化工原理-上下冊-修訂版-(夏清--陳常貴-著)-天津大學出版社--第六章--蒸餾

1、2021/7/31化學工程教研室1 6.1 概述概述 6.2 6.3 平衡蒸餾與簡單蒸餾平衡蒸餾與簡單蒸餾 6.4 精餾原理精餾原理 6.5 兩組分連續(xù)精餾的計算兩組分連續(xù)精餾的計算 6.6 間歇精餾間歇精餾 6.7 恒沸精餾與萃取精餾恒沸精餾與萃取精餾2021/7/31化學工程教研室2教學要求：教學要求：重重 點：點：兩組分的相平衡關(guān)系；兩組分聯(lián)系精餾的計算；影響精餾過程兩組分的相平衡關(guān)系；兩組分聯(lián)系精餾的計算；影響精餾過程的主要因素。的主要因素。覆蓋內(nèi)容：覆蓋內(nèi)容：兩組分物系的汽液平衡關(guān)系，兩組分物系的汽液平衡關(guān)系，t-x-y圖圖, x-y圖，拉烏爾定律，圖，拉烏爾定律，泡點方程、露點方程

2、、相對揮發(fā)度及其影響因素；精餾原理；雙組分泡點方程、露點方程、相對揮發(fā)度及其影響因素；精餾原理；雙組分連續(xù)精餾塔的物料衡算，恒摩爾流假設，理論板的概念，操作線方程，連續(xù)精餾塔的物料衡算，恒摩爾流假設，理論板的概念，操作線方程，進料熱狀況，進料熱狀況，q的意義及計算，最小回流比的概念及確定，回流比對的意義及計算，最小回流比的概念及確定，回流比對精餾過程的影響，理論板數(shù)的確定；（圖解法，逐板計算法及簡捷精餾過程的影響，理論板數(shù)的確定；（圖解法，逐板計算法及簡捷法）；點效率、板效率和塔效率的概念，實際塔板數(shù)的確定；精餾裝法）；點效率、板效率和塔效率的概念，實際塔板數(shù)的確定；精餾裝置的熱衡算；平衡蒸餾

3、、簡單蒸餾的特點及計算，間歇精餾的特點及置的熱衡算；平衡蒸餾、簡單蒸餾的特點及計算，間歇精餾的特點及計算步驟；恒沸精餾、萃取精餾的概念；精餾塔全塔效率及點效率的計算步驟；恒沸精餾、萃取精餾的概念；精餾塔全塔效率及點效率的測定方法。測定方法。2021/7/31化學工程教研室3混合物混合物均相物系均相物系非均相物系非均相物系非均相物系的分離主要依靠質(zhì)非均相物系的分離主要依靠質(zhì)點運動與流體流動原理實現(xiàn)分點運動與流體流動原理實現(xiàn)分離離均相物系的分離條件是必須造成一均相物系的分離條件是必須造成一個兩相物系，然后依據(jù)物系中不同個兩相物系，然后依據(jù)物系中不同組分間某種物性的差異，使其中某組分間某種物性的差異

4、，使其中某個組分或某些組分從一相向另一相個組分或某些組分從一相向另一相轉(zhuǎn)移，以達到分離的目地轉(zhuǎn)移，以達到分離的目地傳質(zhì)過程傳質(zhì)過程物質(zhì)以擴散的方式，從一相轉(zhuǎn)移到另一相的相界物質(zhì)以擴散的方式，從一相轉(zhuǎn)移到另一相的相界面的轉(zhuǎn)移過程，稱為物質(zhì)的傳遞過程，簡稱傳質(zhì)過程。面的轉(zhuǎn)移過程，稱為物質(zhì)的傳遞過程，簡稱傳質(zhì)過程。2021/7/31化學工程教研室4 通過加熱造成氣液兩相物系，利用物系中各組分的揮通過加熱造成氣液兩相物系，利用物系中各組分的揮發(fā)度不同的特性以實現(xiàn)分離的目的。發(fā)度不同的特性以實現(xiàn)分離的目的。 易揮發(fā)組分：沸點低的組分易揮發(fā)組分：沸點低的組分難揮發(fā)組分：沸點高的組分難揮發(fā)組分：沸點高的組分

5、（1）通過蒸餾操作，可以直接獲得所需要的組分（產(chǎn)品），因此一）通過蒸餾操作，可以直接獲得所需要的組分（產(chǎn)品），因此一般蒸餾操作流程較為簡單。般蒸餾操作流程較為簡單。（2）蒸餾分離應用較廣泛，歷史悠久。它不僅可分離液體混合物，）蒸餾分離應用較廣泛，歷史悠久。它不僅可分離液體混合物，而且可分離氣體混合物。而且可分離氣體混合物。（3）在蒸餾過程中，由于要產(chǎn)生大量的氣相或液相，因此要消耗大）在蒸餾過程中，由于要產(chǎn)生大量的氣相或液相，因此要消耗大量的能量。能耗的高低是決定是否能采用蒸餾分離的主要因素。量的能量。能耗的高低是決定是否能采用蒸餾分離的主要因素。2021/7/31化學工程教研室5間歇蒸餾連續(xù)蒸

6、餾按操作壓強按操作壓強常壓蒸餾減壓蒸餾加壓蒸餾按蒸餾方式按蒸餾方式簡單蒸餾平衡蒸餾精 餾特殊精餾按待分離混合物中按待分離混合物中組分的數(shù)目組分的數(shù)目雙組分精餾多組分精餾按操作流程按操作流程本章重點討論常壓下雙組分連續(xù)精餾的原理和計算本章重點討論常壓下雙組分連續(xù)精餾的原理和計算返回2021/7/31化學工程教研室6 溶液的氣液平衡關(guān)是蒸餾過程的熱力學基礎(chǔ)，是它的依據(jù)，因此了溶液的氣液平衡關(guān)是蒸餾過程的熱力學基礎(chǔ)，是它的依據(jù)，因此了解混合物的氣液平衡關(guān)系是理解掌握過程的最基本條件。解混合物的氣液平衡關(guān)系是理解掌握過程的最基本條件。1.2.1 兩組分理想物系的氣液平衡兩組分理想物系的氣液平衡一、理想

7、物系與拉烏爾定律一、理想物系與拉烏爾定律（1）液相為理想溶液，遵循拉烏爾定律。）液相為理想溶液，遵循拉烏爾定律。（2）氣相為理想氣體，遵循道爾頓分壓定律。）氣相為理想氣體，遵循道爾頓分壓定律。PpyPpyppPBBAABA2021/7/31化學工程教研室7ABBBBAAAxpxppxpp1000在一定的溫度下，溶液上方任意組分的蒸汽分壓，在一定的溫度下，溶液上方任意組分的蒸汽分壓， 等等于該純組分在同溫度下的蒸汽壓與該組分在溶液中的摩爾分率之乘積。于該純組分在同溫度下的蒸汽壓與該組分在溶液中的摩爾分率之乘積。拉烏爾定律示意圖拉烏爾定律示意圖 在溶液溫度下純在溶液溫度下純A組分的飽和蒸組分的飽和

