學(xué)習(xí)情境四 蒸餾操作改

學(xué)習(xí)情境四精餾

精餾

蒸餾概述

雙組分溶液的氣液相平衡

平衡蒸餾與簡(jiǎn)單蒸餾

精餾

精餾原理

物料衡算

精餾塔操作線方程5種加料熱狀態(tài)

理論板計(jì)算：計(jì)算法，階梯法精餾段提餾段任務(wù)一了解蒸餾過(guò)程及其應(yīng)用一、蒸餾在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用二、蒸餾操作的分類三、蒸餾流程

混合物的分離是化工生產(chǎn)中的重要過(guò)程?；旌衔锟煞譃榉蔷辔锵岛途辔锵?。

非均相物系的分離主要依靠質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與液體流動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)分離。而化工中遇到的大多是均相混合物。

均相物質(zhì)不能采用機(jī)械分離的方法

（如乙醇與水）

一、蒸餾在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用釀酒：很久以前祖先在釀酒業(yè)中進(jìn)行蒸酒以提煉飲料酒石油煉制：原油經(jīng)蒸餾后可分割為汽油、煤油、柴油等產(chǎn)品空氣分離：將液態(tài)空氣蒸餾可得到純態(tài)的液氧和液氮等。東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系1、精餾與蒸餾的區(qū)別（1）蒸餾：利用液體混合物中各組分揮發(fā)性的差異而將組分分離的傳質(zhì)過(guò)程。為一次部分氣化分離混合物；（2）精餾：多次部分汽化，多次部分冷凝最終得到較純的輕、重組分的過(guò)程。蒸發(fā)與蒸餾的區(qū)別蒸發(fā)——A組分揮發(fā)，B組分不揮發(fā)，供熱就分離；蒸餾——A，B均揮發(fā)，存在一個(gè)平衡關(guān)系！二、蒸餾概述東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系2.實(shí)質(zhì)：傳熱和傳質(zhì)（由濃度差引起的物質(zhì)在相際間的傳質(zhì)過(guò)程）過(guò)程3.處理對(duì)象：液體均相混合物4.過(guò)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5.目的：分離液體混合物6.蒸餾分離的特點(diǎn)（1）通過(guò)蒸餾操作，可以直接獲得所需要的產(chǎn)品，而吸收和萃取還需要如其它組分；（2）蒸餾分離應(yīng)用較廣泛，歷史悠久；（3）能耗大，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的氣相或液相東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系習(xí)慣上，將混合液中揮發(fā)性高的組分稱為易揮發(fā)組分或輕組分，以A表示；把混合液中揮發(fā)性低的組分稱為難揮發(fā)組分或重組分，以B表示。純液體的揮發(fā)性可以用飽和蒸汽壓來(lái)表示，揮發(fā)性大的液體，其飽和蒸汽壓就大，而沸點(diǎn)較低；反之，揮發(fā)能力小的液體，其飽和蒸汽壓就小，而沸點(diǎn)較高。7、分類分類特點(diǎn)及應(yīng)用按蒸餾方式分類平衡蒸餾平衡蒸餾和簡(jiǎn)單蒸餾，只能達(dá)到有限程度的提濃而不可能滿足高純度的分離要求。常用于混合物中各組分的揮發(fā)度相差較大，對(duì)分離要求又不高的場(chǎng)合。簡(jiǎn)單蒸餾精餾精餾是借助回流技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)高純度和高回收率的分離操作。特殊精餾特殊精餾適用于普通精餾難以分離或無(wú)法分離的物系。如恒沸蒸餾、萃取蒸餾按操作壓力分類加壓精餾常壓精餾真空精餾常壓下為氣態(tài)（如空氣）或常壓下沸點(diǎn)為室溫的混合物，常采用加壓蒸餾；對(duì)于常壓下沸點(diǎn)較高（一般高于150℃）或高溫下易發(fā)生分解，聚合等變質(zhì)現(xiàn)象的熱敏性物料宜采用真空蒸餾，以降低操作溫度。按被分離混合物中組分的數(shù)目分類兩組分精餾多組分精餾工業(yè)生產(chǎn)中，絕大多數(shù)為多組分精餾，多組分精餾過(guò)程更復(fù)雜按操作流程分類間歇精餾連續(xù)精餾間歇操作是不穩(wěn)定操作，主要應(yīng)用于小規(guī)模、多品種或某些有特殊要求的場(chǎng)合，工業(yè)中以連續(xù)精餾為主。1、簡(jiǎn)單蒸餾特點(diǎn)：1.初步分離，間歇操作

2.釜液中易揮發(fā)組分含量不斷降低，與之相平衡的氣相濃度液降低，溫度相應(yīng)升高，只能用于有限度的分離，適用于混合物的粗分離，特別是沸點(diǎn)相差較大而分離要求不高的場(chǎng)合。將原料放在蒸餾釜中，在一定壓強(qiáng)下將其加熱使之沸騰汽化，再將所產(chǎn)生的蒸氣引入冷凝器2，冷凝后的餾出液分別裝入不同的餾出液罐3中。簡(jiǎn)單蒸餾的任何瞬間，氣相與釜中存液處于平衡。2、平衡蒸餾特點(diǎn)：1.定常連續(xù)操作，離開閃蒸器的氣液兩相處于平衡狀態(tài)

2.適用于大批量生產(chǎn)且物料只需粗分的場(chǎng)合，常作為精餾的一種預(yù)措施經(jīng)加壓的原料被連續(xù)的加入間接加熱器1中，加熱至指定溫度后經(jīng)節(jié)流閥2急劇減壓至規(guī)定壓力后進(jìn)入分離器3，在分離器內(nèi)，由于壓強(qiáng)的突然降低，原料液瞬間成為過(guò)熱液體，沸騰并降至平衡溫度，液體發(fā)生部分汽化，料液降溫放出的顯熱提供了汽化需要的潛熱，氣液分開。三、蒸餾流程

板式塔

板式塔內(nèi)流體的流動(dòng).swf東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系原料液水溶液由塔中部加入，液體在塔內(nèi)處于沸騰狀態(tài)，產(chǎn)生的蒸氣沿塔上升，從塔頂引出進(jìn)入冷凝器冷凝，冷凝液一部分作為塔頂產(chǎn)品，一部分回流至塔內(nèi)液相回流。

