二、三第三章-精餾3-1多組分精餾

第三章

多組分精餾和特殊精餾

DistillationChapter3重點(diǎn)掌握掌握掌握第三章主要內(nèi)容3.1多組分精餾

3.2恒沸精餾3.3萃取精餾

本章要求3.5加鹽精餾

本章小結(jié)參考文獻(xiàn)，思考題3.4反應(yīng)精餾

了解

⑴多組分精餾1）掌握多組分精餾的清晰分割的物料衡算,恩

特伍德法計算最小回流比,最少平衡級數(shù)及

塔頂和塔釜組分分配的計算,實(shí)際回流比、

平衡(理論)級數(shù)、適宜進(jìn)料位置的確定2）理解多組分精餾塔內(nèi)流量、液相濃度和溫度

分布特點(diǎn),最小回流比下不同情況時恒濃區(qū)

的部位,芬斯克公式求最少平衡級數(shù)的幾種

形式3）識記關(guān)鍵組分，清晰分割和非清晰分割,分

配組分和非分配組分的含義,全回流,最少

平衡級數(shù)的含義。本章要求：§3-1多組分精餾

Multicomponentdistillation

一、多組分精餾過程分析

Analysisofmulticomponentdistillationprocess二、多級分離過程的簡捷法（群法）計算

Short-cutMethodofMulticomponentdistillation

3.1多組分精餾掌握理解§3-1多組分精餾

Multicomponentdistillation

3.1多組分精餾§3-1多組分精餾

Multicomponentdistillation

多次單級分離的串聯(lián)，簡稱精餾利用混合物中各組分的相對揮發(fā)度不同，采用液體多次部分汽化，蒸汽多次部分冷凝等汽液間的傳質(zhì)過程，使汽液相間濃度發(fā)生變化，并結(jié)合應(yīng)用回流手段，使各組分分離一、多組分精餾過程分析

（Analysisofmulticomponentdistillationprocess）3.1多組分精餾？簡單蒸餾和平衡蒸餾的區(qū)別3.1多組分精餾簡單蒸餾⑴精餾操作流程分析：平衡蒸餾以及簡單蒸餾只能使混合液得到部分分離簡單蒸餾操作是對液體的連續(xù)部分汽化，釜液組成沿t—x（y）相圖的泡點(diǎn)線變化，其結(jié)果可得難揮發(fā)組分含量很高的釜液在一定壓力下，將混合蒸汽進(jìn)行連續(xù)部分冷凝，蒸汽相的組成沿t—x（y）相圖的露點(diǎn)線變化，結(jié)果可得到易揮發(fā)組分摩爾分?jǐn)?shù)y很高的蒸汽精餾過程正是這二者的有機(jī)結(jié)合。

3.1多組分精餾⑴精餾操作流程3.1多組分精餾？⑴精餾操作流程3.1多組分精餾⑴精餾操作流程簡單塔精餾段提餾段3.1多組分精餾塔頂產(chǎn)品塔釜產(chǎn)品原料相對揮發(fā)性差異多次部分汽化、多次部分冷凝塔頂冷凝液部分回流,塔釜溶液部分汽化再沸器精餾段提餾段冷凝器⑴精餾操作流程3.1多組分精餾設(shè)備工程措施必要條件物化基礎(chǔ)精餾產(chǎn)品的純度高

一、多組分精餾過程分析F普通精餾塔Na=5已被指定的可調(diào)變量：（1）進(jìn)料位置；（2）回流比；（3）全凝器飽和液體回流。

余下的2個可調(diào)設(shè)計變量往往用來指定組分在餾出液和釜液中的濃度（或回收率）

多組分精餾過程分析就是分析精餾塔內(nèi)的溫度、流率和濃度分布。3.1多組分精餾

對于兩組分精餾,分別指定餾出液和釜液中一個組分的濃度,就確定了餾出液和釜液的全部組成。

對于多組分精餾,由于設(shè)計變量數(shù)仍是2,所以只能指定兩個組分的濃度,其他組分的濃度則相應(yīng)確定。

通常,由設(shè)計者指定分離要求(例如指定濃度或回收率)的這2個組分稱為關(guān)鍵組分。其中相對易揮發(fā)的組分稱為輕關(guān)鍵組分(LK),相對不易揮發(fā)的組分稱為重關(guān)鍵組分(HK)。

