蒸餾課件講義整理

在化工生產過程中，常需要將原料、中間產物或粗產物進行分離，以獲得符合工藝要求的化工產品或中間產品。例如將原油蒸餾可得到汽油、煤油、柴油及重油等；將混合芳烴蒸餾可得到苯、甲苯及二甲苯等；將液態(tài)空氣蒸餾可得到純態(tài)的液氧和液氮等。

蒸餾是分離均相液體混合物的一種方法。模塊七蒸餾技術1-在化工生產過程中，常需要將原料、任務一了解蒸餾過程及其應用在化工生產過程中，多數(shù)原料和半成品都是混合液，要想得到較高純度的物質，就需要進行分離和精制。例如將石油分離為汽油、煤油、柴油及重油等；又如從糧食、薯類的發(fā)酵液中制酒精。石油、乙醇水溶液等很多混合液有一個共同物征——互溶、均質。人們將具有互溶、均質的液體混合物稱為均相溶液。蒸餾、萃取等操作均可將均相溶液分離為較純組分的單元操作。但蒸餾操作是工業(yè)生產中應用最為廣泛的一種單元操作。實際生產中的蒸餾操作過程可根據(jù)溶液性質、生產目的與要求而采用不同的方法。當物質比較容易分離或分離要求不高時，可采用簡單蒸餾或閃蒸，較難分離的物質可采用精餾，很難分離的物質或用普通精餾方法不能分離的則可采用特殊精餾。其中應用最為廣泛的是精餾。2-任務一了解蒸餾過程及其應用在化工生按操作方式：間歇蒸餾、連續(xù)蒸餾按蒸餾方法：簡單蒸餾、精餾、特殊精餾按操作壓力：常壓蒸餾、加壓蒸餾、負壓蒸餾按分離組分數(shù)目：兩組分精餾、多組分精餾蒸餾操作的分類3-按操作方式：間歇蒸餾、連續(xù)蒸餾蒸餾操作的分類3簡單蒸餾

簡單蒸餾又稱微分蒸餾，也是一種單級蒸餾操作，常以間歇方式進行。簡單蒸餾裝置如圖8－9所示?；旌弦涸谡麴s釜中受熱后部分氣化，產生的蒸氣隨即進入冷凝器中冷凝，冷凝液不斷流入接受器中，作為餾出液產品。由于氣相組成y大于液相組成x，因此隨著過程的進行，釜中液相組成不斷下降，使得與之平衡的氣相組成（餾出液組成）亦隨時降低，而釜內液體的沸點逐漸升高。通常當餾出液平均組成或釜殘液組成降至某規(guī)定值后，即停止蒸餾操作。在一批操作中，餾出液可分批收集，以分別得到不同組成的餾出液。簡單蒸餾多用于混合液的初步分離。4-簡單蒸餾

簡單蒸餾又稱微分蒸餾，也是一種單級蒸餾平衡蒸餾

平衡蒸餾（或閃蒸）是一種單級蒸餾操作。在單級釜內進行平衡蒸餾時，釜內液體混合物被部分氣化，并使氣相與液相處于平衡狀態(tài)，然后將氣液兩相分開。這種操作既可以間歇方式又可以連續(xù)方式進行。化工生產中多采用如圖8－8所示的連續(xù)操作的平衡蒸餾裝置?；旌弦合冉浖訜崞骷訜幔挂后w溫度高于分離器壓強下液體的沸點，然后通過減壓閥使其降壓后進入分離器中，此時過熱的液體混合物即被部分氣化，平衡的氣液兩相在分離器中得到分離。通常分離器又稱為閃蒸罐（塔）。5-平衡蒸餾

平衡蒸餾（或閃蒸）是一種單級蒸餾操作。在原料液溶液由塔中部加入，液體在塔內處于沸騰狀態(tài)，產生的蒸汽沿塔上升，從塔頂引出進入冷凝器冷凝，冷凝液一部分作為塔頂產品，一部分回流至塔內液相回流，液相沿塔下降至塔底引出，進入再沸器被間接加熱沸騰汽化，所產生的蒸汽由再沸器引入塔內汽相回流，沿塔上升，沒汽化的液相作為塔底產品。由此可知，塔內所進行的精餾過程可視為一股上升的汽流與一股下降液流在塔內逆流流動，直接接觸，在兩股流體間實現(xiàn)了熱量、質量的傳遞。一、精餾流程6-原料液溶液由塔中部加入，液體在塔內處于沸騰狀態(tài)二、精餾操作

粗甲醇的精餾7-二、精餾操作

粗甲醇的精餾7-蒸餾的概念定義：將液體均相混合物加熱，使之沸騰汽化，利用各組分沸點（揮發(fā)度）不同的特性進行分離的一種單元操作。實質：傳熱和傳質過程處理對象：液體均相混合物過程特征：

1）全部汽化、全部冷凝——不能分離

2）部分汽化、部分冷凝——能夠分離目的：分離液體混合物專有名詞：塔頂產品、塔底產品8-蒸餾的概念定義：將液體均相混合物加熱，使之沸騰汽化，利用各組三蒸餾分離的特點可直接獲得產品操作簡單適用范圍廣泛可以將氣態(tài)物先液化再分離，如空分；可將固態(tài)物先熔化再分離，如分離脂肪酸混合物。需要消耗大量的能量，對于加壓或減壓將消耗額外的能量。9-三蒸餾分離的特點可直接獲得產品操作簡單9-五板式塔

一、板式塔的主要結構：塔體；塔板；氣體及液體進口裝置10-五板式塔一、板式塔的主要結構：10-塔板結構塔板可分為有降液管式塔板和無降液管式塔板兩類。

有降液管式塔板上：氣液兩相呈錯流方式接觸，這種塔板效率較高，具有較大操作彈性，使用廣泛。

無降液管式塔板上：氣液兩相呈逆流接觸，塔板板面利用率較高，生產能力大，結構簡單，但效率較低，操作彈性較小，工業(yè)使用較少。

11-塔板結構塔板可分為有降液管式塔板和無降液管式塔板兩類。11-12-12-13-13-泡罩塔：主要元件為升氣管用泡罩。泡罩的下部周邊有很多齒縫，齒縫一般為三角形、矩形或梯形。篩孔塔：篩孔塔板簡稱篩板，塔板上開有許多均勻的小孔，篩孔在塔板上按一定的規(guī)律排列，塔板上設置溢流堰，使板上保證一定厚度的液層。塔板類型14-泡罩塔：主要元件為升氣管用泡罩。泡罩的下部周邊有很多齒縫，齒浮閥塔：在塔板上開有若干個閥孔，每個閥孔裝有一個可以上下浮動的閥片。閥片連有幾個閥腿，而使閥片不被氣體吹走。閥片周邊沖出幾個略向下彎的定距片，當氣流很小時，保持閥片與塔板間有一定的間距。噴射塔：在噴射型塔板上，氣體沿水平方向噴出，不再通過較厚的液層而鼓泡，因而塔板壓降降低，可采用較大的操作氣速，提高了生產能力。

噴射塔有：舌型塔板、浮舌塔板、斜孔塔板、垂直篩板15-浮閥塔：在塔板上開有若干個閥孔，每個閥孔裝有一個可以上下浮動塔板的面積分四個區(qū)域：鼓泡區(qū)；為氣液傳質的有效區(qū)域溢流區(qū)：溢流管及受液盤所占的區(qū)域安定區(qū)：在鼓泡區(qū)和溢流區(qū)之間的面積邊緣區(qū)：在靠近塔壁的部分，需留出一圈用于支持塔板邊梁使用的邊緣區(qū)域16-塔板的面積分四個區(qū)域：16-17-17-18-18-19-19-塔板上的氣液接觸狀態(tài)（增大接觸面積）鼓泡接觸狀態(tài)：當氣速較低時，氣體以鼓泡形式通過液層。由于氣泡的數(shù)量不多，形成的氣液混合物基本上以液體為主，此時塔板上存在著大量的清液。因氣泡占的比例較小，氣液兩相接觸的表面積不大，傳質效率很低。20-塔板上的氣液接觸狀態(tài)（增大接觸面積）20-泡沫接觸狀態(tài)：當氣速增加，缺泡數(shù)量集聚增加，氣泡不斷的發(fā)生碰撞和破裂，此時板上液體大部分以液膜的形式存在于氣泡之間，形成一些直徑較小、擾動十分劇烈的動態(tài)泡沫，由于泡沫接觸的表面積大，并不斷的更新，為兩相傳質傳熱提供了良好的條件。噴射接觸狀態(tài)：當氣速繼續(xù)增加，由于氣體動能很大，把板上液體向上噴成大小不等的液滴，直徑較大的液滴受重力作用又落回到板上，直徑較小的液滴被氣體帶走，形成液沫夾帶。21-泡沫接觸狀態(tài)：當氣速增加，缺泡數(shù)量集聚增加，氣泡不斷的發(fā)生碰氣體通過塔板的壓降上升氣流通過塔板時需要克服一定的阻力,該阻力形成塔板的壓降.它包括：塔板本身的干板阻力；板上氣液層的靜壓力；液體的表面張力液面落差。當液體橫向流過塔板時，為克服板上的摩擦阻力和板上部件（泡罩、浮閥等）的局部阻力需要一定的液位差。22-氣體通過塔板的壓降液面落差。22-霧（液）沫夾帶