液相沿塔下降至塔底引出，進(jìn)入再沸器被間接加熱沸騰氣化，所產(chǎn)生的蒸氣由再沸器引入塔內(nèi)氣相回流，沿塔上升，沒(méi)氣化的液相作為塔底產(chǎn)品。

由此可知，塔內(nèi)所進(jìn)行的精餾過(guò)程可視為一股上升的氣流與一股下降液流在塔內(nèi)逆流流動(dòng)，直接接觸，在兩股流體間實(shí)現(xiàn)了熱量、質(zhì)量的傳遞。任務(wù)二認(rèn)知蒸餾設(shè)備一、板式塔的結(jié)構(gòu)1、汽相通道塔板上均勻的開有一定數(shù)量供汽相自下而上流動(dòng)的通道。汽相通道的形式很多，對(duì)塔板性能的影響極大，各種型式的塔板主要區(qū)別就在于汽相通道的形式不同。2、溢流堰在每層塔板的出口端通常裝有溢流堰，板上的液層高度主要由溢流堰決定。3、降液管降液管是液體自上層塔板流到本層塔板的通道。板式精餾塔工作.swf圖4-2

板式塔結(jié)構(gòu)1-塔體；2-塔板；3-溢流堰；4-受液盤；5-降液管二、板式塔的類型1、塔板有錯(cuò)、逆流兩種2、錯(cuò)流塔板

按照塔板上氣液接觸元件不同，可分為多種型式

分類結(jié)構(gòu)應(yīng)用泡罩塔板每層塔板上開有圓形孔，孔上焊有若干短管作為升氣管。升氣管高出液面，故板上液體不會(huì)從中漏下。近年來(lái)已很少應(yīng)用。篩板在塔板上開有許多均勻分布的篩孔，其結(jié)構(gòu)如圖4-7，篩孔在塔板上作正三角形排列。近年來(lái)對(duì)大孔（直徑10mm以上）篩板的研究和應(yīng)用有所進(jìn)展。浮閥塔板閥片可隨氣速變化而升降。閥片上裝有限位的三條腿，插入閥孔后將閥腿底腳旋轉(zhuǎn)90°，限制操作時(shí)閥片在板上升起的最大高度，使閥片不被氣體吹走。應(yīng)用廣泛。分類結(jié)構(gòu)特點(diǎn)噴射型結(jié)板舌形塔板在塔板上開出許多舌型孔，向塔板液流出口處張開，張角20°左右。舌片與板面成一定的角度，按一定規(guī)律排布，塔板出口不設(shè)溢流堰，降液管面積也比一般塔板大些優(yōu)點(diǎn)：開孔率較大，故可采用較大空速，生產(chǎn)能力大；傳質(zhì)效率高；塔板壓降小。缺點(diǎn)：操作彈性??；板上液流易將氣泡帶到下層塔板，使板效率下降。浮舌塔板將固定舌片用可上下浮動(dòng)的舌片替代生產(chǎn)能力大，操作彈性大，壓降小。斜孔塔板在塔板上沖有一定形狀的斜孔，斜孔開口方向與液流方向垂直，相鄰兩排斜孔的開口方向相反生產(chǎn)能力比浮閥塔大30％左右，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造方便，是一種性能優(yōu)良的塔板。網(wǎng)孔塔板在塔板上沖壓出許多網(wǎng)狀定向切口，網(wǎng)孔的開口方向與塔板水平夾角約為30°，有效張口高度為2～5mm。具有處理能力大、壓力降低、塔板效率高等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于大型化生產(chǎn)。圖4-9舌形塔板圖4-10浮舌塔板圖4-11網(wǎng)孔塔板浮舌塔板.swf浮閥塔板的結(jié)構(gòu)原理圖.swf三、板式塔的流體力學(xué)性能--以篩板塔為例進(jìn)行討論

1、汽液接觸狀態(tài)工業(yè)上實(shí)際使用的篩板，兩相接觸不是泡沫狀態(tài)就是噴射狀態(tài)，很少采用鼓泡接觸的。板式塔流體力學(xué)性能與操作特性.swf塔板特性2.swf2、漏液汽相通過(guò)篩孔的汽速較小時(shí)，板上部分液體就會(huì)從孔口直接落下，這種現(xiàn)象稱為漏液。上層板上的液體未與汽相進(jìn)行傳質(zhì)就落到濃度較低的下層板上，降低了傳質(zhì)效果。嚴(yán)重的漏液將使塔板上不能積液而無(wú)法操作。故正常操作時(shí)漏液量一般不允許超過(guò)某一規(guī)定值。3、液沫夾帶汽相穿過(guò)板上液層時(shí)，無(wú)論是噴射型還是泡沫型操作，都會(huì)產(chǎn)生數(shù)量甚多、大小不一的液滴，這些液滴中的一部分被上升汽流挾帶至上層塔板，這種現(xiàn)象稱為液沫夾帶。濃度較低的下層板上的液體被汽流帶到上層塔板，使塔板的提濃作用變差，對(duì)傳質(zhì)是一不利因素。4、液泛汽相通過(guò)塔板的壓降一方面隨汽速的增加而增大，因而降液管內(nèi)的液面亦隨汽速的增加而升高；另一方面，當(dāng)液體流經(jīng)降液管時(shí)，降液管對(duì)液流有各種局部阻力，流量大則阻力增大，降液管內(nèi)液面隨之升高。故汽液流量增加都使降液管內(nèi)液面升高，嚴(yán)重時(shí)可將泡沫層升舉到降液管的頂部，使板上液體無(wú)法順利流下，導(dǎo)致液流阻塞，造成液泛。液泛是汽液兩相作逆向流動(dòng)時(shí)的操作極限。因此，在板式塔操作中要避免發(fā)生液泛現(xiàn)象。塔板特性3.swf5、塔板上液體的返混液體在塔板的主流方向是自入口端橫向流至出口端，因汽相攪動(dòng)，液體在塔板上會(huì)發(fā)生反向流動(dòng)，這些與主流方向相反的流動(dòng)即所謂返混。只有當(dāng)返混極為嚴(yán)重時(shí)，板上液體才能混合均勻。假若塔板上液體完全混合，這時(shí)板上各點(diǎn)的液體濃度都相同，有濃度均勻的汽相與塔板上各點(diǎn)的液體接觸傳質(zhì)，離開各點(diǎn)的汽相濃度也相同。四、塔板負(fù)荷性能圖影響板式塔操作狀況和分離效果的主要因素為物料性質(zhì)、塔板結(jié)構(gòu)及氣液負(fù)荷，對(duì)一定的分離物系，當(dāng)設(shè)計(jì)選定塔板類型后，其操作狀況和分離效果只與氣液負(fù)荷有關(guān)。要維持塔板正常操作，必須將塔內(nèi)的氣液負(fù)荷限制在一定的范圍內(nèi)，該范圍即為塔板的負(fù)荷性能。將此范圍繪制在直角坐標(biāo)系中，以液相負(fù)荷L為橫坐標(biāo)，氣相負(fù)荷V為縱坐標(biāo)進(jìn)行，所得圖形稱為塔板的負(fù)荷性能圖.過(guò)量液沫夾帶線，它是以液沫夾帶量為0.1kg(液)/kg(干氣體)為依據(jù)確定的。漏液線，由不同液體流量的漏液點(diǎn)組成，由u漏液確定。液泛線，此線的位置根據(jù)液泛的條件確定。液量下限線，液量小于該下限，板上液體流動(dòng)嚴(yán)重不均勻，導(dǎo)致塔板效率急劇下降。液量上限線，液量超過(guò)此上限，產(chǎn)生氣泡夾帶，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致液泛。四、塔板負(fù)荷性能圖負(fù)荷性能圖由以下五條線組成。

