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1、书目书目 第十章第十章 蒸馏蒸馏 第一节第一节概述概述一、什么是蒸馏？一、什么是蒸馏？二、蒸馏在工业生产中的应用二、蒸馏在工业生产中的应用三、蒸馏的分类三、蒸馏的分类其次节其次节 二元物系的汽液相平衡二元物系的汽液相平衡一、志向物系的汽液相平衡一、志向物系的汽液相平衡二非志向溶液的汽液相平衡二非志向溶液的汽液相平衡第三节第三节 蒸馏方式蒸馏方式 一、简洁蒸馏一、简洁蒸馏 二、平衡蒸馏二、平衡蒸馏 三、平衡级和精馏原理三、平衡级和精馏原理1化工原理电子教案化工原理电子教案/书目书目书目书目第四节第四节二元连续精馏的分析与计算二元连续精馏的分析与计算一、全塔物料衡算一、全塔物料衡算二、精、提馏段物
2、料衡算二、精、提馏段物料衡算三、理论塔板数三、理论塔板数N的计算的计算四、塔板效率与实际塔板数四、塔板效率与实际塔板数五、回流比的影响及选用五、回流比的影响及选用习题课习题课六、理论板数的捷算法六、理论板数的捷算法七、关于二元连续精馏的其它流程七、关于二元连续精馏的其它流程 1塔顶设有分凝器塔顶设有分凝器 2冷液回流冷液回流 3干脆蒸汽加热流程干脆蒸汽加热流程 4多股加料和侧线出料流程多股加料和侧线出料流程习题课习题课2化工原理电子教案化工原理电子教案/书目书目书目书目第四节第四节 二元连续精馏的分析与计算二元连续精馏的分析与计算八、精馏塔的热量衡算八、精馏塔的热量衡算九、填料精馏塔的填料层高
3、度九、填料精馏塔的填料层高度第五节第五节 其他精馏方式其他精馏方式一水蒸汽蒸馏一水蒸汽蒸馏二间歇精馏二间歇精馏三特殊精馏三特殊精馏四反应精馏四反应精馏第六节第六节 多元精馏多元精馏第七节第七节 吸取过程的塔板数吸取过程的塔板数第十章第十章 小结小结3化工原理电子教案化工原理电子教案/书目书目化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章第十章第十章 蒸馏蒸馏第一节第一节概述概述一、什么是蒸馏？一、什么是蒸馏？二、蒸馏在工业生产中的应用二、蒸馏在工业生产中的应用v获得高纯度产品；获得高纯度产品；v获得粗馏分。获得粗馏分。例如：例如：在酿酒业中饮料酒；在酿酒业中饮料酒；在在石石油油炼炼制制工工业业
4、中中，原原油油经经蒸蒸馏馏后制取汽油、煤油、柴油等产品；后制取汽油、煤油、柴油等产品；利利用用各各组组分分挥挥发发度度的的差差异异将将液液体体混混合合物物加以分别的单元操作称为蒸馏。加以分别的单元操作称为蒸馏。4化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章第一节第一节概述概述三、蒸馏的分类三、蒸馏的分类说明：画圈的就是本说明：画圈的就是本章要着重介绍的。章要着重介绍的。返回书目返回书目5化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章其次节其次节 二元物系的汽液相平衡二元物系的汽液相平衡二元物系汽液相平衡时，所涉及的变量有：二元物系汽液相平衡时，所涉及的变量有：温度温度t、压力、压力P、汽相组
5、成、汽相组成y、液相组成、液相组成x等等4个个。-独立变量只有独立变量只有2个，个，例如：例如：x(y)、P；x、t6化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章其次节其次节 二元物系的汽液相平衡二元物系的汽液相平衡 具具体体函函数数关关系系还还需需试试验验测测定。定。其其中中，志志向向物物系系的的函函数数关关系式较为成熟。系式较为成熟。7化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章其次节其次节 二元物系的汽液相平衡二元物系的汽液相平衡一、志向物系的汽液相平衡一、志向物系的汽液相平衡1、志向溶液、志向溶液 在全部浓度范围内都听从拉乌尔定律的溶液称为志向溶液。在全部浓度范围内都听从拉乌尔定律
6、的溶液称为志向溶液。在组分在组分A、B组成的理想溶液中，则有：组成的理想溶液中，则有：只有物性和结构相像，且分子大小也相近的物系才符合拉只有物性和结构相像，且分子大小也相近的物系才符合拉乌尔定律，如苯甲苯、甲醇乙醇、烃类同系物组成的溶乌尔定律，如苯甲苯、甲醇乙醇、烃类同系物组成的溶液等等。液等等。？8化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章一、志向物系的汽液相平衡一、志向物系的汽液相平衡2、志向物系的汽液相平衡关系：、志向物系的汽液相平衡关系：对志向物系，汽相满足：对志向物系，汽相满足：？9化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章一、志向物系的汽液相平衡一、志向物系的汽液相平衡志向