①輕、重關(guān)鍵組分3.1多組分精餾⑵名詞解釋⑵名詞解釋

①輕、重關(guān)鍵組分在設(shè)計或操作控制中,有一定分離要求,且在塔頂、塔釜都有一定數(shù)量的組分

輕關(guān)鍵組分，指在塔釜液中該組分的濃度有嚴(yán)格限制，并在進(jìn)料液中比該組分輕的組分及該組分的絕大部分應(yīng)從塔頂采出

重關(guān)鍵組分，塔頂

重

塔釜

3.1多組分精餾

②非關(guān)鍵組分關(guān)鍵組分以外的組分稱為非關(guān)鍵組分

輕非關(guān)鍵組分:比輕關(guān)鍵組分揮發(fā)度更大

或更輕的組分,簡稱輕組分重非關(guān)鍵組分:

重更小更重重

3.1多組分精餾⑵名詞解釋

設(shè)為非關(guān)鍵組分i對HK的相對揮發(fā)度。若：3.1多組分精餾⑵名詞解釋②非關(guān)鍵組分多組分精餾物系組成輕非關(guān)鍵組分(或輕組分)(LNK)輕關(guān)鍵組分(LK)中間組分重關(guān)鍵組分(HK)重非關(guān)鍵組分(或重組分)(HNK)關(guān)鍵組分的特點(diǎn)

LK和HK形成分離界線，且越小,分離越難3.1多組分精餾⑵名詞解釋

LK盡量多的進(jìn)入塔頂餾出液；

HK盡量多的進(jìn)入塔釜釜液。精餾塔的任務(wù)：

精餾中：

LK絕大多數(shù)在塔頂出現(xiàn),在釜中量嚴(yán)格控制；

HK絕大多數(shù)在塔釜出現(xiàn),在頂中量嚴(yán)格控制

只有無LNK,且aLK-HK

較大,塔頂可采出純LK；只有無HNK,且aLK-HK

較大,塔釜可采出純HK。3.1多組分精餾⑵名詞解釋關(guān)鍵組分的指定方法

指定回收率：jLK,D；jHK,W

指定控制量：注意：同一組分，規(guī)定了一端的回收率，另一端的量已確定。不能重復(fù)！3.1多組分精餾⑵名詞解釋塔頂回收率：塔釜回收率：關(guān)鍵組分的指定原則：由工藝要求決定例：ABCD（按揮發(fā)度依次減少排列）混合物分離工藝要求:按AB與CD分開：則：B為LK；C為HK工藝要求:先分出A：則：A為LK；B為HK3.1多組分精餾⑵名詞解釋根據(jù)組分是否在精餾塔的兩端都出現(xiàn)，

可分為分配組分和非分配組分。分配組分：塔頂、塔釜同時出現(xiàn)的組分非分配組分：僅在塔頂或塔釜出現(xiàn)的組分關(guān)鍵組分必定是分配組分。非關(guān)鍵組分不一定是非分配組分③分配組分與非分配組分3.1多組分精餾？⑵名詞解釋④清晰分割與非清晰分割

確定后，塔頂、釜濃度未確定物料衡算確定塔頂、釜濃度清晰分割：餾出液中除了重關(guān)鍵組分之外,沒有其它重組分;

釜液中除了輕關(guān)鍵組分之外，沒有其它輕組分。兩種方法3.1多組分精餾輕組分在塔頂產(chǎn)品的收率為1;重組分在塔釜產(chǎn)品的收率為1;輕組分全部從塔頂餾出液中采出;重組分全部從塔釜排出非關(guān)鍵組分為非分配組分特點(diǎn):可以用物料衡算求得塔頂、塔釜物

流的量和組成？④

清晰與非清晰分割

非關(guān)鍵組分均為分配組分特點(diǎn)：不能只用物料衡算求得塔頂、塔

釜物流的量和組成，需要估算。3.1多組分精餾？非清晰分割:

各組分在頂、釜都有可能存在。⑵名詞解釋26

（1）根據(jù)題意定出輕重關(guān)鍵組分，輕組分、重組分（2）假定清晰分割（3）按100mol進(jìn)料，用物料衡算求出塔頂、塔底輕、重關(guān)鍵組分的含量（4）用Fenske方程計算最小理論板數(shù)（6）驗(yàn)證清晰分割的假設(shè)——（7）前一次計算值作初值，轉(zhuǎn)步驟（3）⑶多組分精餾過程的復(fù)雜性

①求解方法二組分精餾：無需試差多組分精餾：反復(fù)試差求解②摩爾流率二元精餾：在進(jìn)料級處液體組成有突變，各級的摩爾流率基本為常數(shù)多組分精餾：液、汽流量有一定的變化，但液汽比接近于常數(shù)3.1多組分精餾二組分精餾流量、溫度、濃度分布3.1多組分精餾二組分精餾實(shí)例