(1)漏液線圖中1線為漏液線，又稱氣相負(fù)荷下限線。當(dāng)操作時(shí)氣相負(fù)荷低于此線，將發(fā)生嚴(yán)重的漏液現(xiàn)象，此時(shí)的漏液量大于液體流量的10％。塔板的適宜操作區(qū)應(yīng)在該線以上。(2)液沫夾帶線圖中2線為液沫夾帶線，又稱氣相負(fù)荷上限線。如操作時(shí)氣液相負(fù)荷超過(guò)此線，表明液沫夾帶現(xiàn)象嚴(yán)重，此時(shí)液沫夾帶量大于0.1kg(液)／kg(氣)。塔板的適宜操作區(qū)應(yīng)在該線以下。四、塔板負(fù)荷性能圖(3)液相負(fù)荷下限線圖中3線為液相負(fù)荷下限線。若操作時(shí)液相負(fù)荷低于此線，表明液體流量過(guò)低，板上液流不能均勻分布，氣液接觸不良，塔板效率下降。塔板的適宜操作區(qū)應(yīng)在該線以右。(4)液相負(fù)荷上限線圖中4線為液相負(fù)荷上限線。若操作時(shí)液相負(fù)荷高于此線，表明液體流量過(guò)大，此時(shí)液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間過(guò)短，發(fā)生嚴(yán)重的氣泡夾帶，使塔板效率下降。塔板的適宜操作區(qū)應(yīng)在該線以左。(5)液泛線圖中5線為液泛線。若操作時(shí)氣液負(fù)荷超過(guò)此線，將發(fā)生液泛現(xiàn)象，使塔不能正常操作。塔扳的適宜操作區(qū)在該線以下。四、塔板負(fù)荷性能圖在塔板的負(fù)荷性能圖中，五條線所包圍的區(qū)域稱為塔板的適宜操作區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)，氣液兩相負(fù)荷的變化對(duì)塔板效率影響不太大，故塔應(yīng)在此范圍內(nèi)進(jìn)行操作。操作時(shí)的氣相負(fù)荷V與液相負(fù)荷L在負(fù)荷性能圖上的坐標(biāo)點(diǎn)稱為操作點(diǎn)。在連續(xù)精餾塔中，操作的氣液比V／L為定值，因此，在負(fù)荷性能圖上氣液兩相負(fù)荷的關(guān)系為通過(guò)原點(diǎn)、斜率為V／L的直線，該直線稱為操作線。操作線與負(fù)荷性能圖的兩個(gè)交點(diǎn)分別表示塔的上下操作極限，兩極限的氣體流量之比稱為塔板的操作彈性。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使操作點(diǎn)盡可能位于適宜操作區(qū)的中央，若操作線緊靠某條邊界線，則負(fù)荷稍有波動(dòng)，塔即出現(xiàn)不正常操作。一、雙組分理想物系的氣液相平衡1.理想物系

液相---是理想溶液---遵循拉烏爾定律氣相---是理想氣體---遵循理想氣體狀態(tài)方程

2.

拉烏爾定律在一定溫度下，氣液兩相達(dá)到平衡時(shí)，溶液上方氣相中任意組分所具有的分壓值，等于該組分在純態(tài)時(shí)、相同溫度下的飽和蒸汽壓與該組分在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)之乘積，即：式中：拉烏爾定律表示了理想溶液在達(dá)到平衡時(shí)氣相分壓與液相組成之間的關(guān)系。任務(wù)三獲取蒸餾知識(shí)描述的是理想氣體的特性。這一經(jīng)驗(yàn)定律是在1801年由約翰·道爾頓所觀察得到的。在任何容器內(nèi)的氣體混合物中，如果各組分之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則每一種氣體都均勻地分布在整個(gè)容器內(nèi)，它所產(chǎn)生的壓強(qiáng)和它單獨(dú)占有整個(gè)容器時(shí)所產(chǎn)生的壓強(qiáng)相同。在外壓不太高（一般不高于104KPa）時(shí)，與溶液平衡的氣相可視為理想氣體，應(yīng)服從道爾頓分壓定律，在平衡時(shí)有：3.道爾頓分壓定律式中：當(dāng)溫度一定時(shí)，純物質(zhì)的飽和蒸汽壓pA0,pB0為確定值，則上式表示了一定溫度下，液相組成與總壓之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。在一定溫度下，把壓強(qiáng)與組成之間的關(guān)系描繪在直角坐標(biāo)內(nèi)，即得壓強(qiáng)組成圖，即p-x圖。溫度組成圖表示在一定總壓下，溫度與氣、液組成之間得對(duì)應(yīng)關(guān)系。該式稱理想溶液的氣、液相平衡方程，又稱為泡點(diǎn)方程。一定壓強(qiáng)下，液體混合物開始沸騰產(chǎn)生第一個(gè)氣泡的溫度，稱為泡點(diǎn)溫度，簡(jiǎn)稱泡點(diǎn)。（1）泡點(diǎn)方程（2）露點(diǎn)方程該式稱理想溶液的氣、液相平衡方程，又稱為露點(diǎn)方程。一定壓強(qiáng)下，混合蒸汽冷凝時(shí)開始出現(xiàn)第一個(gè)液滴時(shí)的溫度，稱為露點(diǎn)溫度，簡(jiǎn)稱露點(diǎn)。5.溫度組成圖（t－y－x圖）①

t-x-y圖兩端點(diǎn)：A點(diǎn)：x=1純A組分的沸點(diǎn)