7、物系的志向物系的t-x（y）相图：）相图：杠杆原则：杠杆原则：力力 力臂力臂=常数常数即：液相量即：液相量 L1=汽相量汽相量 L2量量浓度差浓度差露点线确定在泡点线上方。露点线确定在泡点线上方。Why?Why?杠杆杠杆10化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章一、志向物系的汽液相平衡一、志向物系的汽液相平衡-相对挥发度相对挥发度 对志向物系，相对挥发度与温度关系对志向物系，相对挥发度与温度关系不大，可近似认为与温度无关。不大，可近似认为与温度无关。-志向物系的志向物系的x-y相平衡关系相平衡关系转下页转下页11化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章志向物系相平衡关系举例志向物
8、系相平衡关系举例 对志向物系，相对挥发度与温度关系对志向物系，相对挥发度与温度关系不大，可近似认为与温度无关。不大，可近似认为与温度无关。返回上页返回上页12化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章志向物系的志向物系的 x-y 相图：相图：因为因为y x 说明：说明：（2）越远离越远离1，也就愈，也就愈有利于蒸馏操作。有利于蒸馏操作。（1）相平衡曲线必落在对角）相平衡曲线必落在对角线的上方；线的上方；Why？011-越大，相平衡曲线偏越大，相平衡曲线偏离对角线愈远，表示达到汽离对角线愈远，表示达到汽液相平衡时汽、液两相组成液相平衡时汽、液两相组成的差异愈大。的差异愈大。大大 小小13化工
9、原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章3、挥发度、相对挥发度、挥发度、相对挥发度相对挥发度相对挥发度明显对志向溶液，有：明显对志向溶液，有：什么是挥发度？什么是挥发度？什么是相对挥发度？什么是相对挥发度？对于纯液体，可以用蒸汽压对于纯液体，可以用蒸汽压 p0 表示其挥发度表示其挥发度 对于混合液中的某一组分对于混合液中的某一组分i，挥发度挥发度 i 定义为定义为:明明显对显对志向溶液，依据拉志向溶液，依据拉乌乌尔尔定律有：定律有：14化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章3、挥发度、相对挥发度、挥发度、相对挥发度一般地，一般地，随总压上升而降低随总压上升而降低正丁烷与正己烷混合物在
10、不同压力下的汽液平衡图正丁烷与正己烷混合物在不同压力下的汽液平衡图志向物系，志向物系，与温度可近与温度可近似认为与温度无关。似认为与温度无关。回忆：回忆：影响影响 的的因素？因素？u体系体系u温度温度非志向物系，非志向物系，与温度有关。与温度有关。u压力压力不同体系不同体系 差别很大。差别很大。15化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章思索：若思索：若1，相图如何画？，相图如何画？能否用一般蒸馏方法提纯？能否用一般蒸馏方法提纯？1A、B的的挥发实挥发实力相同，即力相同，即yx，故不能用一般蒸故不能用一般蒸馏馏方法分方法分别别提提纯纯。16化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章二
11、非志向溶液的汽液相平衡二非志向溶液的汽液相平衡 分子间力的变更会分子间力的变更会引起溶液对拉乌尔定引起溶液对拉乌尔定律的偏差，其中氢健律的偏差，其中氢健的影响较大。水分子的影响较大。水分子中的氢键尤其强。中的氢键尤其强。非志向溶液：非志向溶液：与拉乌尔定律有偏差的溶液称为。与拉乌尔定律有偏差的溶液称为。1 1、正偏差溶液、正偏差溶液 17化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章二非志向溶液的汽液相平衡二非志向溶液的汽液相平衡t-xt-y极大正偏差溶液：极大正偏差溶液：有最低恒沸物有最低恒沸物 x0.895（摩尔分率）（摩尔分率）乙醇乙醇 水水 乙醇乙醇-水恒沸物水恒沸物 78.3 100
12、 78.1518化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章二非志向溶液的汽液相平衡二非志向溶液的汽液相平衡 2负偏差溶液负偏差溶液19化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章二非志向溶液的汽液相平衡二非志向溶液的汽液相平衡t-yt-x极大负偏差溶液：极大负偏差溶液：有最高恒沸物有最高恒沸物t-y20化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章二非志向溶液的汽液相平衡二非志向溶液的汽液相平衡非志向物系的相平衡关系方程仍可用式非志向物系的相平衡关系方程仍可用式但但 不再是常数。例如：不再是常数。例如：非志向物系的相平衡关系通常要由试验测定。非志向物系的相平衡关系通常要由试验测定。21化