苯－甲苯假設(shè)：恒摩爾流進(jìn)料：飽和液體苯、甲苯、異丙苯精餾塔內(nèi)汽液流量分布苯、甲苯、異丙苯精餾塔內(nèi)溫度分布②摩爾流率3.1多組分精餾##苯、甲苯、異丙苯精餾塔內(nèi)液相濃度分布苯、甲苯、異丙苯精餾塔內(nèi)液相濃度分布3.1多組分精餾苯、甲苯、二甲苯、異丙苯精餾液相濃度分布3.1多組分精餾③溫度分布

溫度分布從再沸器到冷凝器單調(diào)下降

④組成分布（濃度）二組元：在精餾段和提餾段中段組成變化明顯多組分精餾:在進(jìn)料級各個組分都有顯著的數(shù)量

★流量分布分子氣化潛熱相近，可視為恒摩爾流例：苯—甲苯物系（圖3-1）苯—甲苯—異丙苯物系（圖3-2）分子氣化潛熱不相近,V、L有變化，但L/V變化不大。

★溫度分布

泡點(diǎn)與組成密切相關(guān)，溫度分布接近組成分布形狀。（圖3-1），（圖3-2）。小結(jié)3.1多組分精餾★溫度分布如有LNK,近塔頂段的T變化較快;如不存在LNK,T將在精餾段中部變化較快;與此類似,若有HNK,則近塔底T變化較快,否則,在提餾段中部T變化較快。

★組成分布1.進(jìn)料板附近各組分濃度變化較大,原因是引入的原料中包含全部組成。3.1多組分精餾小結(jié)★組成分布2.對非關(guān)鍵組分精餾段:HNK迅速消失,LNK以接近于常數(shù)的摩爾分率在進(jìn)料級以上各級中出現(xiàn),接近頂部急劇增加,在出料液中達(dá)到最高。提餾段:LNK迅速消失;HNK在再沸器中摩爾分率最高,從釜向上幾級下降較大,然后變化不大,一直延伸到進(jìn)料級.3.1多組分精餾小結(jié)★組成分布3.關(guān)鍵組分變化復(fù)雜若只有HNK而無LNK時:HK分別在二段出現(xiàn)兩個最高點(diǎn),LK表現(xiàn)象LNK。若只有LNK而無HNK時:LK分別在二段出現(xiàn)兩個最高點(diǎn),HK表現(xiàn)象HNK。有LNK、HNK,且都不同時出現(xiàn)在頂、釜時:LK在精餾段出現(xiàn)一個最大值,然后降到所規(guī)定的摩爾分?jǐn)?shù);HK在提餾段出現(xiàn)一個最大值,然后降到所規(guī)定的摩爾分?jǐn)?shù)。3.1多組分精餾小結(jié)#多組分精餾與二組分精餾在組成分布上的區(qū)別（1）關(guān)鍵組分組成分布存在極大值；（2）非關(guān)鍵組分通常是非分配的，即重組分通常僅出現(xiàn)在釜液中，輕組分僅出現(xiàn)在餾出液中；（3）輕、重非關(guān)鍵組分分別在進(jìn)料板上、下形成幾乎恒濃的區(qū)域；（4）全部組分均存在于進(jìn)料板上，但進(jìn)料板

濃度不等于進(jìn)料濃度。3.1多組分精餾小結(jié)精餾過程的內(nèi)在規(guī)律：

在精餾塔中，溫度分布主要反映物流的組成，而總的級間流量分布則主要反映了熱衡算的限制。3.1多組分精餾小結(jié)二、多級分離過程的簡捷法（群法）計算

FUG(Fenske-Underwood-Gilliland)簡捷設(shè)計法給定：進(jìn)料量F，分離要求xHD、xLW；計算平衡級N、回流比R、進(jìn)料位置NF

等將多組分溶液簡化為一對關(guān)鍵組分的分離物料衡算按清晰分割計算，求得塔頂和塔釜的流量和組成；用芬斯克公式計算最少理論級數(shù)；用恩德伍德公式計算最小回流比；用吉利蘭關(guān)聯(lián)圖求得理論級數(shù)N