B點(diǎn)：x=0純B組分的沸點(diǎn)兩條線：

t-x關(guān)系曲線：平衡時(shí)液相組成x與泡點(diǎn)溫度之間的關(guān)系；

泡點(diǎn)線或飽和液體線

t-y關(guān)系曲線：平衡時(shí)氣相組成y與露點(diǎn)溫度之間的關(guān)系；

露點(diǎn)線或飽和蒸氣線三個(gè)區(qū)域：

t-x線下方：過(guò)冷液體區(qū)；

t-y線上方：過(guò)熱蒸氣區(qū)；

t-x,t-y線之間：氣液兩相共存區(qū)。（3）汽液平衡相圖②識(shí)圖設(shè)有x＝0.4的苯－甲苯混合物，初始狀態(tài)為過(guò)冷液體，處于圖中的F點(diǎn)（tF）?，F(xiàn)保持總壓不變，對(duì)它進(jìn)行加熱，則它的狀態(tài)點(diǎn)從F點(diǎn)垂直往上走。當(dāng)?shù)竭_(dá)t－x線上的G點(diǎn)（tG）時(shí)，液體達(dá)到飽和，并將開始沸騰產(chǎn)生第一個(gè)氣泡，溫度用tb表示；繼續(xù)升溫氣體量增多，在到達(dá)t－y線之前都處于氣液共存區(qū)，其中的氣相和液相達(dá)到平衡，如在H點(diǎn)（tH）時(shí)，互為平衡的氣液兩相組成為：xC，yD；當(dāng)?shù)竭_(dá)t－y線上的I點(diǎn)（tI）時(shí)，所有的液體恰好完全氣化，蒸氣達(dá)到飽和；再繼續(xù)升溫就變?yōu)檫^(guò)熱蒸氣，如在J點(diǎn)（tJ）。若考慮采用從J點(diǎn)（tJ）開始冷卻過(guò)程，當(dāng)?shù)竭_(dá)I點(diǎn)（tI）時(shí)，蒸氣將開始冷凝并產(chǎn)生第一個(gè)液滴，溫度用td表示。設(shè)系統(tǒng)總物料量為F，液相量為L(zhǎng)，氣相量為V，加熱到溫度tH后，根據(jù)物料平衡原則，總物料量等于氣液量之和，總物料中易揮發(fā)組分的量等于氣液兩相中易揮發(fā)組分量之和，即：聯(lián)立以上二式，消去F并整理，得：繼續(xù)加熱，隨著溫度的增加，HD的長(zhǎng)度逐漸縮小，HC的長(zhǎng)度逐漸增大，即液相量減少而氣相量增多。氣相量、液相量的計(jì)算—杠桿定律通過(guò)以上t-x-y圖討論，在過(guò)冷液體區(qū)、過(guò)熱蒸汽區(qū)，組成沒(méi)有改變；在氣液共存區(qū)，組成發(fā)生了變化；氣相中易揮發(fā)組成濃度升高，液相中難揮發(fā)組分濃度升高。二元理想物系在氣液平衡時(shí)所處的溫度介于兩純液體的沸點(diǎn)之間，且與純物質(zhì)有不同：a)溶液在氣化過(guò)程中溫度不是定值，而是在tb→td之間變化，即有一個(gè)范圍；b)同一組成下溶液的泡點(diǎn)tb和蒸氣的露點(diǎn)td不相等，且td＞

tb。③討論例試計(jì)算壓強(qiáng)為99kpa，溫度為90℃苯（A）-甲苯(B)物系平衡時(shí)，苯和甲苯在液相和氣相中的組成。90℃，苯的飽和蒸汽壓為135.5kpa，甲苯的飽和蒸汽壓為54kpa。（xA=0.552，yA=0.756）6.y-x圖在平衡線上一點(diǎn)：氣、液互成平衡在對(duì)角線上一點(diǎn)：x=y，參考線以x為橫坐標(biāo)，y為縱坐標(biāo)作圖，得到y(tǒng)－x相圖。討論：該曲線也稱平衡線，表示一定總壓下氣－液相平衡時(shí)的氣相組成與液相組成之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；平衡時(shí)氣相組成y恒大于液相組成x；相平衡曲線偏離對(duì)角線愈遠(yuǎn)，表示達(dá)氣液相平衡時(shí)氣液兩相組成的差異越大，愈有利于分離；y-x圖可用實(shí)驗(yàn)方法或露點(diǎn)方程求取。平衡線上任何一點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同溫度，右上方溫度低，左下方溫度高。（二）揮發(fā)度和相對(duì)揮發(fā)度1.揮發(fā)度——物質(zhì)揮發(fā)的難易程度，用“ν”表示對(duì)混合液中的某一組分，揮發(fā)度的大小用氣相中該組分的蒸氣分壓與平衡時(shí)的該組分的液相摩爾分?jǐn)?shù)之比來(lái)表示，即：理想溶液，根據(jù)拉烏爾定律，有：理想溶液中各組分的揮發(fā)度等于其飽和蒸氣壓。2.相對(duì)揮發(fā)度——混合液中兩組分揮發(fā)度之比，用α表示

若氣相符合道爾頓分壓定律，有：對(duì)雙組分混合液:所以整理得到：此式稱為相平衡方程式表示在同一總壓下互成平衡的氣液兩相組成之間的關(guān)系。當(dāng)α=1時(shí)，y＝x，說(shuō)明經(jīng)蒸餾分離后組成與原來(lái)的一樣，表示不能用普通精餾分離；當(dāng)α＞1時(shí)，氣相濃度大于液相濃度，此溶液用蒸餾方法分離；

