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1、化工原理多媒体教案下册安徽理工高校安徽理工高校张洪流第六章第六章蒸蒸馏馏（Distillation)学习要求：学习要求：1、娴熟驾驭的内容精馏原理；操作线方程；q线方程；双组分连续精馏塔的计算（包括物料衡算、进料热状态参数、最小回流比和回流比、逐板计算和图解法求理论塔板数）；进料热状态参数和回流比对精馏塔操作和设计的影响。2、理解的内容平衡蒸馏和简洁蒸馏的特点与计算；理论塔板数的简捷计算法；精馏装置的热量衡算；精馏操作分类；非志向物系气液相平衡；间歇精馏的特点；干脆蒸汽加热、多股进料或有侧线采出和塔顶为分凝器的精馏过程计算。第一节第一节 概述概述化工生产中所处理的原料、中间产品、粗产品等几乎都
2、是混合物，而且大部分是均相物系，例如：石油、石油裂解气和空气等。为了满足生产的要求，常需将混合物分别成纯净的或接近于纯的物质，对于均相物系的分别必需造成两相物系，并且依据物系中各组分的差异，使其中一组分或几个组分从一相向另一相转移以达到分别的目的，该过程通常称为传质过程或分别操作。常见的传质过程有蒸馏、吸取、萃取、干燥等。一、蒸馏依据原理：将液体混合物部分气化，利用混合物中各组分的挥发度不同使各组分得以分别。其中沸点低的组分为易挥发组分（轻组分）沸点高的组分犯难挥发组分（重组分）蒸出冷凝液馏出液。蒸出后剩余的混合液釜残液。二、蒸馏分类二、蒸馏分类 1、按操作方法分：2、按蒸馏方法分：简单蒸馏（
3、分离要求不高）平衡蒸馏（闪蒸）精馏特殊精馏3、按组分数分：双组分蒸馏多组分蒸馏复杂系蒸馏4、按操作压力分：常压减压（热敏性物料）加压连续蒸馏间歇蒸馏本章主要探讨常本章主要探讨常压下双组分连续压下双组分连续精馏精馏其次节其次节 双组分溶液气液相平衡双组分溶液气液相平衡 61相组成的表示法相组成的表示法 一、质量分率xwi xwA=mA/m xwB=mB/m xwi=1二、摩尔分率xi xA=nA/n xB=nB/n xi=1 三、质量分律与摩尔分律的换算1、xwixixi=(xwA/MA)/(xwi/MA+xwB/MB)2、xixwixWA=(xiMA)/(xAMA+xBMB)四、气体混合物的组
4、成四、气体混合物的组成 气体混合物中各组分的组成，除了可以用上述方法表示外，还可以用组分的分压和分体积来表示。二元混合物1、压力分率 2、体积分率一、气液相平衡拉乌尔定律：在确定温度下，溶液上方某组分的平衡分压等于此组分在该温度下的饱和蒸汽压乘以其在溶液中的摩尔分率。即 p=p0 x1、泡点方程 pA=pA0 xA pB=pB0 xB p=pA+pB=pA0 xA+pB0 xB =PA0 xA+PB0(1-xA)志向气体混合物 yi=ypi=yvi用途：(1)已知泡点，计算液相组成。(2）已知液相组成求泡点。X=f（pt）2、露点方程 二、气液平衡相图1、温度组成图 在总压确定的条件下，将TX
5、、TY 关系标绘在同始终角坐标系中，即得到TXY图，T为纵坐标，以液相组成或气相组成为横坐标。确定露点温度或气相组成温度Xi（或yi）p分析温度组成图二条线：泡点线、露点线。三个相区：液相区、气相区、气液两相区。两个温度：泡点温度、露点温度杠杆定律：2、相平衡图 对于大多数溶液，达到平衡时，气相轻组分的浓度总大于液相浓度，故平衡线位于对角线上方。平衡线偏离对角线愈远，该溶液愈易分别。yx63挥发度和相对挥发度挥发度和相对挥发度一一挥发度的定义挥发度的定义1纯液体的挥发度：指液体在确定温度下的饱和蒸汽压。纯液体的挥发度：指液体在确定温度下的饱和蒸汽压。2溶液中各组分的挥发度：可用它在蒸汽中的分压
