负偏差溶液。

7.精馏回流中，下降也体重的轻组分向气相传递，上升正其中的重组分向液相传递，塔下半部分完成了重组分的提浓，叫做提馏段。完整的精馏塔包括精馏段和提馏段。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，回流比是塔顶回流量比塔顶产品量的比值。板式塔加料位置在第五块板效率最高。只有提馏段没有精馏段的叫回收塔。

8.加入第三组分和原溶液中的某一组份形成最低恒沸物，以新恒沸物的形式从塔顶蒸出叫做恒沸蒸馏（糠醛-水），若加入的第三组分仅改变各组分的相对挥发度叫做萃取精馏（乙醇-水）。恒沸精馏的挟带剂要符合能与混合组分钟至少一个形成最低恒沸物，新形成的恒沸物要便于分离，恒沸物中挟带剂的含量要少。萃取精馏添加剂要选择性高、挥发性小，与原溶液可以很好的互溶。相比较，萃取精馏添加剂的选择范围广，不用形成汽化物从塔顶蒸出能耗少，但其需要连续不断的加入，不能用于间歇精馏。

9.多组分精馏，获得n个产物需要n+1个塔。

欢迎关注微信公众号：“华工考研院”，22华工考研院交流*