α愈大，表明兩組分的揮發(fā)度差別愈大，愈易分離。（2）對(duì)理想溶液理想溶液的相對(duì)揮發(fā)度為同溫度下純組分A和B的飽和蒸氣壓之比（1）討論3.平均相對(duì)揮發(fā)度，當(dāng)精餾塔內(nèi)壓強(qiáng)和溫度變化都比較小時(shí)，也可用幾何平均值表示，即：例苯-甲苯的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)如下：t/℃80.28896104p0A/kpa101.33127.59160.52199.33p0B/kpa39.9950.665.6683.33計(jì)算出平均相對(duì)揮發(fā)度并寫出相平衡方程式。1、簡(jiǎn)單蒸餾特點(diǎn)：1.初步分離，間歇操作

2.釜液中易揮發(fā)組分含量不斷降低，與之相平衡的氣相濃度液降低，溫度相應(yīng)升高，只能用于有限度的分離，適用于混合物的粗分離，特別是沸點(diǎn)相差較大而分離要求不高的場(chǎng)合。將原料放在蒸餾釜中，在一定壓強(qiáng)下將其加熱使之沸騰汽化，再將所產(chǎn)生的蒸氣引入冷凝器2，冷凝后的餾出液分別裝入不同的餾出液罐3中。簡(jiǎn)單蒸餾的任何瞬間，氣相與釜中存液處于平衡。2、平衡蒸餾特點(diǎn)：1.定常連續(xù)操作，離開閃蒸器的氣液兩相處于平衡狀態(tài)

2.適用于大批量生產(chǎn)且物料只需粗分的場(chǎng)合，常作為精餾的一種預(yù)措施經(jīng)加壓的原料被連續(xù)的加入間接加熱器1中，加熱至指定溫度后經(jīng)節(jié)流閥2急劇減壓至規(guī)定壓力后進(jìn)入分離器3，在分離器內(nèi)，由于壓強(qiáng)的突然降低，原料液瞬間成為過(guò)熱液體，沸騰并降至平衡溫度，液體發(fā)生部分汽化，料液降溫放出的顯熱提供了汽化需要的潛熱，氣液分開。(四)、精餾原理

1、液體混合物經(jīng)過(guò)多次部分汽化后可變?yōu)楦呒兌鹊碾y揮發(fā)組分

部分汽化的次數(shù)越多，得到的液相中易揮發(fā)組分就越低，最后可得到幾乎純態(tài)的難揮發(fā)組份，x1>X2>X3…>Xm,但是L1>L2>…>Lm，即最終組成xm接近零，但是所得到的液相量也越來(lái)越少。

2、氣體混和物經(jīng)過(guò)多次部分泠凝后可變?yōu)楦呒兌鹊囊讚]發(fā)組分

部分冷凝的次數(shù)越多，所得的氣相易揮發(fā)組份含量就越高，最后可得到幾乎純態(tài)的易揮發(fā)組份y1<y2<…<yn,但是V1>V2>…>Vn，即最終的組成yn接近于純態(tài)的易揮發(fā)組份，但所得到的氣相量則越來(lái)越少。3、精餾是多次部分汽化與多次部分冷凝的聯(lián)合操作每次部分汽化和部分冷凝，使氣液兩相的組成發(fā)生變化，而同時(shí)多次進(jìn)行部分汽化（需要加熱）和多次冷凝（放熱），就可使混合液分離為純的或者比較純的組分。為減少能耗和物料損失，將中間產(chǎn)物返回前一分離器中。為得到回流的液體，上半部最上一級(jí)設(shè)置部分冷凝器，為得到上升的蒸汽，下半部最下一級(jí)需設(shè)置部分汽化器。就會(huì)使整個(gè)流程形成“精餾”流程。特點(diǎn)：1.單純的分離器變成了混合分離器，兩股物流進(jìn)入，兩股平衡氣液物流離開。

2.充分利用物流本身的焓變交換熱量，省去了中間冷卻器與中間加熱器3.取消了中間物流的引入，物流量變化不大，可得到足夠數(shù)量的較高純度的產(chǎn)品

4.存在回流，是雙向相際傳質(zhì)過(guò)程，而吸收屬于單向相際傳質(zhì)過(guò)程，是精餾與吸收的區(qū)別連續(xù)精餾裝置流程1.進(jìn)料板：原料液進(jìn)入的那層板2.精餾段：進(jìn)料板以上的塔段主要任務(wù)：使上升氣相中輕組分不斷增濃，以獲得高純度的塔頂產(chǎn)品3.提餾段：進(jìn)料板以下的（包括進(jìn)料板）塔段主要任務(wù)：使下降液體中輕組分不斷被提出，以獲得富含重組分的殘液塔板的作用每一塊塔板是一個(gè)混合分離器，進(jìn)入塔板的氣流和液流之間同時(shí)發(fā)生傳熱和傳質(zhì)過(guò)程，氣相物流發(fā)生部分冷凝，同時(shí)放出熱量使液流升溫并部分汽化，使兩相各自得到提濃。精餾過(guò)程的回流2.塔頂液相回流：保證從塔頂加入一股足夠數(shù)量并富含輕組分的液體（1）泡點(diǎn)回流：采用全凝器，全部冷凝成組成為xD的飽和液體（2）冷液回流：全凝器得到的組成為xD的飽和液體進(jìn)一步冷卻再部分引回塔內(nèi)。（3）塔頂采用分凝器產(chǎn)生液相回流：經(jīng)過(guò)分凝器得到平衡的氣液兩相，液體作為液相回流，氣相經(jīng)全凝器全部冷凝為塔頂產(chǎn)品。3.塔釜?dú)庀嗷亓鳎涸俜衅?.回流的作用

保證每塊塔板上有足夠數(shù)量和一定組成的下降液流和上升氣流。塔板上汽液兩相的操作分析若上升蒸氣與下降液體在第n塊板上接觸時(shí)間足夠長(zhǎng)，兩者溫度將相等，都等于tn，氣液兩相組成yn與xn相互平衡，稱此塔板為理論塔板。實(shí)際上，塔板上的氣液兩相接觸時(shí)間有限，氣液兩相組成只能趨于平衡。（五）非理想溶液當(dāng)溶液行為與拉烏爾定律偏離較遠(yuǎn)時(shí)，就稱其為非理想溶液。非理想溶液對(duì)拉烏爾定律的偏差有兩種情況，一種是溶液各組分的實(shí)際分壓比由拉烏爾定律計(jì)算的數(shù)值高，即

pA>pA0xApB>pB0xB

稱為正偏差，這種情況比較常見，如乙醇-水二元物系即屬于這種情況;另一種情況與此相反，即溶液各組組分的實(shí)際分壓比由拉烏爾定律計(jì)算的數(shù)值低，稱為負(fù)偏差，如硝酸-水二元物系.式中：