13、工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章第三节第三节 蒸馏方式蒸馏方式一、简洁蒸馏一、简洁蒸馏1、流程及特点、流程及特点u间隙、不稳定间隙、不稳定 u分别程度不高分别程度不高 特点：特点：22化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章一、简洁蒸馏一、简洁蒸馏2简洁蒸馏的计算简洁蒸馏的计算(1)(1)宏观物料衡算：宏观物料衡算：杠杆杠杆-杠杆原则杠杆原则杠杆原则本质杠杆原则本质上就是物料衡上就是物料衡算关系。算关系。还需一个方程！还需一个方程！23化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章一、简洁蒸馏一、简洁蒸馏 经经微微分分时时间间段段d 后后，蒸蒸出出的的釜釜液液量为量为dW。对
14、对易易挥挥发发组组分分在在d 时时间间内内作作物物料料衡衡算，有：算，有：（2）微分物料衡算式：）微分物料衡算式：设某一时刻釜液量为设某一时刻釜液量为W，kmol，组成，组成为为x，与之平衡的汽相组成为，与之平衡的汽相组成为y。24化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章一、简洁蒸馏一、简洁蒸馏作业：作业：25化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章二、平衡蒸馏二、平衡蒸馏又称闪蒸又称闪蒸1、流程及特点、流程及特点u连续、稳定连续、稳定 u分别程度不高分别程度不高 特点：特点：26化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章二、平衡蒸馏二、平衡蒸馏3个未知数：个未知数：V（或（或
15、L）、）、yD、xW2平衡蒸馏的计算平衡蒸馏的计算总物料衡算：总物料衡算：27化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章二、平衡蒸馏二、平衡蒸馏思索：在操作压力、原料相同的条件下（思索：在操作压力、原料相同的条件下（F=W1，x1=xF)，若平衡，若平衡蒸馏的操作温度与简洁蒸馏的最终温度相同（蒸馏的操作温度与简洁蒸馏的最终温度相同（tt2）。则简洁蒸馏）。则简洁蒸馏与平衡蒸馏相比：与平衡蒸馏相比：分别效果孰好（比较分别效果孰好（比较xD、yD）？）？产品量孰大（比较产品量孰大（比较WD、V）？28化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章简：简：平：平：x1=xF答：由图上的得：简洁蒸
16、馏分别效果好；答：由图上的得：简洁蒸馏分别效果好；简简平平由杠杆原理作图得简洁蒸馏产量小，由杠杆原理作图得简洁蒸馏产量小，或如下或如下计算也可得此结论。计算也可得此结论。思索：在操作压力、原料相同的条件下（思索：在操作压力、原料相同的条件下（F=W1，x1=xF)，若平衡蒸馏的操作温，若平衡蒸馏的操作温度与简洁蒸馏的最终温度相同（度与简洁蒸馏的最终温度相同（tt2）。则简洁蒸馏与平衡蒸馏相比：）。则简洁蒸馏与平衡蒸馏相比：分别效果孰好（比较分别效果孰好（比较xD、yD）？）？产品量孰大（比较产品量孰大（比较WD、V）？29化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章 为什么利用多次简洁蒸馏或
17、多次平衡蒸馏为什么利用多次简洁蒸馏或多次平衡蒸馏操作实现物系的高纯度分别是不经济的操作实现物系的高纯度分别是不经济的?能耗大！能耗大！设备投资大！设备投资大！产品量小！产品量小！冷冷凝凝冷冷凝凝冷冷凝凝冷冷凝凝经过多经过多次简洁次简洁蒸馏，蒸馏，可得到可得到高纯度高纯度的的A经过多经过多次平衡次平衡蒸馏，蒸馏，可得到可得到高纯度高纯度的的A30化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章 那么，如何经济地将混合物进行高纯度的分别呢？那么，如何经济地将混合物进行高纯度的分别呢？请看下面这种分别方式。请看下面这种分别方式。31化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章三、平衡级和精馏原理三、
18、平衡级和精馏原理离开时，离开时，汽液两相达到了平衡汽液两相达到了平衡，1平衡级定义平衡级定义 又称接触级又称接触级 接触级接触级 x0 t0 L饱和液相饱和液相饱和汽相饱和汽相y0 T0 V要求要求T0 t0y V tx L tB At xyt-yt-xBT0t0Ay0 x0分别场所分别场所因为因为T0 t0，饱和汽相，饱和汽相传热给饱和液相，使传热给饱和液相，使A、B汽化，同时自身冷凝。汽化，同时自身冷凝。使使不平衡不平衡的汽液两相（汽相温度的汽液两相（汽相温度高、液相温度低）接触高、液相温度低）接触经过经过足够长时间足够长时间充分接触，充分接触，这个过程称为平衡级。这个过程称为平衡级。32
19、化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章三、平衡级和精馏原理三、平衡级和精馏原理 可见，经过一个平衡级后，易挥发组分可见，经过一个平衡级后，易挥发组分A从液相转移到从液相转移到了汽相，同时难挥发组分了汽相，同时难挥发组分B从汽相转移到了液相。即汽相从汽相转移到了液相。即汽相浓度得到提浓，而液相浓度得到减浓。而整个过程并不须浓度得到提浓，而液相浓度得到减浓。而整个过程并不须要外部供应能量。要外部供应能量。x0 t0 L饱和液相饱和液相y0 T0 V要求要求T0 t0y V tx L tB At xyt-yt-xBT0t0Ay0 x0分别场所分别场所33化工原理化工原理电子教案电子教案/第十