液沫夾帶塔板上的部分液體產生與液體主體流動方向相反的流動，即大、小液滴被上升的氣體帶到上層塔板上。

氣泡夾帶塔板上部分氣體產生與主體流動方向相反的流動，即氣泡被下降的液體卷入下層塔板上。液沫夾帶和氣泡夾帶均屬“返混現(xiàn)象”，其結果均使傳質推動力減小，故對傳質不利。

要裝除沫器，降液管的工效。23-霧（液）沫夾帶23-液泛（淹塔）

一種是降液管液泛，它是由于塔內氣氣速過大使降液管內液面升高至上層塔板的溢流堰頂，或塔內液體流量過大，使降液管不能及時將液體排出而使降液管內液面升高導致液泛。另一種情況是過量液沫夾帶液泛，即由于氣速過大使液沫夾帶量過大而使降液管無法及時將板上液體排至下一層塔板上所致。總之，液泛是塔操作的上限。為防止液泛產生，應選擇適宜的操作氣速，以保證塔的正常操作。

24-24-漏液：

是液體不經正常的降液管通道流到下一層塔板。產生漏液的原因是因為氣速過小或氣體分布不均勻所致。嚴重漏液是塔板上不能積累液層，使板上氣液兩相不能良好接觸，致使塔板不能正常操作。25-漏液：是液體不經正常的降液管通道流到下一層塔板。產操作參數(shù)和負荷性能圖當物系性質及塔板結構已定時，塔的操作參數(shù)即指氣、液負荷。負荷性能圖即是將維持塔的正常操作所允許的氣、液負荷范圍的圖示。26-操作參數(shù)和負荷性能圖當物系性質及塔板結構已定時，塔負荷性能圖是由五條線圍成，即漏液線、液體流量下限線、液體流量上限線、液泛線和過量液沫夾帶線。由五條線所包圍的區(qū)域為塔板的正常操作區(qū)。塔的實際操作液氣比應在此區(qū)域內。對一定的物系，負荷性能圖依塔板的類型、結構尺寸不同而異。對同一類型塔板，塔板開孔率、板間距不同，負荷性能圖亦不同。上、下操極限的氣體負荷之比稱塔板的操作彈性。27-負荷性能圖是由五條線圍成，即漏液線、液體流量下限線、液體流量任務三獲取蒸餾知識一、雙組分理想溶液的汽液相平衡

雙組分組成表示：x表示液相組成，y表示氣相組成。質量分數(shù)：A、B的質量分數(shù)分別用mA,mB摩爾分數(shù)：xA、xB常用A、B分別表示易揮發(fā)組分和難揮發(fā)組分。為了方便常以x、y分別表示揮發(fā)組分A的液、氣相組成。28-任務三獲取蒸餾知識一、雙組分理想溶液的汽液相平衡281、什么是理想物系？液相—--是理想溶液—---遵循拉烏爾定律汽相—--是理想氣體—---遵循理想氣體狀態(tài)方程

29-1、什么是理想物系？29-2、什么是理想溶液?

對于雙組分溶液,當兩組分（A+B）的性質相近、液相內相同分子間的作用力（αAA、αBB）與不同分子間的作用力（αAB）相近、各組分分子體積大小相近。

宏觀上表現(xiàn)為：兩組分混合時既無熱效應又無體積效應，這種溶液稱為理相溶液。30-2、什么是理想溶液?對于雙組分溶液,當兩組

在一定溫度下，溶液上方某組分的蒸汽壓等于同溫度下該純組分的飽和蒸汽壓乘它在溶液中的摩爾分數(shù)。

即：PA=PoAxAPB=PoBxB=PoB（1—xA）3、氣液相平衡關系：31-在一定溫度下，溶液上方某組分的蒸汽壓等于同溫度下該純組分的

混合物的總壓等于分壓之和.

P=PA+PB

P=PoAxA+PoBxB

道爾頓分壓定律32-混合物的總壓等于分壓之和.道爾頓分壓定律32-理想溶液的汽-液平衡方程：

該式稱理想溶液的汽、液相平衡方程，又稱為泡點方程，表示平衡物系的溫度和液相組成的關系。在一定壓強下，液體混合物開始沸騰產生第一個汽泡的溫度，稱為泡點溫度（簡稱泡點）。33-理想溶液的汽-液平衡方程：該式稱理想溶液的汽該式稱理想溶液的汽、液相平衡方程，又稱為露點方程。該式表示平衡物系的溫度與氣相組成的關系。在一定的壓強下，混合蒸汽冷凝時開始出現(xiàn)第一個液滴時的溫度，稱為露點溫度（簡稱露點）。氣液平衡時，露點溫度等于泡點溫度。34-該式稱理想溶液的汽、液相平衡方程，又稱為露點方例題：某苯-甲苯混合液在45℃時沸騰，外界壓力為20.3kPa。此時PoA=22.7kPa；PoB=7.6,kPa試求其液相組成。習題：某庚烷–辛烷混合液在40℃時沸騰，外界壓力為101.3kPa。此時PoA=122.7kPa；PoB=70.6,kPa試求其液相組成。35-例題：某苯-甲苯混合液在45℃時沸騰，外界壓力為20.3kP三、相對揮發(fā)度：揮發(fā)度——物質揮發(fā)的難易程度。用“ν”表示?！は鄬]發(fā)度——混合液中兩組分揮發(fā)度之比稱為該兩組分的相對揮發(fā)度，用α表示。

·用相對揮發(fā)度表示的相平衡關系：

36-三、相對揮發(fā)度：揮發(fā)度——物質揮發(fā)的難易程度。用“ν”表示。當α=1時，兩組分在汽、液相中濃度相同，用普通精餾是不能分離的；當α＞1時，汽相濃度大于液相濃度，α愈大，愈易分離；當α＜1時，液相濃度大于汽相濃度，可分離。

37-當α=1時，兩組分在汽、液相中濃度相同，用普通精餾是不能分離二、汽液平衡相圖t-x圖、t-y圖有二個共同點：縱坐標都是溶液的沸點；橫坐標是溶液的濃度x、y，單位是摩爾分數(shù)，都是從0-1。1、t-x、t-y圖：38-二、汽液平衡相圖t-x圖、t-y圖有二個共同點：縱坐標都是2、t-x-y圖：

·作圖：以ｔ為縱軸，以ｘ（ｙ）為橫軸作圖39-2、t-x-y圖：·作圖：以ｔ為縱軸，以ｘ（ｙ）為橫軸·識圖：有二個點：A點：x=1純A組分t=353.2kB點：x=0純B組分t=383.2k有兩條曲線：t-x關系曲線：液相組成與泡點間的關系,液相線，飽和液相線；t-y關系曲線：汽相組成與露點間的關系,汽相線，飽和汽相線。

40-·識圖：40-三個區(qū)域t-x線下方：液相區(qū)，末飽和液相區(qū)；t-y線上方：汽相區(qū)，過熱蒸汽區(qū)；t-x,t-y線之間：溶液已沸騰汽化，但并沒有全部汽化，汽液共存飽和蒸汽區(qū)。