F、D、W——分別表示原料、塔頂產(chǎn)品、塔底產(chǎn)品流量，kmol/h；

xF、xD、xW——分別表示原料、塔頂產(chǎn)品、塔底產(chǎn)品中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)。衡算范圍：虛線框衡算基準(zhǔn)：?jiǎn)挝粫r(shí)間總物料衡算：F=D+W

易揮發(fā)組分的物料衡算:FXF=DXD+WXW

(一)全塔物料衡算二、精餾的工藝計(jì)算聯(lián)立得，餾出液采出率D/F：釜液采出率W/F：回收率：用原料中易揮發(fā)（或難揮發(fā)）組分被回收的百分率表示塔頂易揮發(fā)組分的回收率ηD：塔釜難揮發(fā)組分得回收率ηW：【例4-1】

每小時(shí)將15000kg，含苯40％和含甲苯60％的溶液，在連續(xù)精餾塔中進(jìn)行分離，要求將混合液分離為含苯97％的餾出液和釜?dú)堃褐泻讲桓哂?％（以上均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）。操作壓力為101.3kPa。試求餾出液及釜?dú)堃旱牧髁考敖M成，以千摩爾流量及摩爾分?jǐn)?shù)表示。東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系二）恒摩爾流假設(shè)1.恒摩爾氣流在精餾塔內(nèi)，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)

兩段上升的蒸氣摩爾流量不一定相等。（二）理論板與恒摩爾流假設(shè)一）理論板離開該板的蒸氣和液體組成達(dá)到平衡的塔板，即兩相溫度相同，組成互成平衡。可作為衡量實(shí)際塔板分離效果的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系2.恒摩爾液流在精餾塔內(nèi)，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)

兩段下降的液體摩爾流量不一定相等3.恒摩爾流假設(shè)成立的條件混合物中各組分的摩爾汽化焓相等；各板上氣液接觸時(shí)因溫度不同而交換的顯熱量可忽略；塔設(shè)備保溫良好，熱損失可忽略。東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系（三）操作線方程對(duì)虛線范圍（包括精餾段中第n+1塊塔板以上的塔段和冷凝器在內(nèi)）作物料衡算，以單位時(shí)間為基準(zhǔn)，即：總物料衡算：V=L+D易揮發(fā)組分的物料衡算：Vyn+1=Lxn+DxD

式中：V、L——分別表示精餾段內(nèi)每塊塔板上升的蒸氣摩爾流量和下降的液體摩爾流量，kmol/h；

1.精餾段操作線方程?hào)|營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系

此式稱為精餾段操作線方程。此式表示在一定操作條件下，精餾段內(nèi)任意一板（第n板）下降的液體組成xn與其相鄰的下一板（第n＋1板）上升的蒸氣組成yn+1之間的關(guān)系，即板間的物料組成關(guān)系。直線為過(guò)對(duì)角線（xD,xD）,截距為xD/（R+1）的直線。將上式等號(hào)右端各項(xiàng)分子分母同除以D，得：yn+1——精餾段中任意第n+1層板上升的蒸氣組成，摩爾分?jǐn)?shù)xn——精餾段中任意第n層板下降的液體組成，摩爾分?jǐn)?shù)。東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系2.提餾段操作線方程對(duì)虛線范圍（包括提餾段第m塊塔板以下塔段及再沸器）作物料衡算，即：

總物料衡算：L’=V’+W易揮發(fā)組分的物料衡算：L’xm=V’ym+1+Wxwym+1------提餾段第m＋1層板上升蒸氣中易揮發(fā)組分的摩爾分率；

xm-------提餾段第m+1層板下降液體中易揮發(fā)組分的摩爾分率。式中：V’、L’----分別表示提餾段內(nèi)每塊塔板上升的蒸氣摩爾流量和下降的液體摩爾流量，kmol/h；東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系該方程的物理意義是表達(dá)在一定的操作條件下，提餾段內(nèi)任意兩塔板間上升的蒸氣組成ym＋1與下降的液體組成xm之間的關(guān)系。此式為提餾段操作線方程注：提餾段內(nèi)液體摩爾流量，受進(jìn)料量及進(jìn)料熱狀況的影響。泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，進(jìn)料量為F，據(jù)恒摩爾流假設(shè)條件，則：L’=L+F，V’=V練習(xí)：4-1作業(yè)：4-1東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系熱量衡算：FHm,F+LHm,L+V’Hm,V’=VHm,V+L’Hm,L’

對(duì)進(jìn)料板作物料衡算及熱量衡算，衡算范圍為圖中虛線區(qū)域（四）進(jìn)料熱狀況的影響和q線方程一）進(jìn)料熱狀況參數(shù)物料衡算：F+L+V’=V+L’（1）式中：Hm,F——進(jìn)料狀況下原料的摩爾焓，kJ/kmol；

Hm,LHm,l’——

進(jìn)入和離開進(jìn)料板的飽和液體的摩爾焓，kJ/kmol；

Hm,VHm,V’——離開和進(jìn)入進(jìn)料板的飽和蒸氣的摩爾焓，kJ/kmol。東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系

忽略設(shè)備的熱損失及相鄰兩板間氣液的溫度和組成變化，則：

Hm,L≈Hm,l’

≈原料在飽和液體狀態(tài)下的摩爾焓

Hm,V

≈Hm,V’

≈原料在飽和蒸氣狀態(tài)下的摩爾焓整理上式得：

FHm,F+LHm,L+V’Hm,V=VHm,V+L’Hm,L（2）聯(lián)立（1）（2）得：東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系∴L’=L+qF