20、章第十章三、平衡级和精馏原理三、平衡级和精馏原理进料进料釜液釜液馏出液馏出液精精馏馏段段提提馏馏段段冷凝器冷凝器再沸器再沸器 精精馏馏是是利利用用回回流流手手段段、经经过过多多次次平平衡衡级级，使使物物系系实实现现高高纯纯度度分分别别的的操操作。作。2精馏原理及流程精馏原理及流程 平衡级平衡级平衡级平衡级平衡级平衡级汽相汽相汽相汽相液相液相液相液相高纯度高纯度A高纯度高纯度B返回书目返回书目34化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章第四节第四节二元连续精馏的分析与计算二元连续精馏的分析与计算D,xDW,xWF,xF计算项目：计算项目：塔顶（或塔底）产量和浓度塔顶（或塔底）产量和浓度塔内
21、物流量塔内物流量L、V、L、V 回流量回流量L0塔板数或填料层高度塔板数或填料层高度进料位置进料位置塔径塔径35化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章第四节第四节二元连续精馏的分析与计算二元连续精馏的分析与计算一、全塔物料衡算一、全塔物料衡算D,xDW,xWF,xF可解出两个变量。可解出两个变量。36化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章第四节第四节二元连续精馏的分析与计算二元连续精馏的分析与计算D,xDW,xWF,xF-若组分若组分A、B的摩的摩尔（或质量）汽化潜热尔（或质量）汽化潜热接近，则接近，则NA=NB。于是，。于是，精馏段（或提馏段）汽精馏段（或提馏段）汽（或液）流
22、率沿塔不变。（或液）流率沿塔不变。这样精馏段（或提馏这样精馏段（或提馏段）就可列出一个通用段）就可列出一个通用的物料衡算式。的物料衡算式。二、精、提馏段物料衡算二、精、提馏段物料衡算计算前提：计算前提：恒摩尔（或质量）流假定恒摩尔（或质量）流假定37化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章二、精、提馏段物料衡算二、精、提馏段物料衡算D,xDF,xFn1L1 1、精馏段操作线方程、精馏段操作线方程 -回流比回流比 -精馏段操作线方程精馏段操作线方程 -精馏段操作线方程精馏段操作线方程 泡点回流泡点回流（泡点回流）（泡点回流）38化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章1 1、精馏段操
23、作线方程、精馏段操作线方程D,xDF,xFn1LxDVVy1泡点回流泡点回流y1思索：如图，塔顶冷凝器为全凝器，那么思索：如图，塔顶冷凝器为全凝器，那么回流液浓度与回流液浓度与xD有何关系？有何关系？进全凝器的汽相浓度与离开第一块板浓度有进全凝器的汽相浓度与离开第一块板浓度有何关系？与何关系？与xD有何关系？有何关系？对全凝器作物料衡算，会得到什么结果？对全凝器作物料衡算，会得到什么结果？全凝器冷凝全凝器冷凝xD39化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章1 1、精馏段操作线方程、精馏段操作线方程nxn yn+1-精馏段操作线方程精馏段操作线方程 过点过点a（xD、xD）、斜率小于）、斜
24、率小于1的直线的直线操作点操作点40化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章1 1、精馏段操作线方程、精馏段操作线方程 操作线斜率大，意味着操作线斜率大，意味着经过一块理论板后，汽相经过一块理论板后，汽相的增浓程度变大，液相的的增浓程度变大，液相的减浓程度变大。故操作线减浓程度变大。故操作线斜率大对精馏段的分别是斜率大对精馏段的分别是有利的有利的。汽相汽相增浓增浓程度程度液相减浓液相减浓浓程度浓程度思索：操作线斜率大，对精馏是思索：操作线斜率大，对精馏是否有利？否有利？41化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章二、精、提馏段物料衡算二、精、提馏段物料衡算 2提馏段操作线方程提馏段
25、操作线方程物料衡算得：物料衡算得：-提馏段的操作线方程提馏段的操作线方程 42化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章2 2提馏段操作线方程提馏段操作线方程思索：如图，塔底为再沸器，那么思索：如图，塔底为再沸器，那么塔釜排出液浓度塔釜排出液浓度xM与与xW有何关系？有何关系？离开再沸器的汽相浓度离开再沸器的汽相浓度yW与进入塔底第一块板的与进入塔底第一块板的汽相浓度有何关系？汽相浓度有何关系？离开塔底第一块板的液相浓度与离开塔底第一块板的液相浓度与xM有何关系？有何关系？对再沸器作物料衡算，会得到什么结果？对再沸器作物料衡算，会得到什么结果？再沸器再沸器yWxM43化工原理化工原理电子教
