第五章蒸馏(应化)(化工传递过程)

第一节两组分溶液的汽-液平衡第二节简单蒸馏和平衡蒸馏第三节精馏原理和流程第四节两组分连续精馏计算第五节精馏装置的热量衡算第六节特殊蒸馏第五章蒸馏（Distillation）1概述一、蒸馏：利用液体混合物中各组分挥发性（沸点）的不同，将液体部分气化，从而使液体混合物达到分离的单元操作。

蒸馏是分离液体混合物的一种传质操作，是蒸发和冷凝两种单元操作的联合。其优点在于不需使用系统组分以外的其它溶剂,从而保证不会引入新的杂质。2概述常压简单蒸馏装置

易挥发组分(A)：沸点低的组分(轻组分)，在汽相中富集；难挥发组分(B)：沸点高的组分(重组分)，在液相中富集。3二、特点适用于各种浓度（液体）混合物的分离；通过蒸馏可以直接获得所需的产品；耗能较大。概述

1）石油炼制工业(原油汽油、煤油、柴油等）；2）石油化工工业（基本有机原料、石油裂解气等分离）；3）空气的分离（氧气、氮气的制备）；4概述四、分类压强：常压，减压，加压组分数目：双组分，多组分操作流程：间歇，连续操作方式：简单蒸馏，平衡蒸馏，精馏，特殊蒸馏

1）通过加热使混合物形成气、液两相共存体系，为相际传质提供必要的条件；2）各组分间挥发能力的差异足够大，以保证蒸馏过程的传质推动力。三、蒸馏过程的必要条件5

5.1.1相律和相组成5.1.2理想溶液的汽液平衡——拉乌尔定律5.1.3气液平衡相图5.1.4相对挥发度5.1.5双组分非理想溶液的平衡相图第一节两组分溶液的汽-液平衡6一、相律(PhaseRule)5.1.1相律和相组成

相律是研究相平衡的基本规律，它表示平衡物系中自由度数、相数及独立组分数间的关系。

F=C-φ+2式中F——自由度数

C——独立组分数

φ——相数2——表示外界只有温度和压强可以影响物系的平衡关系。7

两组分溶液的汽液平衡关系可用一定压强下的t～x（y），x～y函数关系或相图表示。5.1.1相律和相组成对双组份蒸馏体系8

二、相组成(PhaseComposition)A）摩尔分率B）质量分率C）换算关系D）混合分子量5.1.1相律和相组成挥发组分代表液相中易挥发和难和)1(xAxA-挥发组分代表气相中易挥发和难和)1(yAyA-95.1.2拉乌尔定律（Raoult’sLaw）理想溶液定义：溶液中同分子间的作用力与异分子间的作用力相等。如：甲醇与乙醇，苯和甲苯，二甲苯和对二甲苯

理想物系：液相为理想溶液，服从拉乌尔定律；气相为理想气体，服从道尔顿分压定律。对二元A、B：105.1.2拉乌尔定律（Raoult’sLaw）拉乌尔定律：当理想溶液的气液两相平衡时，溶液上方某一组分的分压与溶液中该组分的摩尔分率成正比。

p—溶液上方组分的平衡分压，Pa；po—纯组分的饱和蒸气压，由Antonie方程或手册查得；x—组分的（液相）摩尔分率。

〈通常略去下标，以x表示液相中易挥发组分摩尔分率，（1–x）表示难挥发组分摩尔分率，以y表示气相中易挥发组分摩尔分率，（1–y）表示难挥发组分摩尔分率〉。11上两式即为两组分理想物系的汽液平衡函数关系式，据此可求得一定压力下温度-组成（t-x或t-y）和气-液组成（x-y）关系。5.1.2拉乌尔定律（Raoult’sLaw）——泡点方程

——露点方程泡点：混合液开始沸腾时的温度。露点：混合汽开始冷凝时的温度。125.1.3气液平衡相图TX(Y)做t—x—y相图：

P一定135.1.3气液平衡相图一、t-x-y图——上曲线：平衡时汽相组成与温度的关系，称为汽相线或饱和蒸汽线或露点线；下曲线：平衡时液相组成与温度的关系，称为液相线或饱和液体线或泡点线；三个区域：液相区、过热蒸汽区、汽液共存区。