41-三個區(qū)域41-·討論討論:在恒定的壓力下，若將溫度為t1、組成為x1（圖中點A）的混合液加熱，當溫度升高到t2（點B）時，溶液開始沸騰，此時產生第一個汽泡，該溫度即為泡點溫度。繼續(xù)升溫到t3（點C）時，汽液兩相共存，其汽相組成為y、液相組成為x，兩相互成平衡。同樣，若將溫度為t5、組成為y1（點E）的過熱蒸汽冷卻，當溫度降到t4（點D）時，過熱蒸汽開始冷凝，此時產生第一個液滴，該溫度即為露點溫度。繼續(xù)降溫到t3（點C）時，汽液兩相共存。42-·討論討論:在恒定的壓力下，若將溫度為t1、組成為x1（圖結論：通過以上t-x-y圖討論，在液相區(qū)，泡點、露點、過熱蒸汽區(qū)組成都沒有改變，只有在汽液共存區(qū)，組成發(fā)生了變化。汽相中易揮發(fā)組成濃度提高了y1＞y0；

液相中難揮發(fā)組分濃度提高了x1＜x043-結論：通過以上t-x-y圖討論，在液相區(qū)，泡點、露點、過熱蒸·t-x-y圖的作用：了解t與x，t與y之間的關系；汽相量、液相量、汽發(fā)率、液化率計算方法；蒸餾操作原理：部分汽化、部分冷凝。44-·t-x-y圖的作用：了解t與x，t與y之間的關系；44-3、x-y圖：作圖：以x為橫坐標，y為縱坐標

在對角線上一點:x=y在平衡線上一點:氣、液互成平衡45-3、x-y圖：作圖：以x為橫坐標，y為縱坐標45-·討論：x-y圖表示在一定P下，汽、液相間組成關系平衡曲線偏離對角線愈遠，表示y愈大于x.該溶液愈易分離?？倝簩-y圖的影響不大x-y圖可用實驗方法或露點方程求取46-·討論：x-y圖表示在一定P下，汽、液相間組成關系46-雙組分精餾的工藝計算恒摩爾流假定①恒摩爾氣流：在精餾塔內，各層塔板上升蒸氣摩爾流量相等，即：精餾段：V1=V2=V3=…=V=常數(shù)提餾段：V’1=V’2=V’3=…=V’=常數(shù)但兩段上升的蒸氣摩爾流量不一定相等。47-雙組分精餾的工藝計算恒摩爾流假定47-②恒摩爾液流在精餾塔內，各層塔板下降的液體摩爾流量相等，即：精餾段：L1=L2=L3=…=L=常數(shù)提餾段：L’1=L’2=L’3=…=L’=常數(shù)

但兩段下降的液體摩爾流量不一定相等。48-②恒摩爾液流48-恒摩爾流動假定成立的條件混合物中各組分的摩爾氣化熱相等。各板上液體顯熱的差異可忽略。塔設備保溫良好，熱損失可忽略。49-恒摩爾流動假定成立的條件混合物中各組分的摩爾氣化熱相等。4950-50-一、物料衡算

式中：F、D、W——分別表示原料、塔頂產品、塔底產品流量，kmol/h；xF、xD、xW——分別表示原料中、塔頂產品、塔底產品易揮發(fā)組分的摩爾分數(shù)。1、全塔物料衡算

衡算范圍：虛線框

衡算基準：單位時間

總物料衡算：F=D+W

易揮發(fā)組分：FXF=DXD+WXW

51-一、物料衡算式中：1、全塔物料衡算51-52-52-53-53-54-54-2、操作線方程

①精餾段操作線方程對虛線范圍（包括精餾段第n+1板和冷凝器在內）作物料衡算，以單位時間為基準，即：

總物料衡算：V=L+D易揮發(fā)組分的物料衡算：Vyn+1=Lxn+1+DxD

式中：V、L——分別表示精餾段內每塊塔板上升蒸氣的摩爾流量和下降液體的摩爾流量，kmol/h；yn+1——精餾段中任意第n+1層板上升的蒸氣組成，摩爾分數(shù)；xn——精餾段中任意第n層板下降的液體組成，摩爾分數(shù)。

55-2、操作線方程

①精餾段操作線方程對虛線范圍（包括精餾段第上式稱為精餾段操作線方程式此式表示在一定操作條件下，精餾段內自任意第n層板下降的液相組成xn與其相鄰的下一層板上升蒸氣相組成yn+1之間的關系。56-上式稱為精餾段操作線方程式56-②提餾段操作線方程對虛線范圍作物料衡算，即：

總物料:L’=V’+W易揮發(fā)組分:L’x’m=V’y’m+1+Wxw式中：y’m+1------提餾段第m層板下降液體中易揮發(fā)組分的摩爾分率；x’m-----提餾段第m+1層板上升蒸氣中易揮發(fā)組分的摩爾分率。57-②提餾段操作線方程對虛線范圍作物料衡算，即：

總物料:L’=該式為提餾段操作線方程。該方程的物理意義是表達在一定的操作條件下，提餾段內自任意第m板下降的液相組成與其相鄰的下一層塔板第m+1板上升的蒸汽組成之間的關系。應該指出，提餾段內液體摩爾流量，除回流液外還受進料量及進料熱狀況的影響。58-58-59-59-3、進料熱狀況的影響①、精餾塔的進料熱狀況在實際生產中，加入精餾塔中的原料液可能有以下五種不同的熱狀況：(1)溫度低于泡點的冷液體。(2)泡點下的飽和液體。(3)溫度介于泡點和露點之間的氣液混合物。(4)露點下的飽和蒸氣。(5)溫度高于露點的過熱蒸氣。60-3、進料熱狀況的影響①、精餾塔的進料熱狀況60-②進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響

冷液進料，提餾段內回流液流量包括以下三部分：精餾段的回流液流量；原料液流量；為將原料液加熱到板上溫度，必然會有一部分自提餾段上升的蒸氣被冷凝下來，冷凝液也成為的一部分。由于這部分蒸氣的冷凝，故上升到精餾段的蒸氣量比提餾段的要少，其差額即為冷凝的蒸氣量。L`>L+FV`>V61-②進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響冷液進進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響對于泡點進料。由于原料液的溫度與板上液體的溫度相近，因此原料液全部進入提餾段，作為提餾段的回流液，而兩段上升蒸氣流量則相等。L`=L+FV`=V62-進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響對于泡點進料。由于原料液進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響氣液混合物進料，則進料中液相部分成為L‘的一部分，而蒸氣部分則成為V的一部分。L<L’<L+FV’<V63-進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響氣液混合物進料，則進料中進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響飽和蒸氣進料。整個進料變?yōu)閂的一部分，而兩段的液體流量則相等，L=L‘V=V’+F64-進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響飽和蒸氣進料。整個進料變進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響過熱蒸氣進料，此種情況與冷液體進料的恰好相反，精餾段上升蒸氣流量包括以下三部分：提餾段上升蒸氣流量；原料液流量；為將進料溫度降到板上溫度，必然會有一部分來自精餾段的回流液體被氣化，氣化的蒸氣量也成為中的一部分。由于這部分液體的氣化，故下降到提餾段中的液體量將比精餾段的少，其差額即為氣化的那部分液體量。

L‘<LV>V’65-進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響過熱蒸氣進料，此種情況與總物料衡算式為:F+L+V’=V+L’總熱量衡算式為：FiF+Li+V’I’=VI+L’I’+熱損失對進料板分別作總物料衡算及熱量衡算66-總物料衡算式為:對進料板分別作總物料衡算及熱量衡算66-忽略設備的熱損失及相鄰兩塔板間汽、液流各自的的變化和組成變化，則：i≈i‘、I≈I‘，熱損為零