26、案电子教案/第十章第十章2 2提馏段操作线方程提馏段操作线方程与精馏段类似，斜率与精馏段类似，斜率小，远离平衡线，塔小，远离平衡线，塔板的分别实力高，对板的分别实力高，对精馏有利。精馏有利。-提馏段的操作线方程提馏段的操作线方程 过过点点b（xW、xW）、斜率）、斜率1的直的直线线 44化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章-提馏段的操作线方程提馏段的操作线方程 问题问题1：L、V 如何计算？如何计算？问题问题2：与精馏段与精馏段L、V有何关系？有何关系？为了回答上述问题，需对进料进行探讨。为了回答上述问题，需对进料进行探讨。45化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章3 3、进
27、料热状况的影响及加料线方程、进料热状况的影响及加料线方程 46化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章3 3、进料热状况的影响及加料线方程、进料热状况的影响及加料线方程对加料板作总对加料板作总物料衡算物料衡算和和热量衡算热量衡算：47化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章3 3、进料热状况的影响及加料线方程、进料热状况的影响及加料线方程-进料热状况参数进料热状况参数 问题问题1：L、V 如何计算？如何计算？问题问题2：与精馏段与精馏段L、V有何关系？有何关系？48化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章五种进料状况：五种进料状况：49化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章
28、第十章3 3、进料热状况的影响及加料线方程、进料热状况的影响及加料线方程加料线方程加料线方程-q线方程线方程前面推前面推导导已得：已得：-q线方程线方程过点过点f（xF、xF）的直线）的直线d5d4d3d2d1q0q=00q150化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章3 3、进料热状况的影响及加料线方程、进料热状况的影响及加料线方程u影响到再沸器的热负荷影响到再沸器的热负荷进料热状况的影响：进料热状况的影响：u影响到提馏段传质推动力影响到提馏段传质推动力q越小，提馏段操作线越靠近平衡线。q越小，V越小。51化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章三、理论塔板数三、理论塔板数N的计
29、算的计算理论板数的求取方法：理论板数的求取方法：52化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章三、理论塔板数三、理论塔板数N的计算的计算 1、逐板法逐板法xDyN从第一块板起先，从第一块板起先，精馏段计算结束精馏段计算结束N1N1+1N1+2再沸器再沸器N-2N-153化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章三、理论塔板数三、理论塔板数N的计算的计算（1）作作出出精精、提提操操作作线、线、q线；线；2图解法图解法-麦卡勃麦卡勃-蒂列（蒂列（Mccabe-Thiele）法，简称）法，简称M-T法法（2）从从点点a起起先先在在平平衡衡线线和和精精馏馏段段操操作作线线之之间间画阶梯；画阶梯
30、；当梯级跨过点当梯级跨过点d时，时，就改在就改在平衡线和提馏段平衡线和提馏段操作线操作线之间画阶梯，直之间画阶梯，直至梯级跨过点至梯级跨过点b为止。为止。54化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章三、理论塔板数三、理论塔板数N的计算的计算注：注：u理论板数可以是非整数。理论板数可以是非整数。u要扣除再沸器。要扣除再沸器。（3）所所画画的的总总梯梯级级数数1(再再沸沸器器)理论塔板数；理论塔板数；跨跨过过点点d的的那那块块板板就就是是加加料料板板，其其上上的的梯梯级级数数为为精精馏馏段的理论塔板数。段的理论塔板数。理论板理论板11.8块块其中精馏段其中精馏段5.7块，块，提馏段板数提馏段
31、板数=11.8-5.7=6.1块，块，加料板在第加料板在第6块。块。梯级数共计梯级数共计12.8个个55化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章为什么一个梯级代表一块理论板？为什么一个梯级代表一块理论板？xDM-T法与逐板法本质上是相同的。法与逐板法本质上是相同的。56化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章D,xDW,xWF,xF最佳位置进料最佳位置进料M-T法：当梯级跨过点法：当梯级跨过点d时，就改在时，就改在平衡线和提馏段操作线平衡线和提馏段操作线之间画阶梯之间画阶梯精馏段计算结束精馏段计算结束逐板法：逐板法：回忆：回忆：Why?57化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第