6、和与之平溶液中各组分的挥发度：可用它在蒸汽中的分压和与之平衡液相中的摩尔分率之比来表示。衡液相中的摩尔分率之比来表示。A=PA/XA若若A、B形成志向溶液：形成志向溶液：VA=PA0对于纯液体，即对于纯液体，即XA=1（或（或XB=1）纯液体及志向溶液中任一组分的挥发度都等于它在纯态时的饱和蒸汽压，随温度而变更，因而使它在蒸馏计算中用起来很不便利，故引出相对挥发度的概念。二 相对挥发度 定义：溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比。=VA/VB=(PA/xA)/(PB/xB)=yAxB/yBxA 对于志向溶液 =PA0/pB0 精馏塔各截面的 变更不大可视为常数，计算可取平均值当=1
7、时，y=x，不能用一般精馏方法分别该混合物。当1时，yx,能用一般精馏方法分别该混合物,越大，越易分别。相平衡方程第三节第三节 蒸馏方式蒸馏方式 蒸馏方式:简洁蒸馏、平衡蒸馏、精馏、恒沸精馏、萃取精馏、水蒸汽蒸馏。一、简洁蒸馏定义：使混合液在蒸馏釜中渐渐受热气化，并不断将生成的蒸气引入冷凝器内冷凝，以达混合液中各组分得以部分分别的方法。操作流程：原理：tX或(y)设某一瞬间釜液量为W,组成x,经过dt时间后,蒸出液为dW,组成为y,则釜内剩余液体量为W-dW,组成为x-dx.对易挥发组分物料衡算得:带入相平衡方程:Y=mx二、平衡蒸馏全系统物料衡算：热量衡算：加热器闪蒸器内三、三、精馏精馏精精
8、馏馏是是多多次次而而且且同同时时运运用用部部分分气气化化和和部部分分冷冷凝凝的的方方法法，使使混混合液较完全分别，获得接近纯组分的单元操作。合液较完全分别，获得接近纯组分的单元操作。（一（一）精馏原理）精馏原理1多次部分气化和多次部分冷凝多次部分气化和多次部分冷凝x3y2y1xFx2x1y3多次部分冷凝 如图：将组成为XF，温度为TA的混合液加热到气液共存区，使其部分气化，并将气液两相分开，气相组成为Y1，液相组成为X1，且Y1XFX1，部分分别。将产生的组成为Y1 的饱和蒸汽部分冷凝到T1 出现新的气液平衡，气相组成为Y2，液相组成为X2 且Y2 Y1。再将温度为T1 组成为Y2 的饱和蒸汽
9、冷凝到P点T2 出现新平衡，气相组成为Y3，Y3 Y1。Y/2x/2如此类推，最终可得难挥发组分浓度低，易挥发组分接近于纯组分的气相。多次部分汽化 将组成为X1 的饱和液体加热T2（J 点），使其部分气化，这时又出现新的气液平衡，将气液两相分开，液相组成为X2。再将组成为X2 的饱和液体部分气化，如此类推，最终可得易挥发组分浓度很低，接近于纯净的难挥发组分的液相。tX或（y）2 精馏操作A 设想将单级分别器加以组合成多级分别流程。B 存在的两个问题：（1）中间产品多，收率低。（2）设备困难、能耗大，操作不便。x3xFy2y1x2x1y3C 简化流程 由图可知，X1 XF Y1，X1 X2 L+
10、FVV（2）饱和液体L=L+FV=V（3）气液混合物VVLVLLFFVLLLLVVVFFFLLLLLLVVVVVV3定量分析进料热状况的影响定量分析进料热状况的影响IF：进料的焓kJ/kmolIV，IV：进料板上下饱和蒸汽的焓IL，IL：进料板上下饱和液体的焓对进料板进行总物料衡算和热量衡算：物料衡算F+L+V=V+L或V-V=F-（L-L）热量衡算FIF+VIV+LIL=VIV+LIL由于液气体处于饱和状态且板上下处的气相或液相温度，组成均相近，即：IV=IVIL=IL整理得：(IV-IF)/(IV-IL)=(L-L)/F=q进料热状况参数物理意义：（1）将1kmol原料液变成饱和蒸汽所需的