FiF+Li+V’I=VI+L’I

F（I–iF）=（L’-L）（I–i）

67-忽略設備的熱損失及相鄰兩塔板間汽、液流各自的的變化和組成變化

L’=L+q?F

V’=V-（1-q）Fq值的大小反映了進料的熱狀況，稱為進料的熱狀況參數(shù)。進料的熱狀況不同，q值不同，對塔內物料變化的影響不同。68-L’=L+q?F

V’=V-（1-q）Fq值不同熱狀況下的q線69-不同熱狀況下的q線69-五種不同進料狀況總結70-五種不同進料狀況總結70-三、理論板層數(shù)的求法1、理論板的概念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一致的。例如，對任意層理論板n而言，離開該板的液相組成yn與氣相組成xn符合平衡關系。71-三、理論板層數(shù)的求法1、理論板的概念71-2、逐板計算法計算依據(jù)氣液平衡關系操作關系－－精餾段操作線方程、提餾段操作線方程計算條件塔頂采用全凝器；塔頂回流液體在泡點溫度下回流入塔；塔釜（再沸器）采用間接蒸汽加熱，再沸器相當于一層理論板。72-2、逐板計算法計算依據(jù)72-計算步驟塔頂餾出液ｘＤ與上升蒸氣ｙ１相同，即：ｙ１=ｘＤ＝已知值離開理論板的氣液兩相組成是互成平衡的，故可由y1用氣液平衡方程求得x1。第二層塔板的上升蒸汽組成y2與第一層塔板下降液體組成x1符合精餾段操作線關系，故利用精餾段操作線方程可由x1求得y2，即如此重復計算，直至計算到xn≤xF（僅指泡點進料的情況）時。第n層理論板是進料板，精餾段所需理論板數(shù)為（n-1）。73-計算步驟第二層塔板的上升蒸汽組成y2與第一層塔板下降液體組成此后，使用提餾段操作線方程和平衡方程，繼續(xù)采用上述方法進行逐板計算，直至計算到≤xW為止。因再沸器相當一塊理論板，故提餾段所需理論板數(shù)（m-1）。74-此后，使用提餾段操作線方程和平衡方程，繼續(xù)采用上述方法進行逐3、圖解法：在x-y坐標圖上畫出平衡曲線和對角線。畫精餾段操作線。畫ｑ線。畫提餾段操作線。畫直角梯級。從a點開始，在精餾段操作線與平衡線之間作直角梯級，當梯級跨過兩操作線交點d點時，則改在提餾段操作線與平衡線之間作直角梯級，直至梯級的垂線達到或跨過c點為止。應該指出：當梯級跨過兩操作線交點d時，此梯級為進料板，即為適當?shù)倪M料位置。此時對一定的分離任務而言，如此作圖所需理論板數(shù)為最少。75-3、圖解法：在x-y坐標圖上畫出平衡曲線和對角線。75-五、實際塔板數(shù)和板效率由于氣、液兩相在塔板上的接觸時間有限，使得離開塔板的氣相與液相，一般不能達到平衡狀態(tài)，即每一層塔板實際上起不到一層理論板的作用。因此，在指定條件下在指定條件下進行精餾操作所需要的實際板數(shù)N較理論板數(shù)NT為多。NT與N之比稱為塔板效率ET，即：

單板效率76-五、實際塔板數(shù)和板效率由于氣、液兩相在塔板上的接觸時間有限，回流比回流的作用1、向塔內提供一定數(shù)量的液流；2、向塔內提供了易揮發(fā)組分，維持塔內的穩(wěn)定操作。

精餾操作中，回流是構成氣液兩相接觸傳質、使原料液中各組分進行高純度分離的必要條件，而回流皆大小則是影響精餾塔設備費和操作費的重要因素。

回流包括：塔頂液相回流和塔底氣相回流。77-回流比回流的作用精餾操作中，回流是構成氣液兩相回流比對精餾操作的影響一、回流比R與理論塔板數(shù)NT的關系R增大，L增大，D下降，對生產不利，但R增大，操作線的斜率減小，操作線往對角線上靠，每塊板的提濃能力提高，完成相同的分離要求，所需的NT減少，對生產有利?；亓鞅扔袃蓚€極限值，一是全回流，二是最小回流比。78-回流比對精餾操作的影響一、回流比R與理論塔板數(shù)NT的關系78二、全回流與最少理論塔板數(shù)Nmin全回流的特點是：F=0，D=0，W=0，R=∞，在(x-y)圖上兩條操作線合二為一，且與對角線重合。

全回流的操作線方程為

yn+1=xn

對于完成同樣的分離任務而言，全回流時所需的理論塔板數(shù)為最少。

全回流操作主要用于精餾塔的開工階段、調試或實驗研究等方面。

全回流即回流比R=∞，是所取回流比的上限。79-二、全回流與最少理論塔板數(shù)Nmin全回流的特點是：F=0，D

三、最小回流比Rmin

1、最小回流比Rmin的概念當回流比R減至某一數(shù)值時，兩條操作線的交點d落在平衡曲線上，這時所需的理論板數(shù)為無窮多，故稱此時的回流比為最小回流比.又因此時d點前后各板上氣液兩相組成無變化，即無增濃作用，所以也稱此區(qū)為恒濃區(qū)(或稱挾緊區(qū))，d點稱為挾緊點，顯然，最小回流比是回流比的下限。

80-三、最小回流比Rmin80-2、最小回流比Rmin的求?、僮鲌D法：

*正常平衡曲線：

*不正常平衡曲線：當回流比減少至某一值時，操作線與平衡線先相切一點，故操作線的斜率：81-2、最小回流比Rmin的求?、僮鲌D法：*不正常平衡曲線：8②計算法：正常平衡曲線

精餾段操作線與q線交點落在平衡線上，故：

對于不同的進料狀態(tài)，q、xq不同，可進一步簡化。

不正常平衡曲線

最小回流比的計算只能通過求操作線的斜率82-②計算法：正常平衡曲線對于不同的進料狀態(tài)，適宜回流比的選擇

Rm＜R宜＜全回流可通過經濟核算來選擇

*操作費用操作費用由全凝器冷卻水用量和再沸器加熱蒸汽消耗量二項組成。此二項費用取決于上升蒸汽量，D一定，V增加，回流比R增加，操作費用增加。

*設備折舊費用設備折舊費包括精餾塔、冷凝器、再沸器等設備投資乘折舊率估算R宜=（1.2~2）Rm83-適宜回流比的選擇

Rm＜R宜＜全回流可連續(xù)精餾裝置的熱量衡算

本節(jié)計算內容：冷卻水和加熱蒸汽的消耗量全塔熱量衡算加熱蒸汽帶入的熱量QB

進料帶入的熱量QF回流液帶入的熱量QR

塔頂蒸汽帶出的熱量QV

塔底產品帶出的熱量QW熱損失QL

對于穩(wěn)定過程，輸入的熱量＝輸出的熱量QB+QF+QR=QV+QW+QL84-連續(xù)精餾裝置的熱量衡算

本節(jié)計算內容：冷卻水和加熱蒸汽塔頂冷卻水消耗量的計算塔頂蒸汽帶入的熱QV；冷卻水帶入的熱Ql；冷凝液帶出的熱QL+D；冷卻水帶出的熱Q2；熱損Q損；

Qv+Ql=QL+D+Q2+Q損VIV+GCP水t1=（L+D）IL+GCp水t2V=L+D=D（R+1）IV-IL=rQ損=085-塔頂冷卻水消耗量的計算塔頂蒸汽帶入的熱QV；Qv+塔底加熱蒸汽消耗量的計算塔底液流帶入的熱QD；加熱蒸汽帶入的熱Q1；回流汽帶出的熱QV；加熱蒸汽帶出的熱Q2；殘液帶出的熱QW；熱損Q損。QD+Q1=QV+Q2+QW+Q損