V’=V-（1-q）Fq值的大小反映了進(jìn)料的熱狀況，稱為進(jìn)料熱狀況參數(shù)。進(jìn)料的熱狀況不同，q值不同，對(duì)塔內(nèi)物料變化的影響不同。令：東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系在實(shí)際生產(chǎn)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）冷進(jìn)料：溫度低于泡點(diǎn)的過(guò)冷液體；（2）泡點(diǎn)進(jìn)料：溫度為泡點(diǎn)的飽和液體；（3）氣液混合進(jìn)料：溫度介于泡點(diǎn)和露點(diǎn)之間的氣液混合物；（4）露點(diǎn)進(jìn)料：溫度為露點(diǎn)的飽和蒸氣；（5）過(guò)熱蒸氣進(jìn)料：溫度高于露點(diǎn)的過(guò)熱蒸氣。二）各種進(jìn)料熱狀況下的q值東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系1.冷進(jìn)料q＞1提餾段內(nèi)下降液體量包括以下三部分：①精餾段下降的液體量；②原料液量；③自提餾段上升的蒸氣在加熱原料液的過(guò)程中，一部分被冷凝進(jìn)入提餾段下降液體。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’>V東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系2.泡點(diǎn)進(jìn)料q＝1進(jìn)入提餾段的液體量為精餾段下降的液體量與進(jìn)料量之和，兩段上升的蒸氣量相等。L’=L+FV’=V3.氣液混合進(jìn)料0＜q＜1進(jìn)入提餾段的液體量是精餾段下降的液體量與進(jìn)料中液體量之和，進(jìn)入提餾段的蒸氣量是提餾段上升的蒸氣量與進(jìn)料中的蒸氣量之和。在氣液混合進(jìn)料狀態(tài)下：q為原料液中液相所占的分率，（1－q）則成為進(jìn)料汽化率L<L’<L+FV’<V東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系4.飽和蒸氣進(jìn)料q＝0整個(gè)進(jìn)料變?yōu)閂的一部分，兩段的液體流量則相等L=L’V=V’+F5.過(guò)熱蒸氣進(jìn)料L’<LV>V’＋F精餾段上升蒸氣流量包括以下三部分：①提餾段上升的蒸氣量；②原料蒸氣量；③為將進(jìn)料溫度降到露點(diǎn)溫度，必然會(huì)有一部分來(lái)自精餾段的回流液體被氣化，氣化的蒸氣量也成為精餾段上升蒸氣的一部分。過(guò)熱蒸氣進(jìn)料，此種情況與冷液體進(jìn)料的恰好相反。東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系三）q線方程將精餾段操作線方程和提餾段操作線方程聯(lián)立，便得到提餾段操作線與提餾段操作線交點(diǎn)的軌跡：將式L’=L+qF，V’=V-（1-q）F，F(xiàn)XF=DXD+WXW

帶入上式，整理得：

此式稱為q線方程，也稱作進(jìn)料方程。它是一條過(guò)點(diǎn)e（xF，xF）、斜率為q/(q-1)的直線。東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系5種不同進(jìn)料熱狀況下的q線斜率值及其方位圖東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系結(jié)論：1、氣液混合進(jìn)料時(shí)，q線方程為平衡蒸餾的物料衡算方程2、精餾段操作線、提餾段操作線及q線必相交于一點(diǎn)（三線共點(diǎn)）3、已知xD、xF、xW、R及q值，作出精餾段操作線與q線后，便可直接繪出提餾段操作線，使圖解求理論塔板數(shù)顯得更為簡(jiǎn)捷。4、q值不同，不影響精餾段操作線斜率，但影響提餾段操作線斜率。q值越大，提餾段操作線就越遠(yuǎn)離平衡線，塔板上得傳質(zhì)推動(dòng)力增大，提濃程度增加，所需理論板數(shù)就越少?！纠?-2】

用某精餾塔分離丙酮—正丁醇混合液。料液含35％的丙酮，餾出液含96％的丙酮（均為摩爾百分?jǐn)?shù)），加料量為14.6kmol/h，餾出液量為5.14kmol/h。進(jìn)料為沸點(diǎn)狀態(tài)?；亓鞅葹?。求精餾段、提餾段操作線方程。

練習(xí)：4-2,4-3,4-7東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系（一）逐板計(jì)算法1.計(jì)算依據(jù)氣液平衡關(guān)系操作關(guān)系－－精餾段操作線方程、提餾段操作線方程2.計(jì)算條件塔頂采用全凝器，泡點(diǎn)回流；塔釜（再沸器）采用間接蒸汽加熱，再沸器相當(dāng)于一層理論板；進(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料。四、理論塔板數(shù)的確定P90圖7－26東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系（3）第二塊理論板上升的蒸氣組成y2與一塊理論板下降的液體組成x1符合精餾段操作線方程，即（2）離開第一塊理論板的氣液兩相組成是互成平衡的，故可由氣液相平衡方程式求得x1。第四節(jié)雙組分連續(xù)精餾塔的計(jì)算

3.計(jì)算步驟（1）塔頂為全凝器，塔頂餾出液xD與塔頂最上一層塔板的上升蒸氣組成y1相同，即：xD＝y(tǒng)1東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系（4）此后，使用提餾段操作線方程和相平衡方程，繼續(xù)采用上述方法進(jìn)行