11、热量与原料液kmol的汽化潜热之比。FIFLILLILVIVVIV（2）每进行1kmol料液而使提馏段中的液体回流量较精馏段增大的kmol值。（q等于液相所在分率）。4进料热状况参数进料热状况参数计算计算（1）定义：q=(IV-IF)/（IV-IL）（2）当进料为液体时：q=rc+CP(tS-tF)/rc=1+CP(tS-tF)/rc 其中：rc：按进料组成算的平均千摩尔汽化潜热；cp：进料的定压比热；ts:：进料的泡点；tF：进料温度。（3）q=(LL)/F V=V-（1-q）F物理意义：每进1kmol料液使提馏段中液体回流量较精馏段增大的kmol值。进料热状态在泡点和露点之间对于饱和液体，
12、气液混合物，饱和蒸汽 三种进料状况，q即为进料中的液相分率。5操作线交点的轨迹方程操作线交点的轨迹方程(q线方程）线方程）Vy=Lx+DxDVy=Lx-WxW（V-V）y=（L-L）x-（DxD+WxW）（q-1）Fy=qFx-FxF操作线交点轨迹方程，直线方程，q线斜率q/（q-1），q线过e点（xF，xF）yxwxFxD6进料热状况对进料热状况对q q线斜率、位置的影响线斜率、位置的影响进料热状态进料的焓IFq值斜率q/（q-1）q线在xy图上位置冷液体IF1+ef1()饱和液体IF=IL1ef2()气液混合物ILIFIV01-ef3()饱和蒸气IF=IV00ef4()过热蒸气IFIV0+
13、ef5()链接69理论板层数的求法理论板层数的求法FxFDxDWxW一、逐板法交替运用平衡关系与操作关系，从塔顶至塔釜逐板进行计算。塔顶接受全凝器。精馏塔内存在两种关系：相平衡关系和操作线关系；每种关系有两种表示:线图（相平衡线，操作线）方程（相平衡方程，操作线方程）xnxd(两操作线交点的横坐标，仅当饱和液体进料时为xF)此时第N板为加料板，提馏段第一块板。NT精=n-1令xn=x1改用提段操作关系。NT提=m(包括塔釜)二、图解法图解法步骤：绘相平衡图绘操作线从a(xD,xD)到c(xW,xW)在相平衡与操作线间画直角梯级，梯级个数即理论板层数（包括塔釜再沸器）。图解法求NT梯级的意义xw
14、xFxW三、适宜进料位置的选择三、适宜进料位置的选择图图解解过过程程中中当当某某梯梯级级跨跨过过两两操操作作线线交交点点时时，应应更更换换操操作作线线，跨跨过过交交点点的的梯梯级级代代表表适适宜宜的的加加料料板板。逐逐板板法法也也相相同同。否否则则理理论论塔塔板数会增加。板数会增加。610实实际际塔塔板板数数和和板板效效率率反反映映实实际际板板与与理理论论板板在在分分别别效效果果上上差差异异的的参参数数叫叫板效率。板效率。板板效效率率的的表表示示方方法法有有两两种：单板效率和全塔效率。种：单板效率和全塔效率。一、单板效率一、单板效率ETETV=(Yn-Yn+1)/(Yn*-Yn+1)ETL=(
15、Xn-1-Xn)/(Xn-1-Xn*)定义：定义：气气相相或或液液相相经经过过一一层层实实际际塔塔板板前前后后的的组组成成变变更与经过一层理论板前后的组成变更之比值。更与经过一层理论板前后的组成变更之比值。二、全塔效率二、全塔效率ET=NT/N阅历式：阅历式：ET=0.49(L)-0.245L=AXA+BXB某某常常压压精精馏馏塔塔分分别别乙乙醇醇水水溶溶液液，XF=0.14，XD=0.82，XW=0.012（摩摩尔尔分分率率）R=2.5，=1.2，试求提馏段操作线方程。，试求提馏段操作线方程。yn-yn+1yn*-yn+1ETaL几种精馏的特殊状况几种精馏的特殊状况:1、干脆蒸汽加热适用于分
16、别轻组分水混合液，水作重组分，釜残液排弃时。VLFVLVoW全塔物料衡算：F+Vo=D+WFxF=DxD+WxW泡点进料：V=Vo=VL=L+F=W精馏段：提馏段：过点（xw，0），以W/Vo为斜率的直线。ABC（xW,0)DNT求法：2、接受分凝器：、接受分凝器：接受场合：接受场合：1）塔顶产品不须要液化，以气相）塔顶产品不须要液化，以气相采出；采出；2）塔顶产品中有不凝气体；）塔顶产品中有不凝气体；3）合理利用热能，接受分凝器预）合理利用热能，接受分凝器预热原料。热原料。分凝器相当于以块理论板，其它分凝器相当于以块理论板，其它不变。不变。y1x0y0 xD3、多股进料、多股进料可将塔分为三