LIL+WhI1=VIv+WhI2+WIw+Q損Q損不計，IL=IwV=L-WI1-I2=r86-塔底加熱蒸汽消耗量的計算塔底液流帶入的熱QD；86-LIL+WhI1=VIv+WhI2+WIw+Q損Q損不計，IL=IwV=L-WI1-I2=r塔底蒸汽加熱蒸汽消耗量：87-LIL+WhI1=VIv+WhI2+WIw+Q損87-討論題1、特殊蒸餾主要有哪幾種？各適用于什么場合。2、精餾塔開工前要做哪些準備工作？3、精餾操作的開、停車步驟如何。需注意哪些安全問題？4、精餾過程中有哪些節(jié)能方式？5、塔板上氣液接觸狀態(tài)有哪幾種，各有何特點？6、當精餾操作中出現(xiàn)壓力過高該如何調節(jié)？88-討論題1、特殊蒸餾主要有哪幾種？各適用于什么場合。88-7、當精餾操作中出現(xiàn)釜溫過高該如何調節(jié)？8、精餾塔的液泛、漏液現(xiàn)象如何避免？9、精餾塔中可能出現(xiàn)的設備故障有哪些，如何處理？10、精餾塔在操作前為什么要進行清掃？清掃時要注意什么？11、精餾塔操作前、檢修時為什么要裝拆盲板？12、精餾塔操作前為什么要進行試壓、沖洗、干燥、置換等操作？13、精餾塔的操縱變量、干擾變量有哪些？14、精餾塔的控制變量有哪些，如何進行控制？15、精餾塔安全開、停車應注意哪些問題？16、精餾塔檢修安全要注意哪幾點？89-89-五、板式塔流體力學性能：1、塔板上的氣液接觸狀態(tài)鼓泡接觸狀態(tài)：當氣速較低時，氣體以鼓泡形式通過液層。由于氣泡的數(shù)量不多，形成的氣液混合物基本上以液體為主，此時塔板上存在著大量的清液。因氣泡占的比例較小，氣液兩面三刀相接觸的表面積不大，傳質效率很低。泡沫接觸狀態(tài)：當氣速增加，缺泡數(shù)量集聚增加，氣泡不斷的發(fā)生碰撞和破裂，此時板上液體大部分以液膜的形式存在于氣泡之間，形成一些直徑較小、擾動十分劇烈的動態(tài)泡沫，由于泡沫接觸的表面積大，并不斷的更新，為兩相傳質傳熱提供了良好的條件。噴射接觸狀態(tài)：當氣速繼續(xù)增加，由于氣體動能很大，把板上液體向上噴成大小不等的液滴，直徑較大的液滴受重力作用又落回到板上，直徑較小的液滴被氣體帶走，形成液沫夾帶。90-五、板式塔流體力學性能：1、塔板上的氣液接觸狀態(tài)90-2、氣體通過塔板的壓降上升氣流通過塔板時需要克服一定的阻力,該阻力形成塔板的壓降.它包括：塔板本身的干板阻力；板上氣液層的靜壓力；液體的表面張力3、液面落差。當液體橫向流過塔板時，為克服板上的摩擦阻力和板上部件（泡罩、浮閥等）的局部阻力需要一定的液位差。91-2、氣體通過塔板的壓降3、液面落差。91-六、塔板上的異常操作現(xiàn)象霧（液）沫夾帶

液沫夾帶塔板上的部分液體產生與液體主體流動方向相反的流動，即大、小液滴被上升的氣體帶到上層塔板上。

氣泡夾帶塔板上部分氣體產生與主體流動方向相反的流動，即氣泡被下降的液體卷入下層塔板上。液沫夾帶和氣泡夾帶均屬“返混現(xiàn)象”，其結果均使傳質推動力減小，故對傳質不利。92-六、塔板上的異常操作現(xiàn)象霧（液）沫夾帶92-液泛（淹塔）

一種是降液管液泛，它是由于塔內氣氣速過大使降液管內液面升高至上層塔板的溢流堰頂，或塔內液體流量過大，使降液馪不能及時將液體排出而使降液馪內液面升高導致液泛。另一種情況是過量液沫夾帶液泛，即由于氣速過大使液沫夾帶量過大而使降液管無法及時將板上液體排至下一層塔板上所致?？傊悍菏撬僮鞯纳舷?。為防止液泛產生，應選擇適宜的操作氣速，以保證塔的正常操作。漏液：

漏液是液體不經正常的降液管通道流到下一層塔板。產生漏液的原因是因為氣速過小或氣體分布不均勻所致。嚴重漏液是塔板上不能積累液層，使板上氣液兩相不能良好接觸，致使塔板不能正常操作。93-93-

在化工生產過程中，常需要將原料、中間產物或粗產物進行分離，以獲得符合工藝要求的化工產品或中間產品。例如將原油蒸餾可得到汽油、煤油、柴油及重油等；將混合芳烴蒸餾可得到苯、甲苯及二甲苯等；將液態(tài)空氣蒸餾可得到純態(tài)的液氧和液氮等。

蒸餾是分離均相液體混合物的一種方法。模塊七蒸餾技術94-在化工生產過程中，常需要將原料、任務一了解蒸餾過程及其應用在化工生產過程中，多數(shù)原料和半成品都是混合液，要想得到較高純度的物質，就需要進行分離和精制。例如將石油分離為汽油、煤油、柴油及重油等；又如從糧食、薯類的發(fā)酵液中制酒精。石油、乙醇水溶液等很多混合液有一個共同物征——互溶、均質。人們將具有互溶、均質的液體混合物稱為均相溶液。蒸餾、萃取等操作均可將均相溶液分離為較純組分的單元操作。但蒸餾操作是工業(yè)生產中應用最為廣泛的一種單元操作。實際生產中的蒸餾操作過程可根據(jù)溶液性質、生產目的與要求而采用不同的方法。當物質比較容易分離或分離要求不高時，可采用簡單蒸餾或閃蒸，較難分離的物質可采用精餾，很難分離的物質或用普通精餾方法不能分離的則可采用特殊精餾。其中應用最為廣泛的是精餾。95-任務一了解蒸餾過程及其應用在化工生按操作方式：間歇蒸餾、連續(xù)蒸餾按蒸餾方法：簡單蒸餾、精餾、特殊精餾按操作壓力：常壓蒸餾、加壓蒸餾、負壓蒸餾按分離組分數(shù)目：兩組分精餾、多組分精餾蒸餾操作的分類96-按操作方式：間歇蒸餾、連續(xù)蒸餾蒸餾操作的分類3簡單蒸餾

簡單蒸餾又稱微分蒸餾，也是一種單級蒸餾操作，常以間歇方式進行。簡單蒸餾裝置如圖8－9所示?；旌弦涸谡麴s釜中受熱后部分氣化，產生的蒸氣隨即進入冷凝器中冷凝，冷凝液不斷流入接受器中，作為餾出液產品。由于氣相組成y大于液相組成x，因此隨著過程的進行，釜中液相組成不斷下降，使得與之平衡的氣相組成（餾出液組成）亦隨時降低，而釜內液體的沸點逐漸升高。通常當餾出液平均組成或釜殘液組成降至某規(guī)定值后，即停止蒸餾操作。在一批操作中，餾出液可分批收集，以分別得到不同組成的餾出液。簡單蒸餾多用于混合液的初步分離。97-簡單蒸餾

簡單蒸餾又稱微分蒸餾，也是一種單級蒸餾平衡蒸餾

平衡蒸餾（或閃蒸）是一種單級蒸餾操作。在單級釜內進行平衡蒸餾時，釜內液體混合物被部分氣化，并使氣相與液相處于平衡狀態(tài)，然后將氣液兩相分開。這種操作既可以間歇方式又可以連續(xù)方式進行?；どa中多采用如圖8－8所示的連續(xù)操作的平衡蒸餾裝置。混合液先經加熱器加熱，使液體溫度高于分離器壓強下液體的沸點，然后通過減壓閥使其降壓后進入分離器中，此時過熱的液體混合物即被部分氣化，平衡的氣液兩相在分離器中得到分離。通常分離器又稱為閃蒸罐（塔）。98-平衡蒸餾

平衡蒸餾（或閃蒸）是一種單級蒸餾操作。在原料液溶液由塔中部加入，液體在塔內處于沸騰狀態(tài)，產生的蒸汽沿塔上升，從塔頂引出進入冷凝器冷凝，冷凝液一部分作為塔頂產品，一部分回流至塔內液相回流，液相沿塔下降至塔底引出，進入再沸器被間接加熱沸騰汽化，所產生的蒸汽由再沸器引入塔內汽相回流，沿塔上升，沒汽化的液相作為塔底產品。由此可知，塔內所進行的精餾過程可視為一股上升的汽流與一股下降液流在塔內逆流流動，直接接觸，在兩股流體間實現(xiàn)了熱量、質量的傳遞。一、精餾流程99-原料液溶液由塔中部加入，液體在塔內處于沸騰狀態(tài)二、精餾操作

粗甲醇的精餾100-二、精餾操作

粗甲醇的精餾7-蒸餾的概念定義：將液體均相混合物加熱，使之沸騰汽化，利用各組分沸點（揮發(fā)度）不同的特性進行分離的一種單元操作。實質：傳熱和傳質過程處理對象：液體均相混合物過程特征：