两条线,三个区域蒸馏分离操作必须在汽液两相共存区内进行！！！14二、x

-

y图d.加压对分离不利，但总压变化不大时，影响可忽略a.对角线为辅助线，平衡线总是位于对角线上方b.偏离越远，越易分离c.各点具有不同的温度5.1.3气液平衡相图

由于总压对x-y曲线影响不大，因此蒸馏中使用x-y图较t

-（x）y图方便。155.1.4挥发度与相对挥发度对于理想溶液则有：一、挥发度(Volatility)

表示组分由液相挥发到气相的难易程度。纯液体的挥发度是指该液体在一定温度下的饱和蒸气压P0。混合溶液中，各组分的挥发度定义为该组分在蒸气中的平衡分压和与之相平衡的液相中的摩尔分率之比，即：165.1.4相对挥发度二、相对挥发度（α）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。即：17理想溶液：双组分物系：yB=1-yA，xB=1-xA，代入上式得：理想气体：5.1.4相对挥发度略去下标

185.1.4相对挥发度汽液相平衡方程讨论：●α值的大小可判断混合溶液能否用普通蒸馏方法加以分离以及分离的难易程度。●汽液相平衡方程显示达到平衡时，组分的汽相组成和液相组成之间的相互关系，其受相对挥发度α影响。195.1.4相对挥发度●若>1，表示组分A较B容易挥发，y>x，且愈大，y比x大得愈多，即气相组成越高于液相组成，体系愈容易分离（在x-y图上平衡线愈远离对角线）。●若=1，即组分A、B挥发度相等，y=x，则不能用普通蒸馏方法分离（在x-y图上平衡线与对角线重合）。

α随t变化不大，可取平均值20

原料液一次加入蒸馏釜中，在恒定压力下加热至沸腾，使液体不断汽化，汽化后y＞

x，产生的蒸汽经冷凝后作为顶部产物。馏出液通常是按不同组成范围分罐收集。5.2.1简单蒸馏（SimpleDistillation）第二节简单蒸馏和平衡蒸馏简单蒸馏流程21第二节简单蒸馏和平衡蒸馏

简单蒸馏过程在相图上的表示：从液态组成为xF

开始：A（xF，t1）→B（第一个气泡产生，组成y2，最浓）→C（汽相y3，液相x3，且y3＞xF＞x3）→D（最后一滴液体，x4，最少）xF22第二节简单蒸馏和平衡蒸馏

简单蒸馏的特点：23

5.2.2平衡蒸馏（闪蒸）（FLASHDISTILLATION）第二节简单蒸馏和平衡蒸馏

原料经加压连续进入加热器至一定温度后，经节流阀骤然减压到规定压力，部分料液迅速汽化，汽液两相在分离器中分开，得到易挥发组分浓度较高的顶部产品与易挥发组分浓度较低的底部产品。加热器减压阀分离器原料底部产品冷凝器塔顶产品平衡蒸馏流程加压泵24第二节简单蒸馏和平衡蒸馏属连续操作，用于大批量生产且只需粗分的场合原料液一次部分汽化，塔顶与塔底产品呈平衡状态；平衡蒸馏为稳定连续过程，生产能力大，但也不能得到高纯产物，常用于物料的粗略分离。在石油炼制及石油裂解分离的过程中常使用多组分溶液的平衡蒸馏。平衡蒸馏（闪蒸）是原料从高压到低压瞬间汽化（闪蒸）进行轻组分和重组分的分离；25第二节简单蒸馏和平衡蒸馏平衡蒸馏的t-x-y图26第三节精馏原理和流程5.3.1精馏(Rectification)过程原理1、一次部分汽化

yD>xF>xwyD——加热原料液时产生的第一个气泡的组成。xw——原料全部气化后剩的最后一滴液体的组成。

一次部分气化：

y

yD，x

xW，故一次部分气化分离程度不高，需采用多次部分气化和冷凝，使得：

x

xW，y

yF。yD275.3.1精馏过程原理2、多次部分汽化和多次部分冷凝xF部分汽化y1部分冷凝……x1部分汽化……285.3.1精馏过程原理XFx1x2x3y3y2y1y1→y2→y3→1x1→x2→x3→0y1→y2→y3→1x1→x2→x3→029