32、十章D,xDW,xWF,xF非最佳位置进料与最佳进料的比较：非最佳位置进料与最佳进料的比较：如进料口下移如进料口下移3块板块板非最佳位置进料比最佳位置进料所需的理论板数多非最佳位置进料比最佳位置进料所需的理论板数多!留意：比较最佳位留意：比较最佳位置进料与非最佳位置进料与非最佳位置进料时的这段区置进料时的这段区域的梯级画法。域的梯级画法。58化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章D,xDW,xWF,xF非最佳位置进料与最佳进料的比较：非最佳位置进料与最佳进料的比较：如进料口上移如进料口上移1块板块板非最佳位置进料比最佳位置进料所需的理论板数多非最佳位置进料比最佳位置进料所需的理论板数多
33、!留意：比较最佳位留意：比较最佳位置进料与非最佳位置进料与非最佳位置进料时的这段区置进料时的这段区域的梯级画法。域的梯级画法。59化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章最佳位置进料最佳位置进料 由于最佳位置进料可以节约理论板数，故工业设由于最佳位置进料可以节约理论板数，故工业设计中都接受该进料方式进行设计。计中都接受该进料方式进行设计。但在实际生产中，不确定是在最佳位置进料下操但在实际生产中，不确定是在最佳位置进料下操作的。作的。为简洁起见，假如没有特殊说明，本教材为简洁起见，假如没有特殊说明，本教材中探讨的对象均属于最佳位置进料。中探讨的对象均属于最佳位置进料。作业：作业：60化工原
34、理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章四、塔板效率与实际塔板数四、塔板效率与实际塔板数nxn-1yn+1ynxn 实际塔板上，由于汽液接触时间不行能无限长，因此，离实际塔板上，由于汽液接触时间不行能无限长，因此，离开的汽液两相浓度不行能达到相平衡。一般用板效率表示实开的汽液两相浓度不行能达到相平衡。一般用板效率表示实际板与理论板的接近程度。际板与理论板的接近程度。61化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章四、塔板效率与实际塔板数四、塔板效率与实际塔板数nxn-1yn+1ynxn1单板效率单板效率EmV、EmL 也称默弗里（也称默弗里（Murphree）板效。其定义为：）板效。其定义为
35、：-汽相默弗里板效汽相默弗里板效 -液相默弗里板效液相默弗里板效 62化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章四、塔板效率与实际塔板数四、塔板效率与实际塔板数2全塔效率全塔效率E0 又称总板效率，其定义为：又称总板效率，其定义为：其值确定小于其值确定小于1，多数在，多数在0.50.7之间。之间。D,xDW,xWF,xF63化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章四、塔板效率与实际塔板数四、塔板效率与实际塔板数D,xDW,xWF,xFvE0与与Em数值上相等吗？数值上相等吗？_vE0大，则大，则Em确定大吗？确定大吗？v但反过来，但反过来，Em大，则大，则E0确定大吗？确定大吗？不确
36、定相等；不确定相等；确定确定 这是因为，板和板之间传质会相互影响，可这是因为，板和板之间传质会相互影响，可能存在着各种不利的操作现象，如漏液、雾沫能存在着各种不利的操作现象，如漏液、雾沫夹带、液泛等（详见第十一章）。夹带、液泛等（详见第十一章）。这是因为，全塔效率不仅和单板效率有关，这是因为，全塔效率不仅和单板效率有关，还和板间相互影响有关。还和板间相互影响有关。nxn-1yn+1ynxn不确定不确定思索：从下面几方面思索单板效率思索：从下面几方面思索单板效率Em与全塔效与全塔效率率E0有何关系？有何关系？64化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章四、塔板效率与实际塔板数四、塔板效率与
37、实际塔板数思索：影响塔板效率的因素？思索：影响塔板效率的因素？u流淌状况：汽、液相的流速流淌状况：汽、液相的流速u物物性性参参数数：主主要要为为汽汽液液两两相相的的物物性性如如密密度度、黏黏度度、表表面面张张力力、相相对对挥挥发度、扩散系数等；发度、扩散系数等；u塔塔板板结结构构参参数数：主主要要为为塔塔板板的的结结构构，如如塔塔板板型型式式、板板间间距距、板板上上开开孔孔和和排列状况等；排列状况等；u操作参数：温度、压力等。操作参数：温度、压力等。nxn-1yn+1ynxn与影响与影响HOG的因素相同的因素相同作业：作业：65化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章五、回流比的影响及选