17、段可将塔分为三段:1)F1以上为第一段，同常规塔：以上为第一段，同常规塔：2)F1以下为其次段：以下为其次段：F1+V=L+DF1xF+Vys+1=Lxs+DxD泡点进料：泡点进料：V=V=(R+1)DL=L+F1F1F2VLVLSS+13)F2为第三段，同常规塔:泡点进料：V=V=(R+1)DL=L+F2=F1+F2+Le1e2611回流比的影响及其选择回流比的影响及其选择一、回流比的影响一、回流比的影响（1）XD、XW确定，确定，R，XD/（R+1），NT设备费用设备费用（2）V=(R+1)D，V=V+(q-1)F，RV加加热热介介质质量量V冷冷却却介介质质量量，操操作作费费用用。在在选选
18、择择适适宜宜回回流流比比时时，要要在在两两者者之之间间作作一一权权衡衡，使使总总费费用用最最少少。回回流流比比有有两两个个极极限限值值，最最大回流比和大回流比和Rmin，适宜回流比介于二者之间。，适宜回流比介于二者之间。二、全回流和最少理论板层数二、全回流和最少理论板层数1、全回流：塔顶上升蒸汽经冷凝后，全回流至塔内。、全回流：塔顶上升蒸汽经冷凝后，全回流至塔内。特点：（特点：（1）D=0，F=0，W=0（2）R=L/D=（3）三线合一。）三线合一。（4）此时所用的理论板层数最少。）此时所用的理论板层数最少。xWxD2、Nmin求法图解法：在平衡线与操作线间画直角梯级，梯级数即为Nmi解析法：
19、交替运用平衡方程与操作方程可推出：Nmin(不包括塔釜)+1=lgxD/(1-xD)(1-xW)/xW/lgm三、最小回流比1、最小回流比Rmin2、最小回流比的求法（1）正常曲线（2）不正常曲线过A点作平衡曲线的切线四、适宜回流比的选泽四、适宜回流比的选泽总费用最少的总费用最少的R为适宜的回流比。为适宜的回流比。R=（1.12.0）Rmin设设计计时时，难难分分别别的的混混合合液液，R选选大大些些。为为了了削削减减加加热热蒸蒸汽汽的的消消耗耗量量，R可选小些。可选小些。612简捷法求理论板层数简捷法求理论板层数一、吉利兰关联图一、吉利兰关联图纵坐标纵坐标(N-Nmin)/(N+1)横坐标横坐
20、标(R-Rmin)/(R+1)RminR费用二、简捷法求理论板层数二、简捷法求理论板层数步骤：1、求Rmin2、2、选R3、计算（R-Rmin)/(R+1)4、用芬斯克方程求Nmin5、查出对应的(N-Nmin)/(N+1)6、计算N例615已知xF,xD,xW,R,m求:N解1、求Nmin2、求Rmin3、(R-Rmin)/(R+1)=b4、(N-Nmin)/(N+1)=c5、得N613填料精馏塔填料层高度的计算填料精馏塔填料层高度的计算填料层高度=理论板层数等板高度(H.E.T.P)1、等板高度2、H.E.T.P的计算（墨奇公式）H.E.T.P=38A(0.205G)3(39.4D)cZ0
21、1/3(L/L)614精馏塔的热量衡算精馏塔的热量衡算1、冷凝器的热量衡算QC=VImV-（LImL+DImL）=V(ImV-ImL)=(R+1)D(ImV-ImL)冷却介质用量:WC=Qc/Cpc(t2-t1)式中，Cpc：冷却介质的比热t1，t2：冷却介质进出口温度。DxDVLnn+1xnYn+1ImLImVDxDVLnn+1xnYn+1ImLImVWImLQBVImVLImL2、再沸器的热量衡算QB=VImV+WHmL-LImL+QL=V(Ivw-ILw)+QL式中QB:：再沸器的热负荷QL:：再沸器的热损失。水蒸气消耗量：Wh=QB/r进料温度qNTQB3、全塔热量衡算加热蒸汽带入的热