气相中得到较纯的易挥发组分;液相中则得到较纯的难挥发组分。305.3.1精馏过程原理315.3.1精馏过程原理325.3.1精馏过程原理对加料以上，如x3和y1改进措施:把每釜的残液或蒸汽引回到前釜！—残液x3温度t3＜汽相y1温度t1

x3与y1接触，x3就可对y1起到部分冷凝作用，而省掉冷凝器，同时还能将x3的部分易挥发组分转移到y1汽相中。335.3.1精馏过程原理对加料以下，将每釜部分气化的蒸汽引入上釜如：这样，就可将各气相、液相的热量做到充分利用，但设备庞大。可用一个塔板代替一个釜，然后组成一个塔体——精馏塔。345.3.1精馏过程原理3、有回流的多次部分汽化和多次部分冷凝（精馏）对顶端的第一块板，液相来自于——产品的回流；对低端的最后一块板，气相来自于釜液加热。355.3.1精馏过程原理365.3.1精馏过程原理375.3.1精馏过程原理精馏：

精馏是将由挥发度不同的组分所组成的混合液，在精馏塔中同时多次地进行部分气化和部分冷凝，使其分离成几乎纯态组分的过程。385.3.2精馏传质机理引入——精馏XFx1x2x3y3y2y1对顶端的第一块板，液相来自于产品的回流；对低端的最后一块板，气相来自于釜液加热。引入——简单蒸馏395.3.2精馏传质机理1.装置及流程405.3.2精馏传质机理塔内气液的流动41

yn-1ynyn+1

xn-1

xn

xn+1塔板排序：从上到下编号1，2，3……n5.3.2精馏传质机理425.3.2精馏传质机理？？？？n435.3.2精馏传质机理2.塔板上的传质机理

？？？？y3x1液相被部分汽化汽相被部分冷凝——液相被减浓，——汽相被增浓，——传质∵温度：ty3＞tx1传热——以第二块板为例：即x2＜x1即y2＞y3445.3.2精馏传质机理可见，每块塔板上都同时发生传热、传质过程；汽相每上升一板，就被部分冷凝一次，使轻组分被增浓一次，愈到塔顶，轻组分浓度愈高；液相每下降一板，则被部分汽化一次，使轻组分被减浓一次，重组分增浓一次，愈到塔底，重组分愈浓；多块塔板则发生多次部分冷凝和多次部分汽化，分别在塔顶和塔底可得到含轻组分和重组分较高的产品。455.3.2精馏传质机理塔板上气液接触示意图46回流：提供精馏塔第一块板的液相。精馏的主要特点就是有回流！精馏段：使汽相浓度不断提高（增浓），以得到含轻组分较高的塔顶产品。提馏段：浓缩难挥发组分（减浓），以在塔底得到含重组分较高的产品。再沸器：提供精馏所需的热量，及供给必须的汽相（蒸汽）。塔板：为汽、液两相进行传热、传质的场所；汽相进行部分冷凝；液相进行部分气化；冷凝器：将塔顶蒸汽冷凝成液体，部分冷凝液作塔顶产品，其余作回流液返回塔顶。