1）全部汽化、全部冷凝——不能分離

2）部分汽化、部分冷凝——能夠分離目的：分離液體混合物專有名詞：塔頂產品、塔底產品101-蒸餾的概念定義：將液體均相混合物加熱，使之沸騰汽化，利用各組三蒸餾分離的特點可直接獲得產品操作簡單適用范圍廣泛可以將氣態(tài)物先液化再分離，如空分；可將固態(tài)物先熔化再分離，如分離脂肪酸混合物。需要消耗大量的能量，對于加壓或減壓將消耗額外的能量。102-三蒸餾分離的特點可直接獲得產品操作簡單9-五板式塔

一、板式塔的主要結構：塔體；塔板；氣體及液體進口裝置103-五板式塔一、板式塔的主要結構：10-塔板結構塔板可分為有降液管式塔板和無降液管式塔板兩類。

有降液管式塔板上：氣液兩相呈錯流方式接觸，這種塔板效率較高，具有較大操作彈性，使用廣泛。

無降液管式塔板上：氣液兩相呈逆流接觸，塔板板面利用率較高，生產能力大，結構簡單，但效率較低，操作彈性較小，工業(yè)使用較少。

104-塔板結構塔板可分為有降液管式塔板和無降液管式塔板兩類。11-105-12-106-13-泡罩塔：主要元件為升氣管用泡罩。泡罩的下部周邊有很多齒縫，齒縫一般為三角形、矩形或梯形。篩孔塔：篩孔塔板簡稱篩板，塔板上開有許多均勻的小孔，篩孔在塔板上按一定的規(guī)律排列，塔板上設置溢流堰，使板上保證一定厚度的液層。塔板類型107-泡罩塔：主要元件為升氣管用泡罩。泡罩的下部周邊有很多齒縫，齒浮閥塔：在塔板上開有若干個閥孔，每個閥孔裝有一個可以上下浮動的閥片。閥片連有幾個閥腿，而使閥片不被氣體吹走。閥片周邊沖出幾個略向下彎的定距片，當氣流很小時，保持閥片與塔板間有一定的間距。噴射塔：在噴射型塔板上，氣體沿水平方向噴出，不再通過較厚的液層而鼓泡，因而塔板壓降降低，可采用較大的操作氣速，提高了生產能力。

噴射塔有：舌型塔板、浮舌塔板、斜孔塔板、垂直篩板108-浮閥塔：在塔板上開有若干個閥孔，每個閥孔裝有一個可以上下浮動塔板的面積分四個區(qū)域：鼓泡區(qū)；為氣液傳質的有效區(qū)域溢流區(qū)：溢流管及受液盤所占的區(qū)域安定區(qū)：在鼓泡區(qū)和溢流區(qū)之間的面積邊緣區(qū)：在靠近塔壁的部分，需留出一圈用于支持塔板邊梁使用的邊緣區(qū)域109-塔板的面積分四個區(qū)域：16-110-17-111-18-112-19-塔板上的氣液接觸狀態(tài)（增大接觸面積）鼓泡接觸狀態(tài)：當氣速較低時，氣體以鼓泡形式通過液層。由于氣泡的數(shù)量不多，形成的氣液混合物基本上以液體為主，此時塔板上存在著大量的清液。因氣泡占的比例較小，氣液兩相接觸的表面積不大，傳質效率很低。113-塔板上的氣液接觸狀態(tài)（增大接觸面積）20-泡沫接觸狀態(tài)：當氣速增加，缺泡數(shù)量集聚增加，氣泡不斷的發(fā)生碰撞和破裂，此時板上液體大部分以液膜的形式存在于氣泡之間，形成一些直徑較小、擾動十分劇烈的動態(tài)泡沫，由于泡沫接觸的表面積大，并不斷的更新，為兩相傳質傳熱提供了良好的條件。噴射接觸狀態(tài)：當氣速繼續(xù)增加，由于氣體動能很大，把板上液體向上噴成大小不等的液滴，直徑較大的液滴受重力作用又落回到板上，直徑較小的液滴被氣體帶走，形成液沫夾帶。114-泡沫接觸狀態(tài)：當氣速增加，缺泡數(shù)量集聚增加，氣泡不斷的發(fā)生碰氣體通過塔板的壓降上升氣流通過塔板時需要克服一定的阻力,該阻力形成塔板的壓降.它包括：塔板本身的干板阻力；板上氣液層的靜壓力；液體的表面張力液面落差。當液體橫向流過塔板時，為克服板上的摩擦阻力和板上部件（泡罩、浮閥等）的局部阻力需要一定的液位差。115-氣體通過塔板的壓降液面落差。22-霧（液）沫夾帶

液沫夾帶塔板上的部分液體產生與液體主體流動方向相反的流動，即大、小液滴被上升的氣體帶到上層塔板上。

氣泡夾帶塔板上部分氣體產生與主體流動方向相反的流動，即氣泡被下降的液體卷入下層塔板上。液沫夾帶和氣泡夾帶均屬“返混現(xiàn)象”，其結果均使傳質推動力減小，故對傳質不利。

要裝除沫器，降液管的工效。116-霧（液）沫夾帶23-液泛（淹塔）

一種是降液管液泛，它是由于塔內氣氣速過大使降液管內液面升高至上層塔板的溢流堰頂，或塔內液體流量過大，使降液管不能及時將液體排出而使降液管內液面升高導致液泛。另一種情況是過量液沫夾帶液泛，即由于氣速過大使液沫夾帶量過大而使降液管無法及時將板上液體排至下一層塔板上所致?？傊?，液泛是塔操作的上限。為防止液泛產生，應選擇適宜的操作氣速，以保證塔的正常操作。

117-24-漏液：

是液體不經正常的降液管通道流到下一層塔板。產生漏液的原因是因為氣速過小或氣體分布不均勻所致。嚴重漏液是塔板上不能積累液層，使板上氣液兩相不能良好接觸，致使塔板不能正常操作。118-漏液：是液體不經正常的降液管通道流到下一層塔板。產操作參數(shù)和負荷性能圖當物系性質及塔板結構已定時，塔的操作參數(shù)即指氣、液負荷。負荷性能圖即是將維持塔的正常操作所允許的氣、液負荷范圍的圖示。119-操作參數(shù)和負荷性能圖當物系性質及塔板結構已定時，塔負荷性能圖是由五條線圍成，即漏液線、液體流量下限線、液體流量上限線、液泛線和過量液沫夾帶線。由五條線所包圍的區(qū)域為塔板的正常操作區(qū)。塔的實際操作液氣比應在此區(qū)域內。對一定的物系，負荷性能圖依塔板的類型、結構尺寸不同而異。對同一類型塔板，塔板開孔率、板間距不同，負荷性能圖亦不同。上、下操極限的氣體負荷之比稱塔板的操作彈性。120-負荷性能圖是由五條線圍成，即漏液線、液體流量下限線、液體流量任務三獲取蒸餾知識一、雙組分理想溶液的汽液相平衡

雙組分組成表示：x表示液相組成，y表示氣相組成。質量分數(shù)：A、B的質量分數(shù)分別用mA,mB摩爾分數(shù)：xA、xB常用A、B分別表示易揮發(fā)組分和難揮發(fā)組分。為了方便常以x、y分別表示揮發(fā)組分A的液、氣相組成。121-任務三獲取蒸餾知識一、雙組分理想溶液的汽液相平衡281、什么是理想物系？液相—--是理想溶液—---遵循拉烏爾定律汽相—--是理想氣體—---遵循理想氣體狀態(tài)方程

122-1、什么是理想物系？29-2、什么是理想溶液?

對于雙組分溶液,當兩組分（A+B）的性質相近、液相內相同分子間的作用力（αAA、αBB）與不同分子間的作用力（αAB）相近、各組分分子體積大小相近。

宏觀上表現(xiàn)為：兩組分混合時既無熱效應又無體積效應，這種溶液稱為理相溶液。123-2、什么是理想溶液?對于雙組分溶液,當兩組

在一定溫度下，溶液上方某組分的蒸汽壓等于同溫度下該純組分的飽和蒸汽壓乘它在溶液中的摩爾分數(shù)。

即：PA=PoAxAPB=PoBxB=PoB（1—xA）3、氣液相平衡關系：124-在一定溫度下，溶液上方某組分的蒸汽壓等于同溫度下該純組分的

混合物的總壓等于分壓之和.