參考文獻(xiàn)Short-cutMethodofMulticomponentdistillation

3.1多組分精餾40

（1）根據(jù)題意定出輕重關(guān)鍵組分，輕組分、重組分（2）假定清晰分割（3）按100mol進(jìn)料，用物料衡算求出塔頂、塔底輕、重關(guān)鍵組分的含量（4）用Fenske方程計算最小理論板數(shù)（6）驗(yàn)證清晰分割的假設(shè)——（7）前一次計算值作初值，轉(zhuǎn)步驟（3）按工藝要求選好一對關(guān)鍵組分,建立全塔物料衡算式：

F=D+WFzi=Dxi,D+Wxi,W

在清晰分割條件下，對LNK應(yīng)有：（3-3）對HNK則有：（3-4）3.1多組分精餾⑴清晰分割的物料衡算

各物流的總流率為其中各組分的流率之和餾出液流率D為釜液流率W為（3-6）（3-5）3.1多組分精餾⑴清晰分割的物料衡算

餾出液中LK、HK和LNK的摩爾分?jǐn)?shù)分別為:（3-9）（3-8）（3-7）3.1多組分精餾⑴清晰分割的物料衡算

釜液中HK、LK和HNK的摩爾分?jǐn)?shù)分別為：（3-10）（3-11）（3-12）3.1多組分精餾⑴清晰分割的物料衡算

清晰分割的物料衡算按所給定的條件不同分為以下四種情況：全塔物料衡算為

F=D+W（3-18）（3-16）（3-17）①給定餾出液中LK的xLK,D和釜液中HK的

xHK,W，則LK、HK的物料衡算為3.1多組分精餾⑴清晰分割的物料衡算

將式(3-5)、(3-6)、(3-16)、(3-17)、(3-18)聯(lián)立求解，可得（3-19）（3-20）3.1多組分精餾⑴清晰分割的物料衡算

設(shè)進(jìn)料中組分i的摩爾分?jǐn)?shù)為zi，則fi=Fzi（3-21）（3-22）于是3.1多組分精餾⑴清晰分割的物料衡算

②給定餾出液中HK的xHK,D和釜液中LK的

xLK,W。餾出液和釜液的流率為（3-23）（3-24）3.1多組分精餾⑴清晰分割的物料衡算

③給定餾出液和釜液中LK的xLK,D和xLK,W餾出液和釜液的流率為（3-23）（3-26）3.1多組分精餾⑴清晰分割的物料衡算

④給定餾出液中LK的xLK,D和LK

的jLK餾出液和釜液的流率為（3-28）例：3-1，3-2，3-33.1多組分精餾⑴清晰分割的物料衡算

精餾塔在操作過程中，將塔頂蒸氣全部冷凝，其凝液全部返回塔頂作為回流，稱此操作為全回流，回流比R為無窮大（R=∞）。此時通常不進(jìn)料，塔頂、塔底不采出。故精餾塔內(nèi)汽、液兩相流量相等，L=V，兩操作線效率均為1，并與對角線重合。由于全回流操作時，使每塊理論級分離能力達(dá)到最大，完成相同的分離要求，所需理論級數(shù)最少，并稱其為最少理論級數(shù)Nmin

。

⑵芬斯克(Fenske)法計算最少理論級數(shù)

3.1多組分精餾什么時候采用全回流呢？1、開車時,先全回流,待操作穩(wěn)定后出料。全回流對應(yīng)最少理論板數(shù),但全回流下無產(chǎn)品采出,因此正常生產(chǎn)中不會采用全回流.2、在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備中,研究傳質(zhì)影響因素。3、工程設(shè)計中,必須知道最少板數(shù)。⑵芬斯克(Fenske)法計算最少理論級數(shù)

3.1多組分精餾特點(diǎn)：★F=D=W=0★L(fēng)=V；L/V=1★操作線方程：yi,n+1=xi,n★板效率最高⑵芬斯克(Fenske)法計算最少理論級數(shù)

3.1多組分精餾⑵芬斯克(Fenske)法計算最少理論級數(shù)

精餾段操作線方程：

塔頂為全凝器時：

3.1多組分精餾##推導(dǎo)前提：

1、塔頂采用全凝器;(若采用分凝器,則分凝器為第1塊塔板)；

2、所有板都是理論板。從塔頂向下排序，由相對揮發(fā)度的定義有：（1）設(shè)i、j分別表示兩個不同的組分⑵芬斯克(Fenske)法計算最少理論級數(shù)

3.1多組分精餾因此：

同理：兩式相除，可得：全回流下，D=0對第2塊板作物料衡算：（2）（3）⑵芬斯克(Fenske)法計算最少理論級數(shù)

3.1多組分精餾（1）可得：（3）將（3）式代入（1）式：⑵芬斯克(Fenske)法計算最少理論級數(shù)