475.3.2精馏传质机理——完成精馏必须的条件：①塔顶必须有产品的部分回流——提供液相；②塔底必须有再沸器（加热釜）——提供汽相；③塔板——提供汽液两相接触，并发生传热和传质的场所；④必须在塔中间加料。485.4两组分连续精馏计算1、确定产品的流量和组成2、确定精馏塔的理论板层数和适宜的加料位置3、确定塔高和塔径4、确定适宜的操作回流比5、计算冷凝器和再沸器热负荷，确定其类型和尺寸——设备计算计算主要内容：工艺计算491-精馏塔(FractionatingColumn)2-再沸器(Reboiler)3-冷凝器(Condenser)A-进料板(FeedTray)B-精馏段(RectifyingSection)C-提馏段(StrippingSection)ACB5.4两组分连续精馏计算505.4.1全塔物料衡算目的：通过全塔物料衡算可求得精馏产品的流量、组成和进料流量、组成间的关系。F----原料液流量,kmol/h;D----塔顶产品（馏出液）流量,kmol/h;W---塔底产品（釜残液）流量,kmol/h;xF---原料液中易挥发组分摩尔分率;xD---馏出液中易挥发组分摩尔分率;xW---釜残液中易挥发组分摩尔分率。总物料：轻组分：515.4.1全塔物料衡算塔顶——D/F在精馏计算中，分离程度除用两产品的摩尔分率表示外，有时还用回收率表示，即：塔顶易挥发组分回收率＝（DxD/FxF）×100%塔底难挥发组分回收率＝[W(1-xW)/F(1-xF)]×100%精馏计算的其他指标（采出率）：塔底——W/F525.4.1全塔物料衡算【例】将流量为5000kg/h的正戊烷-正己烷混合液在常压操作的连续精馏塔中分离。进料液中正戊烷的摩尔分数为0.4，要求馏出液与釜液中正戊烷的摩尔分数分别为0.95和0.05。试求馏出液、釜液的流量以及塔顶易挥发组分的回收率。解：将进料的质量流量换算为摩尔流量。正戊烷摩尔质量72kg/kmol，正己烷摩尔质量86kg/kmol进料的平均摩尔质量MF=0.4×72+0.6×86=80.4kg/kmol∴F=5000/80.4=62.2kmol/h535.4.1全塔物料衡算已知：xF=0.4，xD=0.95，xW=0.05馏出液流量为：釜液流量为：W=F－D=62.2－24.2=38.0kmol/h塔顶易挥发组分的回收率：545.4.2理论板及恒摩尔流假设5.4.2.1理论板的概念及恒摩尔流假定一、理论塔板

理论板不存在的原因：气液间接触面积和接触时间是有限的，难以达到平衡状态。理论板可作为衡量实际板分离效率的依据和标准。

理论塔板是指当汽液两相在其上进行接触时，离开该塔板的两相在传热、传质方面都达到了平衡，即汽液两相的温度相同、组成互呈平衡。55恒摩尔汽流：每层塔板上升的蒸汽的摩尔流量相等。精馏段:L1=L2=…=Ln=L=定值提馏段:L1’=L2’=…=Lm’=L’=定值

但L与L’不一定相等。精馏段:V1=V2=…=Vn=V=定值提馏段:V1’=V2’=…=Vm’=V’=定值

但V与V’不一定相等。恒摩尔液流：每层塔板下降的液体的摩尔流量相等。二、恒摩尔流假设5.4.2理论板及恒摩尔流假设56恒摩尔流满足恒摩尔流的条件

（1）各组分的气化潜热相等；（2）气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略；（3）塔设备保温良好，热损失可以忽略。恒摩尔汽流和恒摩尔液流的总称。5.4.2理论板及恒摩尔流假设575.4.2.2各塔段物料衡算——操作线方程一、精馏段物料衡算——精馏段操作线方程—回流比V=(R+1)D以精馏段的第n层塔板→塔顶作为衡算范围，则有：58

描述精馏段任一板(第n层板)的液相组成与自相邻的下一塔板(第n+1层)上升的蒸汽组成之间的关系。

当R,D,xD为一定值时，为一直线。其中，斜率为R/(R+1)，截距为xD/(R+1)。5.4.2.2各塔段物料衡算——操作线方程59二、提馏段物料衡算——提馏段操作线方程

以提馏段第m层塔板→塔底作为衡算范围，则有：5.4.2.2各塔段物料衡算——操作线方程60

与对角线交点（xW，xW）,截距－Wxw/(L′－W)。

表示提馏段内自第m层板下降液体组成x΄m与其相邻的下层板（第m+1层）上升蒸气组成y΄m+1之间的关系，呈线性关系。5.4.2.2各塔段物料衡算——操作线方程？61