P=PA+PB

P=PoAxA+PoBxB

道爾頓分壓定律125-混合物的總壓等于分壓之和.道爾頓分壓定律32-理想溶液的汽-液平衡方程：

該式稱理想溶液的汽、液相平衡方程，又稱為泡點方程，表示平衡物系的溫度和液相組成的關系。在一定壓強下，液體混合物開始沸騰產生第一個汽泡的溫度，稱為泡點溫度（簡稱泡點）。126-理想溶液的汽-液平衡方程：該式稱理想溶液的汽該式稱理想溶液的汽、液相平衡方程，又稱為露點方程。該式表示平衡物系的溫度與氣相組成的關系。在一定的壓強下，混合蒸汽冷凝時開始出現(xiàn)第一個液滴時的溫度，稱為露點溫度（簡稱露點）。氣液平衡時，露點溫度等于泡點溫度。127-該式稱理想溶液的汽、液相平衡方程，又稱為露點方例題：某苯-甲苯混合液在45℃時沸騰，外界壓力為20.3kPa。此時PoA=22.7kPa；PoB=7.6,kPa試求其液相組成。習題：某庚烷–辛烷混合液在40℃時沸騰，外界壓力為101.3kPa。此時PoA=122.7kPa；PoB=70.6,kPa試求其液相組成。128-例題：某苯-甲苯混合液在45℃時沸騰，外界壓力為20.3kP三、相對揮發(fā)度：揮發(fā)度——物質揮發(fā)的難易程度。用“ν”表示?！は鄬]發(fā)度——混合液中兩組分揮發(fā)度之比稱為該兩組分的相對揮發(fā)度，用α表示。

·用相對揮發(fā)度表示的相平衡關系：

129-三、相對揮發(fā)度：揮發(fā)度——物質揮發(fā)的難易程度。用“ν”表示。當α=1時，兩組分在汽、液相中濃度相同，用普通精餾是不能分離的；當α＞1時，汽相濃度大于液相濃度，α愈大，愈易分離；當α＜1時，液相濃度大于汽相濃度，可分離。

130-當α=1時，兩組分在汽、液相中濃度相同，用普通精餾是不能分離二、汽液平衡相圖t-x圖、t-y圖有二個共同點：縱坐標都是溶液的沸點；橫坐標是溶液的濃度x、y，單位是摩爾分數(shù)，都是從0-1。1、t-x、t-y圖：131-二、汽液平衡相圖t-x圖、t-y圖有二個共同點：縱坐標都是2、t-x-y圖：

·作圖：以ｔ為縱軸，以ｘ（ｙ）為橫軸作圖132-2、t-x-y圖：·作圖：以ｔ為縱軸，以ｘ（ｙ）為橫軸·識圖：有二個點：A點：x=1純A組分t=353.2kB點：x=0純B組分t=383.2k有兩條曲線：t-x關系曲線：液相組成與泡點間的關系,液相線，飽和液相線；t-y關系曲線：汽相組成與露點間的關系,汽相線，飽和汽相線。

133-·識圖：40-三個區(qū)域t-x線下方：液相區(qū)，末飽和液相區(qū)；t-y線上方：汽相區(qū)，過熱蒸汽區(qū)；t-x,t-y線之間：溶液已沸騰汽化，但并沒有全部汽化，汽液共存飽和蒸汽區(qū)。

134-三個區(qū)域41-·討論討論:在恒定的壓力下，若將溫度為t1、組成為x1（圖中點A）的混合液加熱，當溫度升高到t2（點B）時，溶液開始沸騰，此時產生第一個汽泡，該溫度即為泡點溫度。繼續(xù)升溫到t3（點C）時，汽液兩相共存，其汽相組成為y、液相組成為x，兩相互成平衡。同樣，若將溫度為t5、組成為y1（點E）的過熱蒸汽冷卻，當溫度降到t4（點D）時，過熱蒸汽開始冷凝，此時產生第一個液滴，該溫度即為露點溫度。繼續(xù)降溫到t3（點C）時，汽液兩相共存。135-·討論討論:在恒定的壓力下，若將溫度為t1、組成為x1（圖結論：通過以上t-x-y圖討論，在液相區(qū)，泡點、露點、過熱蒸汽區(qū)組成都沒有改變，只有在汽液共存區(qū)，組成發(fā)生了變化。汽相中易揮發(fā)組成濃度提高了y1＞y0；

液相中難揮發(fā)組分濃度提高了x1＜x0136-結論：通過以上t-x-y圖討論，在液相區(qū)，泡點、露點、過熱蒸·t-x-y圖的作用：了解t與x，t與y之間的關系；汽相量、液相量、汽發(fā)率、液化率計算方法；蒸餾操作原理：部分汽化、部分冷凝。137-·t-x-y圖的作用：了解t與x，t與y之間的關系；44-3、x-y圖：作圖：以x為橫坐標，y為縱坐標

在對角線上一點:x=y在平衡線上一點:氣、液互成平衡138-3、x-y圖：作圖：以x為橫坐標，y為縱坐標45-·討論：x-y圖表示在一定P下，汽、液相間組成關系平衡曲線偏離對角線愈遠，表示y愈大于x.該溶液愈易分離?？倝簩-y圖的影響不大x-y圖可用實驗方法或露點方程求取139-·討論：x-y圖表示在一定P下，汽、液相間組成關系46-雙組分精餾的工藝計算恒摩爾流假定①恒摩爾氣流：在精餾塔內，各層塔板上升蒸氣摩爾流量相等，即：精餾段：V1=V2=V3=…=V=常數(shù)提餾段：V’1=V’2=V’3=…=V’=常數(shù)但兩段上升的蒸氣摩爾流量不一定相等。140-雙組分精餾的工藝計算恒摩爾流假定47-②恒摩爾液流在精餾塔內，各層塔板下降的液體摩爾流量相等，即：精餾段：L1=L2=L3=…=L=常數(shù)提餾段：L’1=L’2=L’3=…=L’=常數(shù)

但兩段下降的液體摩爾流量不一定相等。141-②恒摩爾液流48-恒摩爾流動假定成立的條件混合物中各組分的摩爾氣化熱相等。各板上液體顯熱的差異可忽略。塔設備保溫良好，熱損失可忽略。142-恒摩爾流動假定成立的條件混合物中各組分的摩爾氣化熱相等。49143-50-一、物料衡算

式中：F、D、W——分別表示原料、塔頂產品、塔底產品流量，kmol/h；xF、xD、xW——分別表示原料中、塔頂產品、塔底產品易揮發(fā)組分的摩爾分數(shù)。1、全塔物料衡算

衡算范圍：虛線框

衡算基準：單位時間

總物料衡算：F=D+W

易揮發(fā)組分：FXF=DXD+WXW

144-一、物料衡算式中：1、全塔物料衡算51-145-52-146-53-147-54-2、操作線方程

①精餾段操作線方程對虛線范圍（包括精餾段第n+1板和冷凝器在內）作物料衡算，以單位時間為基準，即：

總物料衡算：V=L+D易揮發(fā)組分的物料衡算：Vyn+1=Lxn+1+DxD

式中：V、L——分別表示精餾段內每塊塔板上升蒸氣的摩爾流量和下降液體的摩爾流量，kmol/h；yn+1——精餾段中任意第n+1層板上升的蒸氣組成，摩爾分數(shù)；xn——精餾段中任意第n層板下降的液體組成，摩爾分數(shù)。

148-2、操作線方程

①精餾段操作線方程對虛線范圍（包括精餾段第上式稱為精餾段操作線方程式此式表示在一定操作條件下，精餾段內自任意第n層板下降的液相組成xn與其相鄰的下一層板上升蒸氣相組成yn+1之間的關系。149-上式稱為精餾段操作線方程式56-②提餾段操作線方程對虛線范圍作物料衡算，即：