3.1多組分精餾再由相平衡關(guān)系可得：

由物料衡算：可得：（4）（5）（6）⑵芬斯克(Fenske)法計算最少理論級數(shù)

3.1多組分精餾依此類推到塔釜：（7）

定義ij為相對揮發(fā)度的幾何平均值：

式中：下表W代表釜液，N為理論板數(shù)。再沸器為第N塊理論板，塔頂最上一塊板為第一塊理論板（3-31）⑵芬斯克(Fenske)法計算最少理論級數(shù)

3.1多組分精餾代入（7）式，可解出最少理論板數(shù)Nm：（3-33）

Fenske方程注：Nm中包括再沸器⑵芬斯克(Fenske)法計算最少理論級數(shù)

3.1多組分精餾Fenske方程的各種形式：⑵芬斯克(Fenske)法計算最少理論級數(shù)

3.1多組分精餾Fenske方程的各種形式：⑵芬斯克(Fenske)法計算最少理論級數(shù)

3.1多組分精餾Fenske方程的幾點(diǎn)說明：1、推導(dǎo)中未作任何假設(shè)，因而是嚴(yán)格的。⑵芬斯克(Fenske)法計算最少理論級數(shù)

3.1多組分精餾5、相對揮發(fā)度（1）方程的精確度取決于相對揮發(fā)度數(shù)據(jù)的可靠性（2）(ij)均

的近似處理：1）兩點(diǎn)平均：2）三點(diǎn)平均:6、最少理論板數(shù)只與分離要求有關(guān)，與進(jìn)料組成無關(guān)。Fenske方程的幾點(diǎn)說明：（3-34）（3-35）⑵芬斯克(Fenske)法計算最少理論級數(shù)

3.1多組分精餾8、只有按一對關(guān)鍵組分所計算的理論板數(shù)

Nm的值才能滿足產(chǎn)品的分離要求。Fenske方程的幾點(diǎn)說明：#⑵芬斯克(Fenske)法計算最少理論級數(shù)

3.1多組分精餾非關(guān)鍵組分分布非關(guān)鍵組分在塔頂、塔底的分布可通過物料衡算確定（兩種近似估算方法）:清晰分割和非清晰分割

非清晰分割物料衡算的基本假設(shè)：

在一定回流比下操作時,各組分在塔內(nèi)的分布情況與在全回流操作時的分布情況相同。④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多組分精餾④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

非關(guān)鍵組分在產(chǎn)品中的分配情況與關(guān)鍵組分的也相同,采用Fenske公式去反算非關(guān)鍵組分在塔頂塔釜的濃度

3.1多組分精餾

將芬斯克方程(3-37)式中輕關(guān)鍵組分換成任意組分，則有：于是：（3-44）④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多組分精餾各種回流下的物料分布情況（說明按全回流計算分布情況的依據(jù)）

直線如圖（3-44）（1）全回流曲線1直線④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多組分精餾說明:輕組分在塔頂，重組分在塔底（2）最小回流比曲線4S線3.1多組分精餾中間組分分布較輕說明:較重組分在全回流時更容易進(jìn)入塔底較輕組分在全回流時更容易進(jìn)入塔頂較重④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多組分精餾由圖可見：在實(shí)際回流比下的分布繞全回流比下波動，特別是低回流比在全回流和最小回流之間波動，更接近全回流。

由上分析可知：按全回流計算各組分分布情況是有根據(jù)的非關(guān)鍵組分分布④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多組分精餾注意！

1、當(dāng)LK與HK的分離要求比較高，同時

aLNK＞aLK，aHNK＜aHK

則清晰分割法比較適合；2、當(dāng)aLNK≈aLK，aHNK≈aHKLK與HK的分離要求又不是很高,LNK、HNK成為分配組分,則分配組分采用非清晰分割法,其余非分配組分采用清晰分割法較好。④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多組分精餾注意！

3、當(dāng)無中間組分的體系：如A(LNK)、B(LK)、C(HK)、D(HNK)組成的體系,先假定清晰分割,計算理論板數(shù),再校驗(yàn)清晰分割是否合理。4、對于有中間組分的體系：如A(LNK)、B(LK)、C(中間組分)、D(HK)、E(HNK)組成的體系，則根據(jù)C的相對揮發(fā)度是靠近B還是靠近D來假定C在塔頂和塔釜的分布。④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多組分精餾計算步驟：1、按清晰分割進(jìn)行物料衡算2、用芬斯克公式求Nm3、用芬斯克公式確定產(chǎn)品中的分配4、判斷各組分在產(chǎn)品中的濃度有無變化④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多組分精餾計算：聯(lián)立上兩式即能求出各組分在塔頂、釜的分布情況。或用下兩式求di