L´不仅与L有关，还与进料量F和进料热状况有关。5.4.2.2各塔段物料衡算——操作线方程62(1)冷液tF<ts(2)饱和液体（泡点进料）tF＝ts(3)气液混合ts<tF<td(4)饱和蒸汽（露点进料）tF＝td(5)过热蒸汽tF>td5.4.2.3进料热状态的影响原料液的五种热状况：原料液的热状况影响到进料板上上升蒸气量及下降液体量。63一、进料热状态5.4.2.3进料热状态的影响FLV’L’V（1）冷液进料（2）泡点进料FLV’L’V645.4.2.3进料热状态的影响FqF(1-q)FLV’L’V（3）汽液混合进料设：q为进料的液相分率655.4.2.3进料热状态的影响FLV’L’V（5）过热蒸汽进料FLV’L’V（4）饱和蒸汽进料66二、进料板的物料衡算和热量衡算5.4.2.3进料热状态的影响=q675.4.2.3进料热状态的影响式中：q——进料热状况参数rm:进料的平均气化潜热，KJ/kmol；ts:进料泡点温度CPm:进料的平均比热，KJ/（kmol.℃）；tF:进料温度所以：将精馏段与提馏段关联起来其中饱和液体所占分率为q，饱和蒸汽所占分率为（1－q）。685.4.2.3进料热状态的影响提馏段操作线方程的另一种形式：又：69三、进料方程（q线方程）5.4.2.3进料热状态的影响——q线方程联立（1）和（2），即得：70q线：过点e(xF,xF)做斜率为q/(q-1)的直线，过精馏段操作线与提馏段操作线的交点d！（1）q线的做法5.4.2.3进料热状态的影响715.4.2.3进料热状态的影响（2）进料热状况对q线及操作线的影响725.4.2.3进料热状态的影响

冷液体进料，q>1，——第一象限泡点进料，q=1,——垂直线汽液混合物进料；0<q<1,——第二象限饱和蒸汽进料，q=0,——水平线过热蒸汽进料，q<0,——第三象限不同进料热状态下的q线图规律：进料愈冷，按顺时针方向，q线愈向对角线靠拢！735.4.2.3进料热状态的影响精馏段、提馏段和进料q线方程的图示745.4.2.3进料热状态的影响提馏段操作线的另一种作图法：1）先做精馏段操作线aby=x=xD（对角线上a点）xD/R+1截距（b点）755.4.2.3进料热状态的影响2）再做q线y=x=xF（对角线上e点）q/q-1，斜率（ef线）q线与精馏段操作线交于d点。765.4.2.3进料热状态的影响3）再做提馏段操作线cdy=x=xW（对角线上c点）连接cd，OK！775.4.2.4理论板数的求法【例一】用一精馏塔分离二元液体混合物，进料量为100kmol/h，易挥发组分xF=0.5，泡点进料，得塔顶产品xD=0.9，塔底釜液xW=0.05（皆为摩尔分率），操作回流比R=1.61，该物系平均相对挥发度α=2.25，塔顶为全凝器，求：（1）塔顶和塔底的产品量（kmol/h）；（2）第一块塔板下降的液体组成x1为多少；（3）写出提馏段操作线方程。785.4.2.4理论板数的求法解：（1）塔顶和塔底的产品量（kmol/h）；

F=D+W=100（1）

两式联立求解得W=47.06kmol/hD=52.94kmol/h

（2）（2）第一块塔板下降的液体组成x1（塔顶为全凝器）

795.4.2.4理论板数的求法（3）提馏段操作线方程；

则：

W=47.06kmol/h805.4.2.4理论板数（NT）的求法设精馏操作为：全凝器、间接蒸汽加热，泡点回流。已知：xF、xD、xW、q、R、α，利用相平衡原理和操作线方程可确定精馏塔的理论塔板数。其方法有：逐板计算法图解法。81