8、蒸汽壓汽壓在溶液溫度下純在溶液溫度下純B組分的飽和蒸組分的飽和蒸汽壓汽壓2021/7/31化學工程教研室8相律是研究相平衡的基本規(guī)律。相律表示平衡物系中的自由度數(shù)、相律是研究相平衡的基本規(guī)律。相律表示平衡物系中的自由度數(shù)、相數(shù)及獨立組分數(shù)間的關(guān)系。相數(shù)及獨立組分數(shù)間的關(guān)系。2CF式中自由度數(shù)獨立組分數(shù)相數(shù)、對于雙組分系統(tǒng)，、對于雙組分系統(tǒng)，F(xiàn)平衡物系涉及的參數(shù)有溫度、壓強與氣、平衡物系涉及的參數(shù)有溫度、壓強與氣、液兩相的組成。對雙組分物系，當一相液兩相的組成。對雙組分物系，當一相中某一組分的濃度確定后，另一組分的中某一組分的濃度確定后，另一組分的濃度隨之確定，故液相或氣相的組成均濃度隨之確定，

9、故液相或氣相的組成均可用單參數(shù)表示，因此，只要溫度、壓可用單參數(shù)表示，因此，只要溫度、壓強和氣、液兩相組成這四個變量中任意強和氣、液兩相組成這四個變量中任意規(guī)定兩個，則平衡物系的狀態(tài)將被唯一規(guī)定兩個，則平衡物系的狀態(tài)將被唯一地確定，余下的參數(shù)不能任意選擇。地確定，余下的參數(shù)不能任意選擇。、恒壓操作：恒定，則該平衡物、恒壓操作：恒定，則該平衡物系只剩一個自由度，因此，在恒壓下系只剩一個自由度，因此，在恒壓下的雙組分氣液平衡物系必存在如下關(guān)的雙組分氣液平衡物系必存在如下關(guān)系：液相（或氣相）組成與溫度的一系：液相（或氣相）組成與溫度的一一對應關(guān)系；氣液相間的一一對應關(guān)一對應關(guān)系；氣液相間的一一對應關(guān)

10、系。系。1.2.1 兩組分理想物系的氣液平衡兩組分理想物系的氣液平衡2021/7/31化學工程教研室91.液相組成與溫度液相組成與溫度(泡點泡點)的關(guān)系的關(guān)系-泡點方程泡點方程 由于純組分由于純組分A、的飽和蒸氣壓均是溫度的函數(shù)、的飽和蒸氣壓均是溫度的函數(shù) tfpA0 tfpB0混合物的沸騰條件是各組分的液面分壓之和等于外壓，即：混合物的沸騰條件是各組分的液面分壓之和等于外壓，即：飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系可用安托因系可用安托因（AntoineAntoine）方程表示）方程表示CtBAp0logA、B、C 為安托因常數(shù)，可由相關(guān)的手冊查到。為安托因常數(shù)，可由相關(guān)的手冊查到。一定

11、總壓下液相組成與純組分飽和蒸汽壓一定總壓下液相組成與純組分飽和蒸汽壓(泡點溫度泡點溫度)關(guān)系，稱為關(guān)系，稱為 1.2.1 兩組分理想物系的氣液平衡兩組分理想物系的氣液平衡PxpxpBBAA00PppBA000BABApppPx2021/7/31化學工程教研室10PxpPpyAAAA00000BABAApppPPpy000BABApppPx一定總壓下氣相組成一定總壓下氣相組成與純組分飽和蒸汽壓與純組分飽和蒸汽壓(露點溫度露點溫度)之間的關(guān)之間的關(guān)系，稱為系，稱為1.2.1 兩組分理想物系的氣液平衡兩組分理想物系的氣液平衡2021/7/31化學工程教研室11AAAxPpy01.2.1 兩組分理想物

12、系的氣液平衡兩組分理想物系的氣液平衡若引入相平衡常數(shù)，則若引入相平衡常數(shù)，則AAAxKy PpKAA02021/7/31化學工程教研室124. 用相對揮發(fā)度表示用相對揮發(fā)度表示ABABABPPxx1.2.1 兩組分理想物系的氣液平衡兩組分理想物系的氣液平衡溶液中各組分的揮發(fā)度溶液中各組分的揮發(fā)度可用它在蒸氣中的分壓和與之平衡的液可用它在蒸氣中的分壓和與之平衡的液相中的摩爾分率之比表示。相中的摩爾分率之比表示。對雙組分物系對雙組分物系BBAABAxpxp（1）揮發(fā)度）揮發(fā)度純液體的揮發(fā)度是指該液體在一定溫度下的飽和蒸氣壓純液體的揮發(fā)度是指該液體在一定溫度下的飽和蒸氣壓對理想溶液對理想溶液00BB

13、AApp（2）相對揮發(fā)度相對揮發(fā)度溶液中易揮發(fā)組分的揮發(fā)度與難揮發(fā)組分的揮發(fā)度之比溶液中易揮發(fā)組分的揮發(fā)度與難揮發(fā)組分的揮發(fā)度之比稱為相對揮發(fā)度，用稱為相對揮發(fā)度，用 表示表示2021/7/31化學工程教研室131.2.1 兩組分理想物系的氣液平衡兩組分理想物系的氣液平衡當操作壓強低，氣相服從道爾頓分壓定律時，上式可改寫為：當操作壓強低，氣相服從道爾頓分壓定律時，上式可改寫為：ABBAABAAxyxyxPyxPy對理想溶液：00BAPP由于 pA0和pB0均隨溫度沿相同方向變化，因而兩者的比值變化不大，故一般可將視為常數(shù)，計算時可取操作溫度范圍內(nèi)的平均值。對于雙組分溶液，當總壓不高時：由ABB

14、AABAAxyxyxPyxPyBABAxxyyAAAAxxyy11xxy111，表示組分，表示組分A較較B易揮發(fā)；易揮發(fā)；值越大，兩組分在兩相中相對含量值越大，兩組分在兩相中相對含量的差別越大，用蒸餾方法越容易將的差別越大，用蒸餾方法越容易將其分離。其分離。 相平衡方程相平衡方程2021/7/31化學工程教研室14（1）等溫圖）等溫圖 在溫度一定的條件下，氣、液兩相平衡時，壓力與組分的關(guān)在溫度一定的條件下，氣、液兩相平衡時，壓力與組分的關(guān)系用壓力系用壓力-組成圖（組成圖（p-x圖）表示。圖）表示。1.2.1 兩組分理想物系的氣液平衡兩組分理想物系的氣液平衡 pA0 P pB0 0 xA （xB

