化工原理复习必看-第6章-蒸馏习题.doc

蒸馏是一种重要的化工分离技术，尤其适用于均相液体混合物的分离。它的基本原理是利用混合物中各组分挥发性的差异，在适当的温度和压力下，使得不同挥发性的组分在气液两相中达到平衡，从而实现分离。在蒸馏过程中，加热混合物使其部分汽化，挥发性强的组分在气相中的浓度较高，然后通过冷却让气体再次冷凝，这样就实现了气液两相的分离。 在蒸馏过程中，t-x-y图是理解气液平衡的重要工具。在气液共存区，气相和液相的温度相同，但它们的组成不同。气相的组成通常大于液相的，这是因为挥发性强的组分更倾向于进入气相。两相的量可以通过杠杆规则来确定，这是一个用于计算气液两相组成比例的法则。 双组分溶液的相对挥发度α是衡量两种组分挥发性差异的指标，α=1表示两种组分挥发性相同，无法通过普通蒸馏轻易分离。当α值远大于1时，意味着一种组分相对于另一种组分更容易挥发，这样的混合物在x-y图上的平衡曲线会远离对角线，便于分离。 精馏塔是实现蒸馏过程的关键设备，它通过多次部分气化和部分冷凝，以及回流机制，使得混合物中的组分得以逐步分离。精馏塔分为精馏段和提馏段，精馏段主要作用是提浓上升蒸汽中的易挥发组分，而提馏段则是为了提浓下降液体中的难挥发组分。 塔顶和塔底的温度差是由于塔顶的易挥发组分含量高，而塔底的压力高于塔顶，这导致了不同位置的沸点不同。回流比R是控制精馏效率的关键参数，全回流（R=∞）时所需理论板数最少，但实际操作中为了节约能耗，通常会选择合适的最小回流比Rmin。进料的热状况会影响精馏效果，如冷液体进料（q值最大）和饱和液体进料，不同进料热状况下，xq、yq与xF的关系可通过相应公式推导。 增大回流比R可以提高精馏段的液气比，增加馏出液的纯度（xD增大），但会增加釜残液的不纯度（xW减小）。在设计精馏塔时，改变进料热状况会直接影响到理论塔板数的需求，例如饱和蒸汽进料改饱和液体进料，需要的理论板数会减少，而提馏段的下降液体流量则会增加。对于饱和蒸汽进料，液体流量（L）等于蒸汽流量（V），而气相组成沿塔向下逐渐降低（yn+1<yn<yn-1）。 蒸馏是一个基于组分挥发性差异的分离过程，涉及气液平衡、精馏塔的操作、回流比的控制等多个关键概念，理解并掌握这些知识点对于化工原理的学习至关重要。