(平衡关系)一、逐板计算法（操作关系）

……（1）精馏段5.4.2.4理论板数的求法82第n块为加料板,精馏段层数为(n-1)(两操作线交点之液相组成，饱和液体进料为xF)（2）提馏段……提馏段层数为(m-1)，再沸器相当于一块理论板5.4.2.4理论板数的求法精馏塔共需理论塔板m+n-1块。83p253例5-6xyabcdefxwxFxDx1y112345768二、图解法(M-T法)(3)绘直角梯级(1)做平衡线和对角线(2)做操作线(4)跨过点d的为进料板,总板数为n-1(不包括再沸器)。5.4.2.4理论板数的求法845.4.2.4理论板数的求法【例】用一常压操作的连续精馏塔分离含苯为0.44（摩尔分率，下同）的苯－甲苯混合液，要求塔顶产品中含苯不低于0.975，塔底产品中含苯不高于0.0235。操作回流比为3.5。试用图解法求以下两种进料情况时的理论板层数及加料板位置。（1）原料液为20℃的冷液体；（2）气液混合物q等于1/3。已知数据如下：操作条件下苯的汽化热为389kJ/kg；甲苯的汽化热为360kJ/kg。855.4.2.4理论板数的求法解：（1）20℃的冷液进料绘制平衡线与对角线，确定：做精馏段操作线做q线865.4.2.4理论板数的求法做提馏段操作线875.4.2.4理论板数的求法从a点开始画梯级885.4.2.4理论板数的求法（2）气液混合物进料895.4.2.4理论板数的求法适宜的进料位置的确定：跨过交点的阶梯即代表适宜的加料板的位置905.4.3.1全回流和最小理论板数5.4.3回流比的影响及选择这时:

D＝0，F＝0，W=0

塔顶上升的蒸汽冷凝后全部回流至塔内称为全回流。是回流比的最大值。91b.逐板计算法Nmin的求法:a.图解法5.4.3回流比的影响及选择yxwxDx没有进料、没有产品操作线与对角线重合理论板数最少（Nmin）特点操作线为yn+1=xn。92芬斯克（Fenske）公式5.4.3.1全回流和最小理论板数Nmin为全回流时所需的最少理论板数（不包括再沸器）。为全塔平均相对挥发度935.4.3.2最小回流比Rmin

在d点上下各板（进料板上下区域）气液两相组成基本不变化，即无增浓作用，点d称为夹紧点。该区域称为恒浓区（或夹紧区）。

xD

xq

xFedyq回流比减小，两操作线向平衡线移动，达到指定分离程度所需的理论塔板数增多，当两操作线的交点位于平衡线上时，则需要无穷多的阶梯才能达到d点。相应的回流比称为最小回流比。以Rmin表示。对于一定的分离要求，Rmin是回流比的最小值。945.4.3.2最小回流比Rmin

最小回流比Rmin的求法——作图法或解析法

(1)作图法

xD

xq

xFeda对于正常曲线（如图），设d点坐标为(xq，yq)，则由精馏段的斜率可知：955.4.3.2最小回流比Rmin对于正常曲线，在最小回流比下，q点在平衡线上，则由平衡方程得：(2)解析法965.4.3.2最小回流比Rmin泡点进料时，xq=xF，则饱和蒸汽进料时，yq=yF，则对某些进料状态，上式可进一步简化。975.4.3.3适宜回流比1、适宜回流比的范围

精馏过程的经济性主要取决于操作费用和设备费用。回流比是影响精馏过程经济性的一个重要指标。Rmin<R<R∞985.4.3.3适宜回流比2、适宜回流比的选择

操作费用：设备费用(塔板数)：加热蒸汽和冷却水：R增大时需消耗较多的加热蒸汽和冷却水，操作费用相应增加。V=(R+1)DV΄=V-(1-q)F当为Rmin时，塔板数无穷大，设备费无穷大；R继续增大时，塔板数缓慢减少，但上升的蒸汽量增加，从而使得设备的尺寸增大，即当R增加到一定值时，设备费又上升。995.4.3.3适宜回流比