和wi④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多組分精餾④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

已知條件

比較

例題3-43.1多組分精餾④非清晰分割法

重組分參考文獻(xiàn)（圖解法）3.1多組分精餾輕組分##例:

脫丁烷塔為飽和液體進(jìn)料,料液組成如表所示。按工藝規(guī)定,丁烷為輕關(guān)鍵組分,在塔頂產(chǎn)品中的收率為98.1%;異戊烷為重關(guān)鍵組分,在塔底產(chǎn)品中的收率為94.2%；進(jìn)料量為F=983kmol/h。用芬斯克方程估算塔頂和塔底產(chǎn)品的產(chǎn)量和組成組分mol分率丙烷(1)異丁烷(2)丁烷(3)異戊烷(4)戊烷(5)己烷(6)zi0.01100.16920.44600.11350.12050.1400ai43.6152.0841.7351.0000.8640.435解：（1）先計算dLK/wLK和dHK/wHKLK：dLK=0.981×983×0.446=430.1kmol/h

wLK=(1-0.981)×983×0.446=8.3kmol/hHK：dHK=(1-0.942)×983×0.1135=6.5kmol/h

wHK=0.942×983×0.1135=105.1kmol/h則：(d/w)LK=430.1/8.3=51.82(d/w)HK=6.5/105.1=0.0618（2）計算最少理論板數(shù)Nm（3）計算結(jié)果組分計算：摩爾分率計算：組分丙烷(1)異丁烷(2)丁烷(3)異戊烷(4)戊烷(5)己烷(6)di/wi3.98×105480.351.820.06180.01042.4×10-6diwi10.80165.750.35430.18.36.5105.11.22117.280137.6xi,Dxi,W0.017600.26980.00090.70000.02250.01060.28510.00200.318200.3733D=614.37kmol/h，W=368.63kmol/h1）時，恒濃區(qū)出現(xiàn)的情況mR恒濃區(qū)—相鄰板上汽相濃度和液相濃度各自相同的區(qū)域恒濃區(qū)二組分精餾：恒濃區(qū):一個,出現(xiàn)在進(jìn)料板附近⑶恩德伍德法計算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多組分精餾85以新的dx

和wx

重新計算D和W，在求Nm，最后再校核dx，反復(fù)迭代，直到dx無變化多組分精餾：最小回流比下,也有恒濃區(qū),但由于非關(guān)鍵組分的存在,恒濃區(qū)出現(xiàn)的部位要較二組分精餾復(fù)雜。二組分精餾：最小回流比下，進(jìn)料板上下出現(xiàn)恒濃區(qū)或稱夾點(diǎn)。恒濃區(qū)⑶恩德伍德法計算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多組分精餾⑶恩德伍德法計算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

多組分精餾塔內(nèi)的恒濃區(qū)用來估計達(dá)到規(guī)定分離要求所需的最小回流比

3.1多組分精餾多組分精餾：一般：LK、HK和中間關(guān)鍵組分為分配組分;非關(guān)鍵組分可以是分配組分,也可以是非分配組分。多組分精餾特點(diǎn)：

各組分相互影響，存在上、下恒濃區(qū)