15、） 1T為常數(shù)2021/7/31化學工程教研室15在一定外壓條件下，沸點與汽液相組成的關(guān)系，繪在圖上即是t-x-y圖 (2)等壓圖等壓圖yxtA、t-x-y圖1.2.1 兩組分理想物系的氣液平衡兩組分理想物系的氣液平衡2021/7/31化學工程教研室16兩線：tx線為泡點線，泡點與組成有關(guān)；ty線為露點線，露點與組成y有關(guān)。 3區(qū):tx線以下為過冷液體區(qū)；ty線以上為過熱蒸汽區(qū)；在tx與ty線之間的區(qū)域為氣液共存區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)氣液組成y與x是成平衡關(guān)系，氣液兩相的量符合杠桿定律。只有設法使體系落在汽液共存區(qū)這才能實現(xiàn)一定程度的分離。例如將組成為的過冷溶液加熱至C點，產(chǎn)生第1滴氣泡，故C點所對應

16、的溫度稱為泡點，氣泡組成為y1，維持加熱升溫至G點，溶液部分汽化，氣相組成為y(F點)，液相組成為x(E點)，yxF，xxF，故原料液得到部分分離，x與y成平衡關(guān)系，G點所對應的溫度為氣液相的平衡濃度；反之將組成為yF的過熱混合氣體冷卻至D點，第1滴冷凝液出現(xiàn)，D點所對應的溫度為露點，繼續(xù)冷卻至G點氣相部分冷凝，液相組成為x，氣相組成為y，xyF，故部分冷凝亦可實現(xiàn)一定程度的分離。要實現(xiàn)高純度分離必須采用多次部分汽化和多次部分冷凝，這個過程在工業(yè)生產(chǎn)上是如何實現(xiàn)的呢？兩端點A與B.端點A代表純易揮發(fā)A組分(x=1)，端點B代表純難揮發(fā)B組分（x=0 ）。對于一定組成的溶液加熱到與相交的點，即出

17、現(xiàn)第一個氣泡，所以線亦稱泡點線。對于組成為的蒸汽，冷卻至與線相交，出現(xiàn)第一個露珠，所以稱線為露點線。1.2.1 兩組分理想物系的氣液平衡兩組分理想物系的氣液平衡2021/7/31化學工程教研室17t-x-y圖可通過實驗測定。若為二元理想溶液，t-x-y圖可利用計算方法求得： 式說明，只要知道某溫度下的（飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)），就可以計算得到x與y，就可以作出在指定外壓下的圖。上式還說明，總壓對t-x-y圖是有影響的。 AoAAxppAoBBoBBxpxpp1AoBAoABAxpxpPpp1 PxpPpypppPxAoAAAoBoAoBA1.2.1 兩組分理想物系的氣液平衡兩組分理想物系的氣液平衡20

18、21/7/31化學工程教研室18B x-y圖取 圖中的數(shù)據(jù)，以x為橫坐標，y為縱坐標，繪成的圖為 圖。yxtyx x-y圖 對于易揮發(fā)組分，因為 ，所以x-y線均在對角線上方。X-y線與對角線偏離越遠，表示越易分離。若x-y線與對角線重合，則不能用精餾方法分離。對于二元理想溶液，x-y圖可由t-x-y圖得到。 AAxy1.2.1 兩組分理想物系的氣液平衡兩組分理想物系的氣液平衡通常，精餾過程是在接近等壓的條件下進行，所以等壓圖是精餾過程中常用的，尤其是x-y圖，常用它來說明兩組分混合物精餾過程的計算。返回2021/7/31化學工程教研室196.3.1 平衡蒸餾平衡蒸餾 t B A xW xF

19、yD x 或或 y 一、平衡蒸餾過程一、平衡蒸餾過程 將一定組成的液體加熱至泡點以上使其部分汽化，或一定組成的將一定組成的液體加熱至泡點以上使其部分汽化，或一定組成的蒸氣冷卻至露點以下使其部分冷凝，形成氣、液兩相，兩相達到平衡，蒸氣冷卻至露點以下使其部分冷凝，形成氣、液兩相，兩相達到平衡，然后，將氣、液兩相分離，此過程的結(jié)果是易揮發(fā)組分在氣相富集，然后，將氣、液兩相分離，此過程的結(jié)果是易揮發(fā)組分在氣相富集，難揮發(fā)組分在液相富集，這種過程稱為平衡蒸餾。難揮發(fā)組分在液相富集，這種過程稱為平衡蒸餾。2021/7/31化學工程教研室20二、過程的數(shù)學描述二、過程的數(shù)學描述衡蒸餾過平程的主要關(guān)系式有：衡

20、蒸餾過平程的主要關(guān)系式有：物料衡算式物料衡算式熱量衡算式熱量衡算式氣液平衡關(guān)系氣液平衡關(guān)系物料衡算物料衡算以兩組分混合液的閃蒸為例進行說明以兩組分混合液的閃蒸為例進行說明以整個裝置為系統(tǒng)進行衡算以整個裝置為系統(tǒng)進行衡算兩式聯(lián)立得：兩式聯(lián)立得： WDFWxDyFxF總物料衡算：總物料衡算：易揮發(fā)組分的物料算：易揮發(fā)組分的物料算：設液相產(chǎn)物占總加料量的分率為設液相產(chǎn)物占總加料量的分率為q，qFD 1FxDFxDFy 1氣化率為氣化率為:11qxxqqyF2021/7/31化學工程教研室21FptTFcQ對加熱器作熱量衡算，忽略熱損失，則對加熱器作熱量衡算，忽略熱損失，則節(jié)流減壓后，物料放出的顯熱即

21、供自身的部分氣化，故節(jié)流減壓后，物料放出的顯熱即供自身的部分氣化，故 FrqtTFcep1由此式可求得原料液離開加熱器的由此式可求得原料液離開加熱器的溫溫為為pecrqtT12021/7/31化學工程教研室22 xfy 平衡蒸餾中，氣、液兩相處于平衡狀態(tài)，即兩相溫度相同，平衡蒸餾中，氣、液兩相處于平衡狀態(tài)，即兩相溫度相同，組成互為平衡。因此，組成互為平衡。因此，y與與x應滿足相平衡方程式應滿足相平衡方程式若為理想溶液應滿足若為理想溶液應滿足平衡溫度平衡溫度te與組成與組成x應滿足泡點方程即應滿足泡點方程即xxy) 1(1 xte2021/7/31化學工程教研室23簡單精餾裝置圖簡單精餾裝置圖

22、在實驗室或工業(yè)生產(chǎn)中，采用如圖所示的裝置，實質(zhì)也是一個汽在實驗室或工業(yè)生產(chǎn)中，采用如圖所示的裝置，實質(zhì)也是一個汽化器，一個冷凝器。化器，一個冷凝器。 一、簡單蒸餾的裝置一、簡單蒸餾的裝置 2021/7/31化學工程教研室24蒸餾原理示意圖蒸餾原理示意圖 釜液量若全部汽化，又全部冷凝，釜液量若全部汽化，又全部冷凝，即最終釜液量即最終釜液量W=0，則達不到分離，則達不到分離的目的。只有部分汽化，部分冷凝，的目的。只有部分汽化，部分冷凝，才可得到易揮發(fā)組分較高的餾出液。才可得到易揮發(fā)組分較高的餾出液。由圖看出，當料液組成為由圖看出，當料液組成為x1時，所時，所得餾出液最高組成為得餾出液最高組成為y1