总费用是操作费用与设备费用之和，其最小值所对应的回流比即为适宜的回流比，常称为操作回流比。RminRR费用总费用操作费用设备费用适宜回流比的确定R适宜=（1.1~2）Rmin

对于难分离的物系，R应取得更大些。100一、吉利兰图(Gilliland)5.4.4简捷法求理论板数适用于初步设计不适于非理想物系N和Nmin不包括再沸器二、计算理论板数的方法1．算出Rmin，并选择R。2．用芬斯克方程算出Nmin。3．算出，查吉利兰图，得到再求出N。101一、塔高的计算1、单板效率EM（Murphree）5.4.5塔高和塔径的计算通过实验测定1022、全塔效率ET3、塔高的计算二、塔径的计算5.4.5塔高和塔径的计算理论塔板数NT与实际塔板数Np之比称为塔板效率。影响全塔效率的因素：传质系数、传质推动力、传质面积、接触时间、物料特性等。一般用经验公式估算，或采用生产经验数据。

1035.4.5塔高和塔径的计算[例]常压精馏塔分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热，平均相对挥发度为2.47，饱和蒸汽进料。已知进料量为150kmol/h，进料组成为0.4（摩尔分率），回流比为4，塔顶馏出液中苯的回收率为0.97，塔釜采出液中甲苯的回收率为0.95。试求：（1）塔顶馏出液及塔釜采出液组成；（2）精馏段操作线方程；（3）提馏段操作线方程；（4）回流比与最小回流比的比值；（5）若全回流操作时，塔顶第一块塔板的气相默弗里板效率为0.6，全凝器液相组成为0.98，求由塔顶第二块板上升的气相组成。1045.4.5塔高和塔径的计算解：（1）塔顶馏出液及塔釜采出液组成；

（a）

F=D+W=150（c）

联立（a）、（b）、（c）和（d）求解得：

W=87.3kmol/h，D=62.7kmol/hxW=0.0206，xD=0.928

由

（b）（d）1055.4.5塔高和塔径的计算（2）精馏段操作线方程；

（3）提馏段操作线方程；

饱和蒸气进料，故q=0

，

则

1065.4.5塔高和塔径的计算（4）回流比与最小回流比的比值；

q=0，

由

，1075.4.5塔高和塔径的计算（5）求由塔顶第二块板上升的气相组成。

，

而

全回流时，

，代入上式可得：108第六节特殊蒸馏5.6.1恒沸精馏5.6.2萃取精馏109第六节特殊蒸馏

一般的精馏操作是以液体混合物中各组分的挥发度不同为依据的。但若溶液中两组分的挥发度非常接近，为完成一定分离任务所需塔板层数就非常多，故经济上不合理或在操作上难于实现。又若待分离的为恒沸液，则根本不能用普通的精馏方法实现分离。上述二种情况可采用恒沸精馏或萃取精馏来处理。这两种特殊精馏的基本原理都是在混合液中加入第三组分，以提高各组分间相对挥发度的差别，使其得以分离。——引入：1105.6.1恒沸精馏

对于具有恒沸点的非理想溶液，通过加入质量分离剂即挟带剂与原溶液其中一个或几个组分形成更低沸点的恒沸物，从而使原溶液易于采用蒸馏进行分离的方法，称之为恒沸精馏。目的：分离具有恒沸点或挥发度很接近的物系。原理：在两组分溶液中加入第三组分（挟带剂），以改变原溶液的非理想性或提高相对挥发度。

挟带剂与原料液中的一个或两个组分形成新的恒沸液，其沸点较组分或原恒沸液低得多。111

组成二元:0.894:0.106三元:0.554:0.230:0.226

（苯:醇:水）

沸点乙醇:78.3℃二元:78.15℃三元:64.6℃例：乙醇-水的分离，以苯为挟带剂5.6.2恒沸精馏112乙醇-水的分离工艺流程5.6.2恒沸精馏原料液与苯进入恒沸精馏塔1中，由于常压下此三元恒沸液的恒沸点为64.6℃，故