22、量Qh=Wh(I1-I2)DxDVLnn+1xnYn+1ImLImVWImLQBVImVLImL原料带入的热量QF=FCFtF回流液带入的热量QR=DRCRtR塔顶蒸汽带出的热量QV=D(R+1)IV再沸器内残液带出的热量QW=WCWtW损失于四周的热量Q全塔热量衡算：Qh+QF+QR=QV+QW+Q第五节第五节 板式塔板式塔615板式塔主要类型的结构和特点板式塔主要类型的结构和特点一、工业上常用的板式塔有：泡罩塔浮阀塔筛板塔穿流栅孔板塔二、浮阀塔具有的优点：二、浮阀塔具有的优点：生产实力大生产实力大塔板效率高塔板效率高操作弹性大操作弹性大结构简洁，安装便利。结构简洁，安装便利。616板式塔的
23、流体力学特性板式塔的流体力学特性一、塔内气、液两相的流淌一、塔内气、液两相的流淌1、设计意图、设计意图A使使气气液液两两相相在在塔塔板板上上进进行行充充分分接接触触以以增加传质效果增加传质效果B使使气气液液两两相相在在塔塔内内保保持持逆逆流流，并并在在塔塔板板上上使使气气液液量量相相保保持持匀匀整整的的错错流流接接触触，以获得较大的传质推动力。以获得较大的传质推动力。2、气泡夹带：、气泡夹带：液体在下降过程中，有一部分该层板上面的气体被带到下层板上去，这种现象称为气泡夹带。3、液（雾）沫夹带：气体离开液层时带上一些小液滴，其中一部分可能随气流进入上一层塔板，这种现象称为液（雾）沫夹带。4、液面
24、落差液体从降液管流出的横跨塔板流淌时，必需克服阻力，故进口一侧的液面将比出口这一侧的高。此高度差称为液面落差。液面落差过大，可使气体向上流淌不均，板效率下降。二、气体通过塔板的压力降1、压力降的影响：A 气体通过塔板的压力降干脆影响到塔低的操作压力，故此压力降数据是确定蒸馏塔塔底温度的主要依据。B 压力降过大，会使塔的操作压力变更很大。C 压力降过大，对塔内气液两相的正常流淌有影响。2、压力降：PPA 塔板本身的干板阻力PCB 板上充气液层的静压力PLC液体的表面张力PPP=PC+PL+P折合成塔内液体的液柱高度M，则PP/Lg=PC/Lg+PL/Lg+P/Lg即hp=hc+hL+h浮阀塔的压
25、力降一般比泡罩塔板的小，比筛板塔的大。在正常操作状况，塔板的压力降以290490N/m2.在减压塔中为了削减塔的真空度损失，一般约为98245Pa通常应在保证较高塔板效率的前提下，力求削减塔板压力降，以降低能耗及改善塔的操作性能。三、液泛（淹塔）1、定义：汽液量相中之一的流量增大到某一数值，上、下两层板间的压力降便会增大到使降液管内的液体不能畅顺地下流。当降液管内的液体满到上一层塔板溢流堰顶之后，便漫但上层塔板上去，这种现象，称为液泛（淹塔）如气速过大，便有大量液滴从泡沫层中喷出，被气体带到上一层塔板，或有大量泡沫生成。如当液体流量过大时，降液管的截面便不足以使液体刚好通过，于是管内液面即行上
26、升。上述量种状况导致液泛的状况中，比较常遇到的气体流量过大，故设计时均先以不发生过量液沫夹带为原则，定出气速的上限，在此限度内再选定一个合理的操作气速。2、Umax设液滴的直径为d,则液滴在气相中的净重为d3(L-V)g/6,而悬浮液滴所受上气流的摩擦阻力为d2/4*(vu2/2)当气速增大到液滴所受阻力恰等于其净重时，液滴便在上升气流中处于稳定的悬浮状态。因为d、不易精确求得，所以用C代替，即：3、阅历常数Cc=f(Ls，Vs，V，L，HT，hL)（1）史密斯关联图横坐标：液气动能参数纵坐标：C20参数：HThL（2）板间距HT一般D1.5mHT=0.40.6m（3）板上液层高度hL常压hL