23、。所以用簡。所以用簡單蒸餾的方法，得不到純度高的產(chǎn)單蒸餾的方法，得不到純度高的產(chǎn)品。品。 在簡單蒸餾的過程中：液相組成由在簡單蒸餾的過程中：液相組成由nxxxx321汽相組成（餾出液組成）由汽相組成（餾出液組成）由nyyyy321釜液量由釜液量由WdnFF二、簡單蒸餾的原理二、簡單蒸餾的原理2021/7/31化學工程教研室25 描述簡單蒸餾過程的物料衡算、熱量衡算方程與平衡蒸餾并無本質(zhì)區(qū)描述簡單蒸餾過程的物料衡算、熱量衡算方程與平衡蒸餾并無本質(zhì)區(qū)別，但簡單蒸餾是個時變過程，而平衡蒸餾為定態(tài)過程。因此，對簡單蒸別，但簡單蒸餾是個時變過程，而平衡蒸餾為定態(tài)過程。因此，對簡單蒸餾必須選取一個時間微元

24、餾必須選取一個時間微元dt ，對該時間微元的始末作物料衡算。，對該時間微元的始末作物料衡算。L某瞬間釜中的液體量，它隨時而變，由初態(tài)某瞬間釜中的液體量，它隨時而變，由初態(tài)W1變至終態(tài)變至終態(tài)W2； x某瞬間釜中液體的組成，它由初態(tài)某瞬間釜中液體的組成，它由初態(tài)x1降至終態(tài)降至終態(tài)x2； y瞬間由釜中蒸出的氣相組成，隨時間而變。瞬間由釜中蒸出的氣相組成，隨時間而變。 三、簡單蒸餾過程的計算三、簡單蒸餾過程的計算：易揮揮發(fā)組分時刻蒸餾釜中tdLdD ydDdxxdLLLx總物料：易揮發(fā)組分：量易揮揮發(fā)組分時刻塔頂dtt 易揮揮發(fā)組分蒸出的dtt 忽略高階無窮?。?xydxLdL2021/7/31化

25、學工程教研室26若最初釜液量若最初釜液量F為，此時釜液組成為，此時釜液組成x1為，最終釜液量為為，最終釜液量為W ，此時釜液組，此時釜液組成為成為x2，積分上式：，積分上式：12 lnxxxydxWF(1) 若若x-y平衡關(guān)系用曲線或表格表示時，則可應用圖解積分法或數(shù)值積分。平衡關(guān)系用曲線或表格表示時，則可應用圖解積分法或數(shù)值積分。bxmbxmmWF2111ln11ln(3) 若在操作范圍內(nèi)，若在操作范圍內(nèi)，x-y平衡關(guān)系為直線，即平衡關(guān)系為直線，即y=mx+b，則，則若若y=mx，則，則21ln11lnxxmWF(2) 若平衡關(guān)系可用相對揮發(fā)度表示若平衡關(guān)系可用相對揮發(fā)度表示122111ln

26、ln11lnxxxxWF2021/7/31化學工程教研室27WFD 原料量原料量F及原料組成及原料組成x1一般已知，當給定一般已知，當給定x2即可聯(lián)立上式求出殘液量即可聯(lián)立上式求出殘液量W。由于釜液組成由于釜液組成x隨時變化，每一瞬間的氣相組成隨時變化，每一瞬間的氣相組成y也相應變化。若將全過程的也相應變化。若將全過程的氣相產(chǎn)物冷凝后匯集一起，則餾出液的平均組成及數(shù)量可對全過程的始末作氣相產(chǎn)物冷凝后匯集一起，則餾出液的平均組成及數(shù)量可對全過程的始末作物料衡算而求出。物料衡算而求出。易揮發(fā)組分的物料衡算：易揮發(fā)組分的物料衡算：21WxFxyD總物料衡算：總物料衡算：返回2021/7/31化學工程

27、教研室28 簡單蒸餾及平衡蒸簡單蒸餾及平衡蒸餾只能使液體混合物得餾只能使液體混合物得到有限的的分離，遠遠到有限的的分離，遠遠不能滿足工業(yè)的要求。不能滿足工業(yè)的要求。如何利用兩組分揮發(fā)度如何利用兩組分揮發(fā)度的差異實現(xiàn)連續(xù)的高純的差異實現(xiàn)連續(xù)的高純度的分離，是我們在本度的分離，是我們在本節(jié)要討論的基本內(nèi)容。節(jié)要討論的基本內(nèi)容。 2021/7/31化學工程教研室29現(xiàn)取第現(xiàn)取第n板為例來分析精餾過程和原理：板為例來分析精餾過程和原理： 塔板的形式有多種，最簡單的一種是板上有許多小孔（稱篩板塔），每層板上都裝有溢塔板的形式有多種，最簡單的一種是板上有許多小孔（稱篩板塔），每層板上都裝有溢流管，由下一層

28、（流管，由下一層（n+1層）的蒸汽通過板上的小孔上升，而上一層（層）的蒸汽通過板上的小孔上升，而上一層（n-1層）來的液體通層）來的液體通過溢流管流到第過溢流管流到第n板上，在第板上，在第n板上汽液兩相密切接觸，進行熱和質(zhì)的交換。進、出第板上汽液兩相密切接觸，進行熱和質(zhì)的交換。進、出第n板板的物流有四種：的物流有四種：a由第由第n-1板溢流下來的液體量為板溢流下來的液體量為Ln-1，其組成為，其組成為xn-1 ，溫度為，溫度為tn-1；b由第由第n板上升的蒸汽量為板上升的蒸汽量為Vn，組成為，組成為yn，溫度為，溫度為tn；c從第從第n板溢流下去的液體量為板溢流下去的液體量為Ln，組成為，組成

29、為xn，溫度為，溫度為tn；d由第由第n+1板上升的蒸汽量為板上升的蒸汽量為Vn+1，組成為，組成為yn+1，溫度為，溫度為tn+1。開始時進入第開始時進入第n板的汽液兩相是不平衡的。因此，當組成為板的汽液兩相是不平衡的。因此，當組成為xn-1的液體及組的液體及組成為成為yn+1 的蒸汽同時進入第的蒸汽同時進入第n板，由于存在溫度差板，由于存在溫度差tn=1tn-1和濃度差和濃度差xn-1xn+1*，汽液兩相在第，汽液兩相在第n板上密切接觸進行傳質(zhì)和傳熱，即組成為板上密切接觸進行傳質(zhì)和傳熱，即組成為yn+1的蒸的蒸汽部分冷凝汽部分冷凝,使其中部分難揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入液相中；冷凝放出的潛熱傳給液相，組