所有進(jìn)料組分中有非分配組分的影響

恒濃區(qū)位置不一定在進(jìn)料板處⑶恩德伍德法計算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多組分精餾多組分精餾中的恒濃區(qū)（四種類型）（1）輕、重組分均為非分配組分：進(jìn)料板以上必須緊接著有若干塔板使重組分的濃度降到零，上恒濃區(qū)向上推移而出現(xiàn)在精餾塔段的中部。同理，進(jìn)料板以下必須緊接著有若干塔板使輕組分的濃度降到零，下恒濃區(qū)應(yīng)向下推移而出現(xiàn)在提餾段的中部。上恒濃區(qū)下恒濃區(qū)⑶恩德伍德法計算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多組分精餾（2）重組分為非分配組分,輕組分為分配組分上恒濃區(qū)下恒濃區(qū)重組分為非分配組分，進(jìn)料板以上必須緊接著有若干塔板使重組分的濃度降到零，上恒濃區(qū)向上推移出現(xiàn)在精餾塔段的中部；輕組分為分配組分，進(jìn)料板以下無需一個區(qū)域使輕組分的濃度降為零，故下恒濃區(qū)依然緊靠著進(jìn)料板多組分精餾中的恒濃區(qū)⑶恩德伍德法計算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多組分精餾（3）重組分為分配組分,輕組分為非分配組分上恒濃區(qū)下恒濃區(qū)多組分精餾中的恒濃區(qū)重組分為分配組分，進(jìn)料板以上無需一個區(qū)域使重組分的濃度降為零，故上恒濃區(qū)依然緊靠著進(jìn)料板;輕組分為非分配組分,進(jìn)料板以下必須緊接著有若干塔板使輕組分的濃度降到零，故下恒濃區(qū)向下推移而出現(xiàn)在提餾塔段的中部⑶恩德伍德法計算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多組分精餾（4）輕、重組分均為分配組分：上恒濃區(qū)下恒濃區(qū)多組分精餾中的恒濃區(qū)因輕、重組分均為分配組分，進(jìn)料板以上和以下無需一個區(qū)域使輕、重組分的濃度降為零，故進(jìn)料板上、下兩個恒濃區(qū)均緊靠著進(jìn)料板，變成和二組分精餾時的情況一樣，實(shí)際上這種情況是很少的。⑶恩德伍德法計算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多組分精餾只有HNK為非分配組分只有LNK為非分配組分所有組分為分配組分LNK和HNK都為非分配組分——上恒濃區(qū)——下恒濃區(qū)⑶恩德伍德法計算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多組分精餾#2)的計算mR依據(jù)：恒濃區(qū)概念關(guān)聯(lián)式：相平衡、物料平衡采用Underwood法計算：假設(shè)：1、在兩恒濃區(qū)之間各組分相對揮發(fā)度為常數(shù)；

2、在進(jìn)料級到精餾段恒濃區(qū)和進(jìn)料級到提餾段恒濃區(qū)的兩區(qū)域均為恒摩爾流。⑶恩德伍德法計算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多組分精餾式中：——i

對基準(zhǔn)組分

r的相對揮發(fā)度取基準(zhǔn)：①最難揮發(fā)的組分（最重的組分）②HKria(xi,D)m——最小回流比操作下組分i

的摩爾分?jǐn)?shù)

以全回流下的xiD代替

2)的計算（Underwood公式）mR⑶恩德伍德法計算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多組分精餾注意：若LK、HK揮發(fā)度不相鄰，可在aLH,r，aHK,r之間試差出幾個q，解出幾個Rm,最后取平均值。2)的計算（Underwood公式）mRq——進(jìn)料狀態(tài)參數(shù)q——方程的根，為多根方程，取HKLKaqa>>誤差：10～20%⑶恩德伍德法計算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多組分精餾

精餾總成本最低的回流比為最優(yōu)回流比.總成本為設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用之和?；亓鞅鹊淖兓瘜s同時存在正、負(fù)兩方面的影響,如回流比為Rmin,其塔為無窮高,設(shè)備費(fèi)用直線上升為無窮大。當(dāng)R適當(dāng)提高時,設(shè)備費(fèi)用很快下降為有限大小,總成本下降。意義：

3）操作回流比⑶恩德伍德法計算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多組分精餾⑶恩德伍德法計算最小回流比

3.1多組分精餾當(dāng)回流比繼續(xù)增大時，則能耗隨之增大,則操作費(fèi)用迅速增大，R增到一定程度,設(shè)備費(fèi)用開始升高，如塔徑增大等，將使總成本開始上升。為此，回流比存在一優(yōu)化的問題圖中操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用之和最小的回流比為最適宜的回流比。這一回流比R通常選最小回流比倍數(shù)。經(jīng)驗(yàn)范圍:R=1.2～2.0Rmin（大多數(shù)文獻(xiàn)建議）。⑶

恩德伍德法計算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多組分精餾用Underwood方程求出Rm

后,實(shí)際回流比R一般取作（1.1~1.5）Rm。有了實(shí)際回流比和最少理論板數(shù),求實(shí)際理論板數(shù)常用的經(jīng)驗(yàn)方法有：Gilliland圖、Erbar-Maddox圖。適用于相對揮發(fā)度變化不大的情況適用于非理想性較大的情況3.1多組分精餾(4)吉利蘭（Gilliland）關(guān)聯(lián)圖

求理論級數(shù)N(equilibriumstagenumber)3.1多組分精餾吉利蘭圖(4)吉利蘭（Gilliland）關(guān)聯(lián)圖

求理論級數(shù)N(equilibriumstagenumber)

