-
1 授课内容
-
2 巩固练习
什么是蒸馏
蒸馏是通过加热，利用液体混合物中各组分挥发性(沸点）不同而达到分离目的。
原油蒸馏
原油蒸馏是将原油分割为不同沸点范围的馏分，按产品的使用要求，分离除去有害组分或经过反应转化成所需要的组分，从而获得合格的石油产品。
常减压蒸馏是原油的一次加工，即通过蒸馏的方法将原油分离成各种燃料油、润滑油馏分，这些馏分大部分需要进行二次加工。
蒸馏原理
1.气液相平衡：是原油蒸馏过程气液相物质传递的重要理论。汽液相平衡时，汽液两相的组成、温度和压力之间存在一定的关系。
相：系统中具有相同物理和化学性质的任何均匀部分。
相变化：物质从一个相转移到另一个相的过程。如蒸发、冷凝、结晶、升华等。
汽液相平衡状态：一定温度下，当从液面挥发到空间的分子数与同一时间内从空间返回到液体的分子数相等时，容器中的液体与液面上方蒸气建立的一种动态平衡。
原油蒸馏塔内汽液相的变化情况是怎样的呢？
动画：烃类混合物在蒸馏塔内的相变化
传质：液相中轻组分汽化到汽相中去，汽相中重组分冷凝到液相中来，这两个相间的物质交换。
2.汽液相平衡方程：汽液相平衡时，某一组分在两相中组成之间存在一定的关系。
道尔顿定律：汽相中某组分的分压：Pi=P总Yi
拉乌尔定律：液相中某组分的蒸汽分压：Pi=Pi0Xi
汽液达到平衡时，每个组分的分压相等
P总Yi=
Xi 和Yi=Ki Xi Ki =/ P总
P总——气相总压；Pi0——组分i的饱和蒸汽压；Ki——组分i的相平衡常数•Xi、Yi——组分i在平衡液相和汽相中的摩尔分数；
平衡系统与平衡方程：汽液相平衡系统中有几个组分，就可列几个相平衡方程。二元系统混合物，系统中只有沸点不同的两个组分构成。
Y1=K1X1
Y2=K2X2
其中
Y1、X1—轻组分在汽相和液相中的摩尔分数；
Y2、X2—重组分在汽相和液相中的摩尔分数；
K1、K2—轻重组分在系统压力、温度下的相平衡常数。
微课：气液相平衡及相图
3.挥发度与相对挥发度
挥发度：混合物中某个组分的挥发度是其汽相蒸汽分压与相应的液相摩尔分数之比。是用来衡量液体汽化倾向大小。对二元系统的挥发度：
υ1=P1/X1
υ2=P2/X2
相对挥发度：两个组分挥发度之比
α=υ1/υ2
根据α的大小，可以预测混合物用蒸馏方法分离的难易程度，α值越大，说明轻组分在汽相中浓度越大，用蒸馏的方法越容易分离。
相对挥发度表示的相平衡关系
(1)α的大小是组分是否易于分离的重要标志。
(2)α与1.0偏离越大，两组分越易分离。
(3)α=1.0的两组分不能用蒸馏的方法分离。
4.混合物的汽化和冷凝
思考：1.蒸馏过程中汽液两相达到平衡时，混合物中汽相总压（P总v）和液相总压（P总L）什么关系？—汽化和冷凝？2.什么时候才能发生汽化和冷凝现象？
(1)汽化和冷凝的条件
汽化条件： P总L＞P总V
使液体汽化的方法：加热、减压、在系统中加入惰性气体（如水蒸气）。
冷凝条件：P总L＜P总V
使蒸汽的冷凝方法：冷却（降温）、加压
(2)汽化的方式—一次汽化（平衡汽化）：液体混合物在加热汽化过程中所形成的蒸汽始终与液体保持接触，即汽相和液相始终保持平衡接触状态，在达到必要的加热温度之后才最终进行汽液分离，此汽化过程称为一次汽化或平衡汽化。
(2)汽化的方式—渐次汽化（可以被看成是无穷多个一次汽化所组成）：混合物被加热时，蒸气一旦形成就从蒸发空间中引出，使之冷凝，而残留液组分变重。继续升温汽化，形成蒸汽又引出，这样微量蒸汽不断形成并被引出，液相中轻组分浓度越来越低。任何时候刚汽化的微量蒸汽总是与剩下的全部液体呈平衡。
两种汽化方式的对比
(3)冷凝的方式—一次冷凝：是一次汽化的反过程。在冷凝的过程中所产生的液体和剩余的汽体始终保持平衡接触状态，只是在最后汽液两相才分开。例：塔顶蒸汽馏出物在冷凝器中的冷凝。
(4)冷凝的方式—渐次冷凝：渐次汽化的反过程。冷凝液不断与气体混合物分离，随着气体的温度下降，气体混合中重组分浓度不断减少，轻组分浓度不断增加，直至达到规定的冷凝温度为止。例：蒸馏塔顶产品的冷凝冷却即为渐次冷凝过程。
微课：混合物的汽化和冷凝