30、使其中部分難揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入液相中；冷凝放出的潛熱傳給液相，組成為成為xn-1的液體部分氣化，其中易揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入氣相中。因而離開第的液體部分氣化，其中易揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入氣相中。因而離開第n 板的氣相板的氣相組成組成ynyn+1，液相組成，液相組成xnxn-1，若汽液兩相在板上的接觸時間足夠長，接觸，若汽液兩相在板上的接觸時間足夠長，接觸比較充分，那么離開該板的汽液兩相相互平衡，通常稱這種板為理論板（比較充分，那么離開該板的汽液兩相相互平衡，通常稱這種板為理論板（xn，yn成平衡）。精餾塔中每層板上都進行著與上述相似的過程，其結(jié)果是上升蒸汽中成平衡）。精餾塔中每層板上都進行著與上述相似的過程，其結(jié)果是上

31、升蒸汽中易揮發(fā)組分濃度逐漸增高，而下降的液體中難揮發(fā)組分越來越濃，只要塔內(nèi)有足易揮發(fā)組分濃度逐漸增高，而下降的液體中難揮發(fā)組分越來越濃，只要塔內(nèi)有足夠多的塔板數(shù)，就可使混合物達到所要求的分離純度。夠多的塔板數(shù)，就可使混合物達到所要求的分離純度。2021/7/31化學工程教研室30加料板把精餾塔分為二段，加料板把精餾塔分為二段，加料板以上的塔，即塔上半加料板以上的塔，即塔上半部完成了上升蒸汽的部完成了上升蒸汽的 精制，精制，即除去其中的難揮發(fā)組分，即除去其中的難揮發(fā)組分，因而稱為精餾段。加料板以因而稱為精餾段。加料板以下（包括加料板）的塔的下下（包括加料板）的塔的下半部完成了下降液體中難揮半部完

32、成了下降液體中難揮發(fā)組分的提濃，即除去了易發(fā)組分的提濃，即除去了易揮發(fā)組分，因而稱為提餾段。揮發(fā)組分，因而稱為提餾段。一個完整的精餾塔應包括精一個完整的精餾塔應包括精餾段和提餾段。餾段和提餾段。 2021/7/31化學工程教研室31從上面所討論的精餾操作不難看出，精餾之所以區(qū)別于蒸餾就從上面所討論的精餾操作不難看出，精餾之所以區(qū)別于蒸餾就在于精餾有在于精餾有“回流回流”，而蒸餾沒有，而蒸餾沒有“回流回流”?；亓靼ㄋ?shù)摹；亓靼ㄋ數(shù)囊合嗷亓髋c塔釜部分汽化造成的氣相回流?；亓魇菢?gòu)成汽、液液相回流與塔釜部分汽化造成的氣相回流。回流是構(gòu)成汽、液兩相接觸傳質(zhì)使精餾過程得以連續(xù)進行的必要條件。若塔頂

33、沒兩相接觸傳質(zhì)使精餾過程得以連續(xù)進行的必要條件。若塔頂沒有液相回流，或是塔底沒有再沸器產(chǎn)生蒸汽回流，則塔板上的有液相回流，或是塔底沒有再沸器產(chǎn)生蒸汽回流，則塔板上的氣液傳質(zhì)就缺少了相互作用的一方，也就失去了塔板的分離作氣液傳質(zhì)就缺少了相互作用的一方，也就失去了塔板的分離作用。因此，回流液的逐板下降和蒸汽的逐板上升是實現(xiàn)精餾的用。因此，回流液的逐板下降和蒸汽的逐板上升是實現(xiàn)精餾的必要條件。必要條件。返回2021/7/31化學工程教研室32第五節(jié)第五節(jié) 兩組分連續(xù)精餾的計算兩組分連續(xù)精餾的計算兩組分連續(xù)精餾的工藝設計及計算主要內(nèi)容:確定產(chǎn)品的流量和組成確定產(chǎn)品的流量和組成確定精餾塔的類型，根據(jù)塔型

34、，求理論板層數(shù)或填料層高度確定精餾塔的類型，根據(jù)塔型，求理論板層數(shù)或填料層高度確定塔高和塔徑確定塔高和塔徑對板式塔，進行塔板結(jié)構(gòu)尺寸的計算及塔板流體力學驗算對板式塔，進行塔板結(jié)構(gòu)尺寸的計算及塔板流體力學驗算對填料塔，確定填料的類型及尺寸，并計算填料塔的流動阻力對填料塔，確定填料的類型及尺寸，并計算填料塔的流動阻力計算冷凝器和再沸器的熱計算冷凝器和再沸器的熱 負荷，并確定兩者的類型和尺寸負荷，并確定兩者的類型和尺寸2021/7/31化學工程教研室336.5.1 6.5.1 理論板的概念與恒摩爾流假定理論板的概念與恒摩爾流假定一、理論板一、理論板 所謂理論板是指離開這種板的氣液兩相互成平衡，而且塔

35、板上所謂理論板是指離開這種板的氣液兩相互成平衡，而且塔板上的液相組成也可視為均勻的。的液相組成也可視為均勻的。nnxfy理論板示意圖 理論板是一個理想化的塔板，即不論進入理論板是一個理想化的塔板，即不論進入塔板的汽液組成如何，在塔板上充分混合和接塔板的汽液組成如何，在塔板上充分混合和接觸的最終結(jié)果表現(xiàn)為離開該板的汽液兩相在傳觸的最終結(jié)果表現(xiàn)為離開該板的汽液兩相在傳熱、傳質(zhì)兩方面都達到平衡狀態(tài)，兩相的溫度熱、傳質(zhì)兩方面都達到平衡狀態(tài)，兩相的溫度相等，組成互成平衡。理論板在實際上是不存相等，組成互成平衡。理論板在實際上是不存在的，這是由于要想使板上的汽液兩相達到平在的，這是由于要想使板上的汽液兩相

36、達到平衡，汽液兩相的接觸時間必須為無限長，這顯衡，汽液兩相的接觸時間必須為無限長，這顯然是不可能的。但理論板的概念之所以重要，然是不可能的。但理論板的概念之所以重要，是由于它可以作為衡量實際塔板分離效果的一是由于它可以作為衡量實際塔板分離效果的一個重要依據(jù)和標準。在設計計算時，先求出理個重要依據(jù)和標準。在設計計算時，先求出理論板數(shù)以后，然后用塔板效率予以校正就可以論板數(shù)以后，然后用塔板效率予以校正就可以得出實際塔板數(shù)。得出實際塔板數(shù)。2021/7/31化學工程教研室346.5.1 6.5.1 理論板的概念與恒摩爾流假定理論板的概念與恒摩爾流假定二、恒摩爾流假設二、恒摩爾流假設（1）恒摩爾汽化：