總物料:L’=V’+W易揮發(fā)組分:L’x’m=V’y’m+1+Wxw式中：y’m+1------提餾段第m層板下降液體中易揮發(fā)組分的摩爾分率；x’m-----提餾段第m+1層板上升蒸氣中易揮發(fā)組分的摩爾分率。150-②提餾段操作線方程對虛線范圍作物料衡算，即：

總物料:L’=該式為提餾段操作線方程。該方程的物理意義是表達在一定的操作條件下，提餾段內自任意第m板下降的液相組成與其相鄰的下一層塔板第m+1板上升的蒸汽組成之間的關系。應該指出，提餾段內液體摩爾流量，除回流液外還受進料量及進料熱狀況的影響。151-58-152-59-3、進料熱狀況的影響①、精餾塔的進料熱狀況在實際生產中，加入精餾塔中的原料液可能有以下五種不同的熱狀況：(1)溫度低于泡點的冷液體。(2)泡點下的飽和液體。(3)溫度介于泡點和露點之間的氣液混合物。(4)露點下的飽和蒸氣。(5)溫度高于露點的過熱蒸氣。153-3、進料熱狀況的影響①、精餾塔的進料熱狀況60-②進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響

冷液進料，提餾段內回流液流量包括以下三部分：精餾段的回流液流量；原料液流量；為將原料液加熱到板上溫度，必然會有一部分自提餾段上升的蒸氣被冷凝下來，冷凝液也成為的一部分。由于這部分蒸氣的冷凝，故上升到精餾段的蒸氣量比提餾段的要少，其差額即為冷凝的蒸氣量。L`>L+FV`>V154-②進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響冷液進進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響對于泡點進料。由于原料液的溫度與板上液體的溫度相近，因此原料液全部進入提餾段，作為提餾段的回流液，而兩段上升蒸氣流量則相等。L`=L+FV`=V155-進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響對于泡點進料。由于原料液進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響氣液混合物進料，則進料中液相部分成為L‘的一部分，而蒸氣部分則成為V的一部分。L<L’<L+FV’<V156-進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響氣液混合物進料，則進料中進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響飽和蒸氣進料。整個進料變?yōu)閂的一部分，而兩段的液體流量則相等，L=L‘V=V’+F157-進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響飽和蒸氣進料。整個進料變進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響過熱蒸氣進料，此種情況與冷液體進料的恰好相反，精餾段上升蒸氣流量包括以下三部分：提餾段上升蒸氣流量；原料液流量；為將進料溫度降到板上溫度，必然會有一部分來自精餾段的回流液體被氣化，氣化的蒸氣量也成為中的一部分。由于這部分液體的氣化，故下降到提餾段中的液體量將比精餾段的少，其差額即為氣化的那部分液體量。

L‘<LV>V’158-進料熱狀況對進料板上、下各流股的影響過熱蒸氣進料，此種情況與總物料衡算式為:F+L+V’=V+L’總熱量衡算式為：FiF+Li+V’I’=VI+L’I’+熱損失對進料板分別作總物料衡算及熱量衡算159-總物料衡算式為:對進料板分別作總物料衡算及熱量衡算66-忽略設備的熱損失及相鄰兩塔板間汽、液流各自的的變化和組成變化，則：i≈i‘、I≈I‘，熱損為零

FiF+Li+V’I=VI+L’I

F（I–iF）=（L’-L）（I–i）

160-忽略設備的熱損失及相鄰兩塔板間汽、液流各自的的變化和組成變化

L’=L+q?F

V’=V-（1-q）Fq值的大小反映了進料的熱狀況，稱為進料的熱狀況參數(shù)。進料的熱狀況不同，q值不同，對塔內物料變化的影響不同。161-L’=L+q?F

V’=V-（1-q）Fq值不同熱狀況下的q線162-不同熱狀況下的q線69-五種不同進料狀況總結163-五種不同進料狀況總結70-三、理論板層數(shù)的求法1、理論板的概念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一致的。例如，對任意層理論板n而言，離開該板的液相組成yn與氣相組成xn符合平衡關系。164-三、理論板層數(shù)的求法1、理論板的概念71-2、逐板計算法計算依據(jù)氣液平衡關系操作關系－－精餾段操作線方程、提餾段操作線方程計算條件塔頂采用全凝器；塔頂回流液體在泡點溫度下回流入塔；塔釜（再沸器）采用間接蒸汽加熱，再沸器相當于一層理論板。165-2、逐板計算法計算依據(jù)72-計算步驟塔頂餾出液ｘＤ與上升蒸氣ｙ１相同，即：ｙ１=ｘＤ＝已知值離開理論板的氣液兩相組成是互成平衡的，故可由y1用氣液平衡方程求得x1。第二層塔板的上升蒸汽組成y2與第一層塔板下降液體組成x1符合精餾段操作線關系，故利用精餾段操作線方程可由x1求得y2，即如此重復計算，直至計算到xn≤xF（僅指泡點進料的情況）時。第n層理論板是進料板，精餾段所需理論板數(shù)為（n-1）。166-計算步驟第二層塔板的上升蒸汽組成y2與第一層塔板下降液體組成此后，使用提餾段操作線方程和平衡方程，繼續(xù)采用上述方法進行逐板計算，直至計算到≤xW為止。因再沸器相當一塊理論板，故提餾段所需理論板數(shù)（m-1）。167-此后，使用提餾段操作線方程和平衡方程，繼續(xù)采用上述方法進行逐3、圖解法：在x-y坐標圖上畫出平衡曲線和對角線。畫精餾段操作線。畫ｑ線。畫提餾段操作線。畫直角梯級。從a點開始，在精餾段操作線與平衡線之間作直角梯級，當梯級跨過兩操作線交點d點時，則改在提餾段操作線與平衡線之間作直角梯級，直至梯級的垂線達到或跨過c點為止。應該指出：當梯級跨過兩操作線交點d時，此梯級為進料板，即為適當?shù)倪M料位置。此時對一定的分離任務而言，如此作圖所需理論板數(shù)為最少。168-3、圖解法：在x-y坐標圖上畫出平衡曲線和對角線。75-五、實際塔板數(shù)和板效率由于氣、液兩相在塔板上的接觸時間有限，使得離開塔板的氣相與液相，一般不能達到平衡狀態(tài)，即每一層塔板實際上起不到一層理論板的作用。因此，在指定條件下在指定條件下進行精餾操作所需要的實際板數(shù)N較理論板數(shù)NT為多。NT與N之比稱為塔板效率ET，即：

單板效率169-五、實際塔板數(shù)和板效率由于氣、液兩相在塔板上的接觸時間有限，回流比回流的作用1、向塔內提供一定數(shù)量的液流；2、向塔內提供了易揮發(fā)組分，維持塔內的穩(wěn)定操作。

精餾操作中，回流是構成氣液兩相接觸傳質、使原料液中各組分進行高純度分離的必要條件，而回流皆大小則是影響精餾塔設備費和操作費的重要因素。

回流包括：塔頂液相回流和塔底氣相回流。170-回流比回流的作用精餾操作中，回流是構成氣液兩相回流比對精餾操作的影響一、回流比R與理論塔板數(shù)NT的關系R增大，L增大，D下降，對生產不利，但R增大，操作線的斜率減小，操作線往對角線上靠，每塊板的提濃能力提高，完成相同的分離要求，所需的NT減少，對生產有利。回流比有兩個極限值，一是全回流，二是最小回流比。171-回流比對精餾操作的影響一、回流比R與理論塔板數(shù)NT的關系78二、全回流與最少理論塔板數(shù)Nmin全回流的特點是：F=0，D=0，W=0，R=∞，在(x-y)圖上兩條操作線合二為一，且與對角線重合。

全回流的操作線方程為

yn+1=xn

對于完成同樣的分離任務而言，全回流時所需的理論塔板數(shù)為最少。

全回流操作主要用于精餾塔的開工階段、調試或實驗研究等方面。

全回流即回流比R=∞，是所取回流比的上限。172-二、全回流與最少理論塔板數(shù)Nmin全回流的特點是：F=0，D

三、最小回流比Rmin

1、最小回流比Rmin的概念當回流比R減至某一數(shù)值時，兩條操作線的交點d落在平衡曲線上，這時所需的理論板數(shù)為無窮多，故稱此時的回流比為最小回流比.又因此時d點前后各板上氣液兩相組成無變化，即無增濃作用