逐板計(jì)算，直至計(jì)算到xm≤xW為止。

因再沸器相當(dāng)一塊理論板，故提餾段所需理論板數(shù)為（m-1）。第四節(jié)雙組分連續(xù)精餾塔的計(jì)算如此重復(fù)計(jì)算，直至計(jì)算到xn≤xF（僅適用于泡點(diǎn)進(jìn)料）時(shí)。第n層理論板是進(jìn)料板，精餾段所需理論板數(shù)為（n-1）。東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系（二）圖解法步驟：1.繪相平衡曲線，并作出對(duì)角線2.繪操作線（1）畫精餾段操作線（2）畫提餾段操作線3.繪直角梯級(jí)從a點(diǎn)開始，在精餾段操作線與平衡線之間作直角梯級(jí)，當(dāng)梯級(jí)跨過(guò)兩操作線交點(diǎn)d點(diǎn)時(shí)，則改在提餾段操作線與平衡線之間作直角梯級(jí)，直至梯級(jí)的垂線達(dá)到或跨過(guò)c點(diǎn)為止。注：當(dāng)梯級(jí)跨過(guò)兩操作線交點(diǎn)d時(shí)，此梯級(jí)為進(jìn)料板，即為適當(dāng)?shù)倪M(jìn)料位置。此時(shí)對(duì)一定的分離任務(wù)而言，如此作圖所需理論板數(shù)為最少。第四節(jié)雙組分連續(xù)精餾塔的計(jì)算圖7-34理論板數(shù)圖解法示意圖3．確定最優(yōu)進(jìn)料位置最優(yōu)的進(jìn)料位置一般應(yīng)在塔內(nèi)液相或汽相組成與進(jìn)料組成相近或相同的塔板上。當(dāng)采用圖解法計(jì)算理論板層數(shù)時(shí)，適宜的進(jìn)料位置應(yīng)為跨越兩操作線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的階梯。【例4-3】將xF＝30％的苯－甲苯混合液送入常壓連續(xù)精餾塔，要求塔頂餾出液中xD=95％，塔釜?dú)堃簒w＝10％（均為摩爾分?jǐn)?shù)），泡點(diǎn)進(jìn)料，操作回流比為3.21。試用圖解法求理論塔板數(shù)練習(xí)：4-5,4-6,4-9作業(yè)：4-6（六）塔板效率與實(shí)際塔板數(shù)（1）全塔效率全塔效率反映塔中各層塔板的平均效率，因此它是理論板層數(shù)的一個(gè)校正系數(shù)，其值恒小于1。（2）單板效率表示汽相或液相經(jīng)過(guò)一層實(shí)際塔板前后的組成變化與經(jīng)過(guò)一層理論板前后的組成變化之比值2．實(shí)際塔板數(shù)練習(xí)：4-10東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系

1.R增大，精餾段操作線的斜率增大，截距減小，操作線離平衡線越遠(yuǎn)，每一梯級(jí)的水平和垂直線段均加長(zhǎng)，每塊板的提濃能力提高，完成相同的分離要求，所需的理論板數(shù)減少，設(shè)備費(fèi)用下降，對(duì)生產(chǎn)有利。

2.R增大，使塔內(nèi)氣液負(fù)荷量增加，導(dǎo)致冷凝器、再沸器負(fù)荷增大，操作費(fèi)用提高，附屬設(shè)備尺寸的加大又會(huì)增加設(shè)備投資。（七）、回流比的影響及其選擇回流比有兩個(gè)極限值，一是全回流時(shí)的回流比，二是最小回流比。一）回流比R的影響東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系二）全回流與最少理論塔板數(shù)Nmin1.全回流的特點(diǎn)（1）F=0，D=0，W=0，精餾塔不加料也不出料，無(wú)精餾段與提餾段之分（2）R=L/D→∞，平衡線與操作線距離最遠(yuǎn)，對(duì)應(yīng)的理論板數(shù)最少（以Nmin表示）在(y－x)圖上兩條操作線合二為一，且與對(duì)角線重合。

全回流的操作線方程為：yn+1=xn，即任意板間截面上升的蒸汽組成與下降的液體組成相等。2.全回流時(shí)的操作線方程操作線斜率在y軸上的截距東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系3.全回流時(shí)理論板數(shù)的確定（1）逐板計(jì)算法（2）圖解法從（xD，xD）點(diǎn)開始，在對(duì)角線與平衡線之間繪直角梯級(jí)，直至xn≤xW為止。（3）芬斯克方程計(jì)算式中：Nmin——全回流所需的最少理論塔板數(shù)（不包括再沸器）；

αm——全塔平均相對(duì)揮發(fā)度，在精餾塔內(nèi)，可取塔頂與塔底相對(duì)揮發(fā)度的幾何平均值，注：若將式中的xW換成進(jìn)料組成xF，α取塔頂和進(jìn)料處的平均值，則該式也可以用來(lái)計(jì)算精餾段的最少理論塔板數(shù)及加料板位置。東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系三）最小回流比N最小回流比Rminy

xD

a

xW

b

0

xW

xD當(dāng)回流比R減至某一數(shù)值時(shí)，兩條操作線的交點(diǎn)d落在平衡曲線上，所需的理論板數(shù)為無(wú)窮多，這時(shí)的回流比稱為完成該預(yù)定分離要求的最小回流比。

d點(diǎn)前后各板上氣液兩相組成無(wú)變化，即無(wú)增濃作用，所以也稱此區(qū)為恒濃區(qū)(或稱挾緊區(qū))，d點(diǎn)稱為挾緊點(diǎn)。顯然，最小回流比是回流比的下限。1、最小回流比的定義東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系2.最小回流比Rmin的求取——圖解法（1）平衡線為規(guī)則形狀泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，飽和蒸氣進(jìn)料時(shí)，第四節(jié)雙組分連續(xù)精餾塔的計(jì)算東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系yxeyxedd（2）平衡線不規(guī)則式中，xq、yq改用q線與具有該最小回流比的操作線交點(diǎn)的坐標(biāo)。當(dāng)平衡線出現(xiàn)明顯下凹時(shí)，操作線與平衡線先相切一點(diǎn)，最小回流比仍可用下式計(jì)算：東營(yíng)職業(yè)學(xué)院工業(yè)工程系可通過(guò)經(jīng)濟(jì)核算來(lái)選擇（1）操作費(fèi)用主要由冷凝器中冷卻劑用量和再沸器中加熱劑用量組成。F、q和D一定，R增加，V與V’增加，操作費(fèi)用增加。（2）設(shè)備費(fèi)用在最小回流比時(shí)，理論板數(shù)為無(wú)窮大，故設(shè)備費(fèi)用亦為無(wú)窮大。R稍大于Rmin，理論板減少，設(shè)備費(fèi)用下降；再增大R，設(shè)備費(fèi)用下降緩慢，操作費(fèi)用上升，總的設(shè)備費(fèi)用隨R的增加而上升。四）適宜回流比（Rmin＜R＜全回流）估算存在一個(gè)總費(fèi)用的最低點(diǎn)，與此對(duì)應(yīng)的回流比即為適宜的回流比。

R=（1.1~2.0）Rmin

總費(fèi)用費(fèi)用操作費(fèi)用

設(shè)備費(fèi)

RminR適宜【例4-5】乙醇水系統(tǒng)當(dāng)摩爾分?jǐn)?shù)xF=0.3時(shí)，要求摩爾分?jǐn)?shù)xD=0.8，泡點(diǎn)進(jìn)料。最小回流比為多少？乙醇水系統(tǒng)的平衡數(shù)據(jù)列于下表，y-x圖如例5附圖所示。練習(xí)：4-4作業(yè)：4-4（八）理