37、精餾段內(nèi)每層塔板上升蒸汽的摩爾流量相等，）恒摩爾汽化：精餾段內(nèi)每層塔板上升蒸汽的摩爾流量相等，即即V1=V2=Vn=V；同理，在提餾段內(nèi)，；同理，在提餾段內(nèi)，V1 =V2 =Vm =V 。一般情況下，一般情況下，VV 。 （2）恒摩爾溢流：精餾段內(nèi)每層塔板下降液體的摩爾流量相等，）恒摩爾溢流：精餾段內(nèi)每層塔板下降液體的摩爾流量相等，即即L1=L2=Ln=L；同理，在提餾段內(nèi)，；同理，在提餾段內(nèi)，L1 =L2 =Lm =L 。一般情況下，一般情況下，LL 。假設：假設：各組分的摩爾汽化潛熱近似相等各組分的摩爾汽化潛熱近似相等汽、液接觸時因溫度不同而交換的顯熱可以忽略汽、液接觸時因溫度不同而交換的

38、顯熱可以忽略塔設備保溫良好，熱損失可以忽略塔設備保溫良好，熱損失可以忽略 2021/7/31化學工程教研室356.5.2 6.5.2 物料衡算和操作線方程物料衡算和操作線方程精餾塔的物料衡算精餾塔的物料衡算WDFWDFWxDxFx以單位時間為衡算基準：以單位時間為衡算基準：總物料總物料易揮發(fā)組分易揮發(fā)組分聯(lián)立以上兩式可得聯(lián)立以上兩式可得:WDWFx-xxxFDWDFD1xxxxFDFW塔頂易揮發(fā)組分回收率塔頂易揮發(fā)組分回收率%100FDFxDx塔底難揮發(fā)組分回收率塔底難揮發(fā)組分回收率%100）1（）1（FWxFxW2. 在規(guī)定分離要求時應使在規(guī)定分離要求時應使DxDFxF 或或(D/F)(XD

39、/XF)。如果塔頂產(chǎn)品采出率取得過。如果塔頂產(chǎn)品采出率取得過大，即使精餾塔有足夠的理論板層數(shù)也達不到分離大，即使精餾塔有足夠的理論板層數(shù)也達不到分離要求。要求。注意：注意：1.回收率的定義回收率的定義2021/7/31化學工程教研室366.5.2 6.5.2 物料衡算和操作線方程物料衡算和操作線方程DnnxVDxVLy1令DLR 以單位時間為衡算基準：以單位時間為衡算基準：DLV總物料總物料易揮發(fā)組分易揮發(fā)組分DnnDxLxVy1111RxxRRyDnnDnnxDLDxDLLy1在一定的操作條件下，該式在在一定的操作條件下，該式在x-y直角坐標圖上為直角坐標圖上為直線直線，其斜率為，其斜率為R

40、 /（R+1），截距為），截距為xD / (1+R)。設塔頂采用全凝器，泡點回流：設塔頂采用全凝器，泡點回流：DRVRDL) 1(y xD a 0 X xDxnyn+12021/7/31化學工程教研室376.5.2 6.5.2 物料衡算和操作線方程物料衡算和操作線方程WmmxVWxVLy1以單位時間為衡算基準：以單位時間為衡算基準： 總物料總物料易揮發(fā)組分易揮發(fā)組分WmmWxyVxL1WVLWmmxWLWxWLLy1在提餾段內(nèi)在提餾段內(nèi), V = L W, 代入上式代入上式在一定的操作條件下，該式在在一定的操作條件下，該式在x-y直角坐標直角坐標圖上圖上為為直線直線，過，過(XW,XW）點。）

41、點。2021/7/31化學工程教研室386.5.3 6.5.3 進料熱狀況的影響進料熱狀況的影響由于不同進料熱狀況的影響，使從進料板上升蒸氣量及下降液體量發(fā)生由于不同進料熱狀況的影響，使從進料板上升蒸氣量及下降液體量發(fā)生變化，對于冷液進料的情況，提餾段內(nèi)回流液體流量包括三部分：變化，對于冷液進料的情況，提餾段內(nèi)回流液體流量包括三部分：VV精餾段的回流液體量精餾段的回流液體量L原料液流量原料液流量F為將原料液加熱到板上溫度，一部分上升蒸氣冷凝而為將原料液加熱到板上溫度，一部分上升蒸氣冷凝而成的液體成的液體冷液進料VLVLFVLVLFVIILIVLIFI總物料衡算總物料衡算熱量衡算熱量衡算假設：假

42、設：精餾塔中液體和蒸汽均呈飽和狀態(tài)精餾塔中液體和蒸汽均呈飽和狀態(tài) 。加料板與相鄰的上、下板的溫度及汽、液相組成均相差不大加料板與相鄰的上、下板的溫度及汽、液相組成均相差不大則焓值有：則焓值有：VVIILLIIVLVLFVIILIVLIFI熱量衡算式可近似寫成：熱量衡算式可近似寫成：LFVILLFIIVVLFVILLFIILLF2021/7/31化學工程教研室396.5.3 6.5.3 進料熱狀況的影響進料熱狀況的影響qFLLIIIILVFV熱原料液的千摩爾量的進料變?yōu)轱柡驼魵馑鑛mol1將氣化潛熱LVFVIIIIq加料熱狀態(tài)參數(shù) q 的定義：FLLqqFLLFqVV1VLVLF則提餾段操作線

43、方程可寫為：則提餾段操作線方程可寫為：WmmxWqFLWxWqFLqFLy12021/7/31化學工程教研室406.5.3 6.5.3 進料熱狀況的影響進料熱狀況的影響狀況狀況低于泡點的過冷液進料低于泡點的過冷液進料狀況狀況泡點液體進料泡點液體進料狀況狀況汽汽-液混合物進料液混合物進料狀況狀況露點蒸汽進料露點蒸汽進料狀況狀況高于露點的過熱蒸汽進料高于露點的過熱蒸汽進料（1）低于泡點的冷液體，）低于泡點的冷液體，IF1, LL+F, VV（2）泡點下的飽和液體，）泡點下的飽和液體，IF=IL； q=1, L=L+F, V=V（3）汽液混合物，）汽液混合物，ILIFIV ； 0qL, VV（4）露

44、點下的飽和蒸汽，）露點下的飽和蒸汽，IF=IV ； q=0, L=L, V=V+F（5）過熱蒸汽，）過熱蒸汽，IFIV ; q1, LV+F2021/7/31化學工程教研室416.5.3 6.5.3 進料熱狀況的影響進料熱狀況的影響進料線方程進料線方程精餾段操作線與提餾段操作線的交點軌跡方程。精餾段操作線與提餾段操作線的交點軌跡方程。DnnDxLxVy1WmmWxyVxL1DDxLxVy在交點處兩式中的變量相同，在交點處兩式中的變量相同，可略去下標可略去下標WWxyVxL)()()(WDWxDxxLLyVVqFLLFqVV111 qxxqqyF進料線方程進料線方程 *不同的不同的q值對應著不同