27、=0.050.1m通常取0.050.08m减压hL0.025m（4）（5）适 宜 的 空 塔 气 速 u，即：u=(0.60.8)umaxC20：由图653查得的负荷系数值。C：操作物系的负荷系数。：操作物系的表面张力，N/m。对于直径较大、板间距较大及加压或常压操作的塔以及不易起泡物系，平安系数可取较高的数值，而对直径较小及减压操作的塔以及严峻起泡的物系，平安系数应取较低的数值。四、液沫夹带是指板上液体被上升气流带入上一层塔板的现象。为了保证板式塔能维持正常的操作效果，应使每千克上升气体夹带到上一层塔板的液体量不超过0.1kg，即限制雾沫夹带量eV0.1kg（液）/kg（气）。影响雾沫夹带的
28、因素很多，最主要的是空塔气速和塔板间距。对于浮阀塔板上雾沫夹带量的计算，迄今尚无适用于一般工业塔的准确公式。通常是间接地用操作时的空塔气速与发展液泛时的空塔气速的比值作为估算雾沫夹带量大小的指标。此比值称为泛点百分数或称泛点率。在下列泛点率数值范围内，一般可保证雾沫夹带量达到规定的指标，即eV0.1kg（液）/kg（气）。大塔F18082%负压塔F17577%D900mm的塔,F16575%式中，F1：泛点率，%。CV：气相负荷系数，m3/s.VS,LS：气相及液相负荷，m3/s.ZL：板上液体流径长度，对单溢流塔板ZL=D2Wd.。Ab：板上也流面积，对单溢流塔板AB=ATAf。CF：泛点负
29、荷系数，可依据气相密度V及板间距HT查得。K：物系系数，其值见表64。依上式算得的泛点率不在上述范围内，则应当调整有关参数，如板间距、塔径，重新计算，直至符合上述泛点率规定的范围为准。CFVHT物系物性系数无泡沫，正常物系1.0氟化物(氟里昂)0.9中等发泡物系(油吸收塔,胺及乙二胺再生塔)0.85多泡沫物系(胺及乙二胺吸收塔)0.73严重发泡物系(甲乙酮装置)0.60形成稳定泡沫物系(碱再生塔)0.30五、泄漏五、泄漏一一但但气气相相负负荷荷削削减减，致致使使上上升升气气体体通通过过阀阀孔孔的的动动压压不不足足以以阻阻挡挡流流体体经经阀阀孔孔流下时，便会出现泄漏现象。流下时，便会出现泄漏现象
30、。泄泄漏漏发发生生，塔塔板板效效率率严严峻峻下下降降，正正常常操操作作时时，泄泄漏漏应应不不大大于于液液体体流流量量的的10%。阅阅历历证证明明，阀阀孔孔动动能能因因数数F0=56时时，泄泄漏漏量量常常接接近近10%。故故取取F0=56作作为限制泄漏量的操作下限。为限制泄漏量的操作下限。当浮阀在刚全开操作，气体通过阀孔处的动能因数当浮阀在刚全开操作，气体通过阀孔处的动能因数F0=811。六、降液管内液面高度与液体停留时间六、降液管内液面高度与液体停留时间1、为为了了防防止止液液泛泛现现象象的的发发生生，须须限限制制降降液液管管中中的的清清液液层层和和泡泡沫沫层层高高度度不不能能高出上层塔板的出
31、口堰顶，否则管内液体便会漫回本层塔板，令：高出上层塔板的出口堰顶，否则管内液体便会漫回本层塔板，令：一般物系取一般物系取=0.5发泡严峻物系发泡严峻物系=0.30.4不发泡物系不发泡物系=0.60.8将上述之Hd与作比较，应符合设计规定。2、液体停留时间要保证气相夹带不超过允许的程度，降液观内液体停留时间应不小于35S。在降液管液面11和下一层板上液面22之间列柏努利方程，得：七、塔板的负荷性能图七、塔板的负荷性能图 确定了塔板的工艺尺寸，再按前述的各项进行流体力学验算，便确定了塔板的工艺尺寸，再按前述的各项进行流体力学验算，便可确认所设计的塔板能在任务规定的气液负荷下正常操作，此时，还要可确
32、认所设计的塔板能在任务规定的气液负荷下正常操作，此时，还要进一步揭示该塔板的操作性能，即求出维持该塔板正常操作所允许的气进一步揭示该塔板的操作性能，即求出维持该塔板正常操作所允许的气液负荷波动范围，这个范围通常以塔板负荷性能图的形式表示，在以液负荷波动范围，这个范围通常以塔板负荷性能图的形式表示，在以VSVS，LSLS分别为纵横轴的直角坐标系中，标绘出各种不正常流体力学条件下分别为纵横轴的直角坐标系中，标绘出各种不正常流体力学条件下的的VSLSVSLS关系曲线，在以这些曲线为界的范围之内，才是塔的适宜操作关系曲线，在以这些曲线为界的范围之内，才是塔的适宜操作区。区。1 1、雾沫夹带线、雾沫夹带