38、用五、回流比的影响及选用为什么要探讨这个问题呢？为什么要探讨这个问题呢？v在前面介绍的计算中，是以已知回流比在前面介绍的计算中，是以已知回流比R为前提的。为前提的。因此，须要知道如何获得因此，须要知道如何获得R。vR=L/D，若，若R值取大些，意味着塔顶产量值取大些，意味着塔顶产量D小，从小，从经济上是不合算的。因此，希望经济上是不合算的。因此，希望R要小。但是，要小。但是，R最小是否有限制呢？最小是否有限制呢？66化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章五、回流比的影响及选用五、回流比的影响及选用志向物系志向物系D确定时，若确定时，若R，L，V ，V N 能源费能源费总费用总费用Rop
39、t 冷却剂、加热剂用量冷却剂、加热剂用量，设备费，设备费，能源费，能源费 总费用不总费用不确定小确定小 反之，若反之，若R，N，设备费，设备费，但是，但是，V，V，冷却剂、加热剂用，冷却剂、加热剂用量量，能源费，能源费，总费用也不确定小。，总费用也不确定小。因此，应有一个最适宜的因此，应有一个最适宜的Ropt，使总费用最小。使总费用最小。67化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章五、回流比的影响及选用五、回流比的影响及选用能源费能源费总费用总费用Ropt 1、如何确定、如何确定Ropt？一般依据生产阅历，取一般依据生产阅历，取2、什么是、什么是Rmin？68化工原理化工原理电子教案电子
40、教案/第十章第十章五、回流比的影响及选用五、回流比的影响及选用 为为完完成成某某一一分分别别任任务务，所所需需的的理理论论塔塔板板数数为为无无穷穷多多时时的的回回流流比比称称为最小回流比。为最小回流比。志向物系志向物系2、什么是、什么是Rmin？志向物系：志向物系：如图，四线交于如图，四线交于一点一点e（称为恒浓点（称为恒浓点或夹紧点）。即恒浓或夹紧点）。即恒浓点在进料板处。点在进料板处。恒浓区恒浓区恒浓点恒浓点69化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章五、回流比的影响及选用五、回流比的影响及选用志向物系志向物系 最小回流比只对设计型有意义。最小回流比只对设计型有意义。思索：当操作中选
41、用的回流比思索：当操作中选用的回流比比设计时的最小回流比还要小比设计时的最小回流比还要小时，塔能否操作？将出现什么时，塔能否操作？将出现什么现象？现象？塔能操作，只不过此时达不到塔能操作，只不过此时达不到指定的分别要求。指定的分别要求。70化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章五、回流比的影响及选用五、回流比的影响及选用理想物系理想物系如何求取如何求取Rmin？志向物系：如图志向物系：如图71化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章五、回流比的影响及选用五、回流比的影响及选用如何求取如何求取Rmin？非志向物系：如图非志向物系：如图yxeyxe恒浓区在恒浓区在精馏段精馏段 恒浓区
42、在恒浓区在提馏段提馏段 非志向物系非志向物系非志向物系非志向物系dd恒浓点恒浓点恒浓点恒浓点72化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章五、回流比的影响及选用五、回流比的影响及选用L=V3、全回流和最少理论板数全回流和最少理论板数NminFWRmin是是R的下限，那么的下限，那么R的上限呢？的上限呢？特点：特点：操作操作线线与与对对角角线线重合，重合，精、提操作精、提操作线线均均为为：，Nmin-全回流全回流理论板数最少理论板数最少L=V =L73化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章五、回流比的影响及选用五、回流比的影响及选用Nmin的求取方法：的求取方法：同同N的求解方法的求
43、解方法-逐板法、图解法逐板法、图解法（包括塔釜（包括塔釜）特殊地，对志向物系，逐板计算可得：特殊地，对志向物系，逐板计算可得：-芬斯克（芬斯克（Fenske）方程）方程 精馏段所需的最少理论板数精馏段所需的最少理论板数 74化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章习题课习题课公式：公式：全塔物料衡算全塔物料衡算 操作线方程操作线方程 相平衡关系相平衡关系理论塔板数理论塔板数N的计算的计算75化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章习题课习题课DxD=0.95W,xWFxF=0.45R=1.5Rmin=2.5设计型问题举例设计型问题举例【例例1】组成为组成为xF=0.45的原料以汽液
44、的原料以汽液混合状态进入精馏塔，其中汽液摩尔混合状态进入精馏塔，其中汽液摩尔比为比为1:2，塔顶，塔顶xD=0.95（以上均为摩（以上均为摩尔分率），塔顶易挥发组分回收率为尔分率），塔顶易挥发组分回收率为95%，回流比，回流比R=1.5Rmin，塔釜间接，塔釜间接蒸汽加热，相对挥发度蒸汽加热，相对挥发度=2.5。试求：。试求：（1）原料中汽相和液相组成；）原料中汽相和液相组成；（2）列出提馏段操作线方程。）列出提馏段操作线方程。汽液摩尔比为汽液摩尔比为1:276化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章设计型问题举例设计型问题举例汽液摩尔比为汽液摩尔比为1:2DxD=0.95W,xWFxF