1.Gilliand圖和擬合形式見（圖3-7）用Gilliand圖簡便、但不準(zhǔn)確，回歸的經(jīng)驗(yàn)式為3.1多組分精餾(4)吉利蘭（Gilliland）關(guān)聯(lián)圖

求理論級數(shù)N(equilibriumstagenumber)2.ErbarandMaddox關(guān)聯(lián)圖：比Gilliand圖精確，誤差4.4%見（圖3-8）該圖只適用于泡點(diǎn)進(jìn)料(4)吉利蘭（Gilliland）關(guān)聯(lián)圖

求理論級數(shù)N(equilibriumstagenumber)3.1多組分精餾3.1多組分精餾吉利蘭圖耳波和馬多克恩圖(4)吉利蘭（Gilliland）關(guān)聯(lián)圖

求理論級數(shù)N(equilibriumstagenumber)

①由芬斯克公式求進(jìn)料位置精餾段(NR)m:提餾段(NR)m:(5)

進(jìn)料級位置(Locationoffeed-stage)

3.1多組分精餾確定原則：在操作回流比下精餾段與提餾段理論板數(shù)之比，等于全回流條件下用芬斯克公式分別計算得到的精餾段與提餾段理論板數(shù)之比.(5)

進(jìn)料級位置(Locationoffeed-stage)

3.1多組分精餾②Kirkbride的經(jīng)驗(yàn)式上式適用于泡點(diǎn)進(jìn)料(5)

進(jìn)料級位置(Locationoffeed-stage)

3.1多組分精餾⑹簡捷法(FUG)計算理論級數(shù)步驟

①根據(jù)工藝條件及工藝要求，找出一對關(guān)鍵組分②由清晰分割估算塔頂、塔釜產(chǎn)物的量及組成③根據(jù)塔頂塔釜組成計算相應(yīng)的溫度、求出平均相對揮發(fā)度④用Fenske公式計算

，用Gilliland圖求理論級數(shù)N

⑥確定適宜的進(jìn)料位置⑦根據(jù)回流比R，并選適宜的操作⑤用Underwood法計算例3-73.1多組分精餾精餾簡捷計算

FUG法FenskeNmUnderwoodRmGillilandR、N⑹簡捷法(FUG)計算理論級數(shù)步驟

3.1多組分精餾解：根據(jù)題意知2為LK，3為HK，清晰分割法物料衡算WD100150156正丁烷100105異丁烷200204丙烷15-0.025D0.025D153丙烯（HK）0.05W35-0.05W352乙烷（LK）0551甲烷wdf組分例3-7：計算Nm,xi,D,xi,W,N及進(jìn)料位置已知：1.xi,F，a均；

2.分離要求：xHK,D=0.025

xLK,W=0.05；3.取R=1.25Rm列方程；將D、W代入表中，完成物料衡算表（略）2.求最少理論板數(shù)3.核實(shí)清晰分割的合理性核算式）（hmhiiiwdNfwa+=1核算式）（）（hmhiihmhiiwdNfwdNdaa+=1不成立，須調(diào)整清晰分割假設(shè)對3C\調(diào)整

以前面結(jié)果為初值，進(jìn)行試差結(jié)果：第二次與第一次相近653.0C3=d對HNK：C3，iC4，nC4進(jìn)行核算

d4=0.6448，d5=0.0067，d6=0.0022x4,D=0.017，x5,D=1.77×10-4，x6,D=5.8×10-5設(shè)d4=0.6448，其它不變，重復(fù)1-4步計算，至前后二次結(jié)果相近為止。4.計算最小回流比Rm5.求平衡級數(shù)NR=1.25Rm=1.25×1.306=1.634由耳波和馬多克斯關(guān)聯(lián)圖求N查耳波和馬多克斯關(guān)聯(lián)圖得5.進(jìn)料位置的確定為確定進(jìn)料位置，以餾出液和進(jìn)料中關(guān)鍵組分的量代入Fenske方程而求出精餾段最少理論級數(shù)，即故精餾段（包括進(jìn)料級）的理論級數(shù)為NR=3.6/0.47=7.7塊##1.朱憲,劉群,周忠華.理論塔板數(shù)的簡捷算法[J].化學(xué)工程,1992,20(1):70-722.簡捷法求算多組分精餾過程的理論板[J].化工設(shè)計,1993,3(5):273.一種新的理論板數(shù)簡捷算法[J].化學(xué)世界,1991,32(6):272-2764.曾平.估算精餾理論塔板數(shù)的新方法[J].大學(xué)化學(xué),1997,12(2):55-59.5.彭小平,顏清.迭代法求算精餾塔的理論塔板數(shù)[J].

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