45、的值對應著不同的q 線，線，進料組成一定時各加料熱狀進料組成一定時各加料熱狀態(tài)下的態(tài)下的q 線如圖所示。線如圖所示。*q 線的作法：由線的作法：由q線方程，當線方程，當x=xF時時, y=xF，可得圖中對角，可得圖中對角線上的線上的e點；過點；過e點作以點作以q/(q-1)為斜率的直線即得為斜率的直線即得 q 線。線。2021/7/31化學工程教研室426.5.4 6.5.4 理論板層數(shù)的求法理論板層數(shù)的求法2021/7/31化學工程教研室436.5.4 6.5.4 理論板層數(shù)的求法理論板層數(shù)的求法一、逐板計算法 精餾塔的逐板計算 D, xD y1 y2 L, xD x1 V L 1 2 x2

46、 V, y1 V,yW ym V L xm-1 W, xW m+1 m ym+1 xm F, xF n-1 n 依據(jù)：xxy) 1(1111RxxRRyDnnWLWxxWLLyWmm1步驟：若塔頂為全凝器, y1=xDxxy) 1(1x1111RxxRRyDnny2xxy) 1(1x2111RxxRRyDnnxxy) 1(1xnxF（僅指飽和液體進料）第n層理論板是進料板，精餾段所需理論板層數(shù)為（n-1）此后，可改用提段操作線方程進行類似計算，直至xm xW，m為提餾段理論板數(shù)（含再沸器）。2021/7/31化學工程教研室446.5.4 6.5.4 理論板層數(shù)的求法理論板層數(shù)的求法二、圖解法圖

47、解法通常采用直角梯級圖解法，其實質(zhì)仍然是以平衡關(guān)系與操作關(guān)系為依據(jù)，將兩者繪在圖上，便可圖解得出達到指定分離任務所須的理論塔板數(shù)及加料板位置。 依據(jù)：R，q，進料及產(chǎn)品組成步驟1 在y-x圖上作出對角線、平衡線、精餾段操作線、q線及提餾段操作線2 從a點開始，在平衡線與精餾段操作線之間作直角梯級。3當梯級跨過兩操作線交點（d點）時，則改在平衡線與提餾操作線之間作梯級，直至某梯級的垂直線達到小于xW為止。4 每個梯級代表一塊理論板。梯級總數(shù)即為所需理論板數(shù)。2021/7/31化學工程教研室456.5.4 理論板層數(shù)的求法 2021/7/31化學工程教研室466-5-5 幾種特殊情況時理論板層數(shù)的

48、求法在精餾過程中，常常有加熱、進料方式不同，根據(jù)要求，其采出方式也有所區(qū)別，對此，分別討論如下： （1） 直接蒸氣加熱直接蒸氣加熱一般精餾是間接加熱，主要是為避免對物料污染。如果物料含有水，精餾過程中允許水存在，于是，可將加熱蒸氣直接通入塔釜內(nèi)，直接加熱。這樣加熱蒸氣將熱量、質(zhì)量均帶入塔內(nèi)，同時參與塔的熱量、質(zhì)量的傳遞。該過程提高了傳熱效率，可使用溫度相對低的加熱蒸氣，同時，又省一臺再沸器。如圖所示，由物料衡算可知精餾段物料衡算與常規(guī)塔完全一致，僅提餾段有所不同，即： 按恒摩爾流假設處理，設近似有S=V ，則L=W ，因y0=0 ，故提餾段操作方程:2021/7/31化學工程教研室47（1）

49、直接蒸氣加熱為直接蒸氣加熱精餾的提餾段操作方程。采用圖解法可求理論板數(shù)。與間接加熱比較，當 和 相同時，直接加熱所需理論板數(shù)、回收率、采出量D均有所降低。若要維持相同產(chǎn)品質(zhì)量 及回收率，則應適當增加理論塔板數(shù)以降低釜液組成 。直接蒸氣加熱的精餾2021/7/31化學工程教研室48（2）具有側(cè)線采出的精餾過程）具有側(cè)線采出的精餾過程目標：側(cè)線采出的意義及對分離的影響 當需要獲取濃度不同的兩種或多種產(chǎn)品，或某組分在塔某幾板上存在富集現(xiàn)象。為獲得該組分產(chǎn)品或消出該組分對塔兩端產(chǎn)品的影響，應采取側(cè)線出料的方法，在適宜塔板上將其及時采出，如圖所示。側(cè)線抽出的產(chǎn)品可為塔板上泡點液體或板上的飽和蒸氣。 圖

50、6.4.18 帶側(cè)線采出的精餾 如果在精餾段設一側(cè)線采出，則塔被分為三段。塔兩端分別同精餾段和提餾段操作線方程，而塔下段（III）操作線同提餾段操作線方程。而中段則由物料衡算獲得其操作線方程。無論抽出液相還是氣相產(chǎn)品，其段操作線的斜率均小于第I段塔的操作線的斜率。且使最小回流比Rmin增大，減小了回流比的調(diào)節(jié)范圍，顯然，不利于節(jié)能。 2021/7/31化學工程教研室49（3）多股進料精餾當兩股組分相同，組成各異的原料在同一塔中分離，為避免混合增加分離的能耗，則分別在適宜位置加入。如圖6.4.19所示。兩進料將塔分為三段，各段有相應操作線方程，各進料也有相應的q線方程。 圖 6.4.19 多股進

51、料精餾由于進料的加入，使進料下方塔段的操作線斜率大于上方塔段的操作線的斜率。如圖6.4.19所示。若混合進料，將使進料處操作線更接近平衡曲線，使所需理論塔板數(shù)增多。2021/7/31化學工程教研室50（4）塔頂進料蒸餾塔 目標：蒸出塔理論級數(shù) 原料從塔頂加入，則塔只有提餾段沒有精餾段，該塔稱之為回收塔或蒸出塔、氣體塔，如圖6.4.19（a）所示。原料應在泡點或接近泡點溫度進入塔頂，無回流。而熱量則以間接或直接蒸氣加熱塔底。當該塔為間接加熱時，由物料衡算可得：L=V+W根據(jù)恒摩爾流假設，L=F、V=D，上式（6.4.15）可改寫為 蒸出塔 2021/7/31化學工程教研室51式（6.4.16）為

52、該塔操作線方程，亦為一直線，該直線通過 點，斜率為F/D。而q線與操作線交點為 。由此，可采用圖解方法求解理論板數(shù)。當進料為泡點進料時，如圖6.4.19（b）所示。若維持加入塔底熱流量不變，則冷進料時，其操作線斜率增大，向平衡線靠近。如圖6.4.19（c）所示，要求塔底達到相同分離要求，勢必提高塔釜加熱量或增加塔理論板數(shù)。該塔多用于輕、重組分的初步分離，或主要考慮獲得較純的重組分的分離，或回收稀溶液中易揮發(fā)組分。泡點進料蒸出塔 冷進料蒸出塔 蒸出塔及圖解理論板數(shù) 2021/7/31化學工程教研室52（5）塔頂設分凝器的精餾 在一般情況下塔頂蒸氣應全部冷凝，并保持一定過冷度，以免蒸氣未凝而積累，