33、线液沫夹带上限线表示雾沫夹带量液沫夹带上限线表示雾沫夹带量eV0.1kgeV0.1kg（液）（液）/kg/kg（气）时的（气）时的VSLSVSLS关系，塔板的适宜操作区应在此线以下，否则将因过多的液沫夹带而使关系，塔板的适宜操作区应在此线以下，否则将因过多的液沫夹带而使效率下降。效率下降。此线可依据下式作出，即：此线可依据下式作出，即：对于确定的物系及确定的塔板结构尺寸CV，ZL，Ab，CF，K均为已知值，相应于雾沫夹带量eVh0,hW=hW若hWh0。此外，为了保证液体有降液管流出时不致于受很大阻力,进口堰与降液管间水平距离h1h0。3、弓形降液管的宽度和截面积降液管应有足够的横截面积，保证
34、液体在降液管内有足够的沉将时间分别其中夹带的气泡。因此要验算降液管内液体停留时间。四、浮阀的数目与布置（1）数目：浮阀塔的操作性能以浮阀刚刚全开时的最好。此时F0=811。所以设计时可在此范围内选择合适的F0，然后计算出U0（2）排列：正三角形等腰三角形对于整块塔板多接受正三角形叉排，孔心距t75mm,100mm,125mm,150mm等。对 于 分 块 式 塔 板，宜 接 受 等 腰 三 角 形 叉 排，t为 75mm,t为65mm,80mm,100mm等几种尺寸，必要时还可以调整孔心距，阀数，重新作图。并验算F0=811之间。（3）开孔率常压塔（减压塔）开孔率常在1013%。加压塔开孔率1
35、0%，常见的为69%五、塔板的流体力学验算目的：验算所确定的塔，在设计任务规定的气液两相负荷下，能否正常操作。内容：压降、液泛、液沫夹带、泄漏等项，直到合适为止。第五节第五节 其它蒸馏方式其它蒸馏方式 618间歇精馏间歇精馏一、间歇精馏的定义：又称分批精馏，全部物料一次加入蒸馏釜中，精馏时自塔顶蒸出的蒸汽冷凝后，来部分作为塔顶产品，另一部分作为回流送回塔内，操作终了时，残液一次从釜内排出，然后再进行下一批的精馏操作。二、间歇精馏的流程：见图6-63 三、间歇精馏的特点：1、釜中液体的组成随精馏操作的进行而不断降低，塔内操作参数（如温度、浓度）也随时间而变更，属于不稳定操作。2、间歇精馏只有精馏
36、段。3、塔顶产品组成随操作方式而异。四、操作方式：1、馏出液浓度恒定的间歇精馏保持馏出液浓度恒定，但相应不断变更回流比。2、回馏比恒定的间歇精馏保持回馏比恒定，而馏处液浓度渐渐降低。619恒沸精馏与萃取精馏一、恒沸精馏若在组分沸点相近或具有恒沸组成的物系中，加入第三组分（称为挟带剂）该组分能与原料液中一个或两个组分形成新的恒沸液，从而使原料液能用精馏方法分别，这种精馏操作称为恒沸精馏。制无水乙醇的恒沸精馏流程无水乙醇水酒精和水原料+苯挟带剂的要求：1、应与被分别组分形成新的恒沸液，其沸点要比纯的组分的沸点为低，一般要求沸点差不小于10，并且希望将料液中含量较少的一个组分作为恒沸物一起从塔顶蒸出。2、新恒沸液所含挟带剂的量愈低愈好。3、新恒沸液最好为非均相混合物，便于分层分别。4、无毒、无腐蚀性、热稳定性好。5、价廉易得。二、萃取精馏在被分别的物系中加入特地选择的第三组分（萃取剂），以增加原有组分的相对挥发度而得到分别。但要求萃取剂的沸点较组分的沸点高，且不与组分形成恒沸液。萃取精馏用于分别各组分挥发度差别很小的溶液。苯+环己烷脱溶剂基顶产品循环糠醛补充糠醛脱溶剂基底部产品选择适宜萃取剂时，应考虑的问题：1、萃取剂应使你组分的挥发度发生显著变更。2、萃取剂的挥发度应小，即其沸点应较纯组分高。3、无毒、无腐蚀性、热稳定性好。4、价廉易得。