45、=0.45R=1.5Rmin=2.5【解解】（1）原料中汽相和液相组成）原料中汽相和液相组成设原料中汽相组成为设原料中汽相组成为ye，液相组成为，液相组成为xe，则，则-物料衡算物料衡算-相平衡相平衡77化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章设计型问题举例设计型问题举例汽液摩尔比为汽液摩尔比为1:2DxD=0.95W,xWFxF=0.45R=1.5Rmin=2.5（2）列出提馏段操作线方程）列出提馏段操作线方程78化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章设计型问题举例设计型问题举例作业：作业：79化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章操作型定性分析举例操作型定性分析举例操
46、作条件包括：操作条件包括：u进料状况（进料状况（F、xF、q）u Ru操作压力操作压力Pu操作温度操作温度Tu冷凝器热负荷冷凝器热负荷Vu再沸器热负荷再沸器热负荷V uD、WD,xDW,xWF,xF习题课习题课80化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章操作型定性分析举例操作型定性分析举例【例例2】一一操操作作中中的的常常压压连连续续精精馏馏塔塔分分别别某某混混合合液液。现现保保持持回回流流液液量量和和进进料料状状况况（F、xF、q）不不变变，而而减减小小塔塔釜釜加加热热蒸汽量，试分析蒸汽量，试分析xD、xW如何变更？如何变更？快速分析法快速分析法作图作图+解除法解除法建议：建议：类似吸
47、取章，首先举荐运用类似吸取章，首先举荐运用“快速分析法快速分析法”；假如；假如此法不行，再运用此法不行，再运用“作图解除法作图解除法”。81化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章操作型定性分析举例操作型定性分析举例回流液量和进料状况（回流液量和进料状况（F、xF、q）不变，而）不变，而减小塔釜加热蒸汽量减小塔釜加热蒸汽量解法一：快速分析解法一：快速分析xD变大变大xW变大变大此法的依据是：此法的依据是：精馏段操作线斜率精馏段操作线斜率L/V越小，越靠近平衡线，越小，越靠近平衡线，对精馏分别越不利，会导致对精馏分别越不利，会导致xD变小；变小；提馏段操作线斜率提馏段操作线斜率L/V 越大
48、，越靠近平衡线，越大，越靠近平衡线，对精馏分别越不利，会导致对精馏分别越不利，会导致xW变大。变大。而而L L不变不变V 快速分析法快速分析法作图作图+解除法解除法82化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章操作型定性分析举例操作型定性分析举例 作作图图，得得N，与与N不不变变这这个前提相冲突。故假设不成立。个前提相冲突。故假设不成立。回流液量和进料状况（回流液量和进料状况（F、xF、q）不变，而）不变，而减小塔釜加热蒸汽量减小塔釜加热蒸汽量解法二：作图解法二：作图+解除法解除法假设假设xD不变不变、假设、假设xD变小变小快速分析法快速分析法作图作图+解除法解除法故故xD只能变大只能变大
49、83化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章操作型定性分析举例操作型定性分析举例回流液量和进料状况（回流液量和进料状况（F、xF、q）不变，而）不变，而减小塔釜加热蒸汽量减小塔釜加热蒸汽量解法二：作图解法二：作图+解除法解除法快速分析法快速分析法作图作图+解除法解除法 至至于于xW，也也用用作作图图解解除除法推知，只能变大。法推知，只能变大。84化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章操作型定性分析举例操作型定性分析举例快速分析法快速分析法作图作图+解除法解除法【练练习习】一一操操作作中中的的常常压压连连续续精精馏馏塔塔分分别别某某混混合合液液。现现保保持持塔塔顶顶馏馏出出液液量量
50、D、回回流流比比R、进进料料状状况况（F、xF、q）不不变变，而减小操作压力，试分析而减小操作压力，试分析xD、xW如何变更？如何变更？【解解】快速分析法：快速分析法：不能用不能用85化工原理化工原理电子教案电子教案/第十章第十章操作型定性分析举例操作型定性分析举例快速分析法快速分析法作图作图+解除法解除法【练练习习】一一操操作作中中的的常常压压连连续续精精馏馏塔塔分分别别某某混混合合液液。现现保保持持塔塔顶顶馏馏出出液液量量D、回回流流比比R、进进料料状状况况（F、xF、q）不不变变，而减小操作压力，试分析而减小操作压力，试分析xD、xW如何变更？如何变更？【解解】作图作图+解除法：解除法：