53、引起塔壓升高，如果塔頂蒸氣中含少量或一定量較輕的組分，一般冷劑難以將其冷凝，提高冷劑品位又不經(jīng)濟。為此，塔頂則設部分冷凝器，將未凝的部分輕組分氣體采出，然后，再用高品位冷劑將其冷凝作產(chǎn)品送出。對于量少和無利用價值的不凝氣，則直接排入火炬或放空，以節(jié)省高品位冷劑的用量。再沸器中存在釜液的部分汽化，相當一個理論板。而在分凝中存在蒸氣的部分冷凝，也相當一平衡級，故也相當一個理論板。如圖6.4.20流程。求解理論板方法與常規(guī)塔相同，只是第一理論板相當分凝器，而最下一理論板則相當再沸器。當求得塔內(nèi)總理論板數(shù)則等于（N2）塊理論板。2021/7/31化學工程教研室53帶分冷凝器的精餾 帶分冷凝器的精餾20

54、21/7/31化學工程教研室546-5-6 回流比的影響及其選擇回流比的影響及其選擇回流是精餾塔內(nèi)汽、液相間傳質(zhì)過程得以連續(xù)穩(wěn)定進行的必要條件，選擇適宜的回流比十分重要 。兩個極限值：全回流 R 最小回流比 R=R min，實際回流比介于兩個極限值之間0LDLR塔頂上升蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝后，全部引回塔頂作為回流，稱為全回流。此時，D=0， W =0 ， F=？全回流時的回流比精餾段操作線斜率11RR在y軸上的截距01RxDnnxy1即在x-y圖上，操作線與對角線重合。此時操作線和平衡線的距離為最遠，傳質(zhì)推動力最大, 所需的理論板數(shù)最少，以Nmin表示2021/7/31化學工程教研室556-5-6

55、 回流比的影響及其選擇回流比的影響及其選擇mWWDDxxxxNlg11lg1min Nmin的求取方法：的求取方法：圖解法圖解法計算法計算法1、圖解法、圖解法在x-y圖上的平衡線與對角線間直接圖解求得2、計算法、計算法對雙組分溶液：芬斯克方程2021/7/31化學工程教研室566-5-6 回流比的影響及其選擇回流比的影響及其選擇2021/7/31化學工程教研室571-5-6 回流比的影響及其選擇回流比的影響及其選擇qDqDxxyxRR1minminqqqDxyyxRminxq與yq是平衡線與進料線之交點。最小回流比是指對于一定分離要求的最小回流比，分離要求變動了（例如xD變了），對應的Rmin

56、亦要改變。 2021/7/31化學工程教研室586-5-6 回流比的影響及其選擇回流比的影響及其選擇減小回流比時，在兩操作線的交點還未落到平衡線上之前，操作線已與平衡線相切，如圖a、b中g(shù)點所示。此時恒濃區(qū)出現(xiàn)在g點附近，對應的回流比為最小回流比。R min 仍可采用式計算，但式中xq 與yq不是一對平衡數(shù)據(jù)，需由圖上讀出。2021/7/31化學工程教研室596-5-6 回流比的影響及其選擇回流比的影響及其選擇精餾的操作費用: 加熱介質(zhì)(水蒸汽) 量+冷卻介質(zhì)(水)量. 當F、q、D一定時，R增大，加熱和冷卻介質(zhì)的消耗量亦隨之增多，操作費用相應增加，如圖中曲線1所示。 設備費用隨回流比變化的趨

57、勢，如圖中曲線2所示。 主要通過影響N和V, V來影響設備費用。因此，最合理的回流比的選擇應使精餾過程總費用（操作費用與設備費用之和）最低，此回流比也稱為最適宜的回流比，如圖所示。根據(jù)實驗和生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，一般最適宜回流比的范圍為:min22 . 1RR2021/7/31化學工程教研室606-5-7 簡捷法求理論板數(shù)簡捷法求理論板數(shù)一、吉利蘭圖一、吉利蘭圖 2021/7/31化學工程教研室616-5-7 簡捷法求理論板數(shù)簡捷法求理論板數(shù)二、求理論板層數(shù)的步驟二、求理論板層數(shù)的步驟1、求最小回流比Rmin，并選擇R 2、求全回流時的理論板數(shù)Nmin 3、計算（R-Rmin)/(R+1)之值，由吉利

58、蘭圖吉利蘭圖 查得（N-Nmin )/(N+2)之值，算出理論板層數(shù)N2021/7/31化學工程教研室626-5-8 6-5-8 塔高和塔徑的計算塔高和塔徑的計算1*1nnnnmVyyyyE*11nnnnmLxxxxE1、板效率和實際板數(shù)理論板定義：1 汽、液兩相在板上充分接觸混合。 2 離開塔板的兩相流體達到相平衡。理論板用途：可以用汽液平衡關(guān)系式描述實際上，平衡態(tài)是不可能進行傳質(zhì)的，故實際塔板用板效率的概念加以校正。單板（Murphree）效率 Em物理意義: 式中分子代表汽相或液相經(jīng)過一塊板后實際的組成變化，分母則為理論組成變化。獲得：由實驗測定xn, yn 等，再與計算的理論組成比較。

59、l全塔板（總板）效率%100PTNNE2021/7/31化學工程教研室636-5-8 6-5-8 塔高和塔徑的計算塔高和塔徑的計算uVDs42021/7/31化學工程教研室646-5-9 連續(xù)精餾裝置的熱量衡算連續(xù)精餾裝置的熱量衡算LDLDVDcDILIVIQDRDLV1 LDVDcIIDRQ1對連續(xù)精餾裝置進行熱量衡算，可以求得冷凝器和再沸器的熱負荷以及冷卻介質(zhì)和加熱介質(zhì)的消耗量，并為設計這些換熱設備提供基本數(shù)據(jù)。對圖中所示的全凝器做熱量衡算，以單位時間為基準，并忽略熱損失：12ttcQWpccc冷卻介質(zhì)消耗量：2021/7/31化學工程教研室656-5-9 連續(xù)精餾裝置的熱量衡算連續(xù)精餾裝

60、置的熱量衡算LLWVWBQILmLWIIVQLmLWIIWLV對圖中所示的再沸器做熱量衡算，以單位時間為基準：LLWVWBQIIVQ21BBBhIIQW加熱介質(zhì)消耗量：返回2021/7/31化學工程教研室666-6 間歇精餾間歇精餾 間歇精餾為非定態(tài)過程。 間歇精餾時全塔均為精餾段，沒有提餾段 餾出液組成恒定的間歇精餾操作 回流比恒定的間歇精餾操作 在 時間內(nèi)，對組分i作物料衡算，則塔釜組分i的減少量等于塔產(chǎn)品的采出量 因DW， 相當高階無窮小，故可忽略，式（6.5.2）整理可得： 式中： 、 為初始、最終釜液量，kmol； 、 為初始、最終釜液組成，摩爾分數(shù)； 、 釜液、產(chǎn)品組成瞬時值，摩爾