化工原理 蒸馏

化工原理蒸馏第1页，课件共140页，创作于2023年2月

二、蒸馏过程的分类

蒸馏过程可按蒸馏方式、连续性、以及组分数多少等进行分类。

按蒸馏方式分：简单蒸馏、平衡蒸馏（闪蒸）、

精馏、特殊精馏按操作压力分：常压蒸馏、真空蒸馏、加压蒸馏按操作方式分：连续蒸馏、间歇蒸馏按被分离的混合物性质分：双组分蒸馏、多组分蒸馏

*连续精馏是液体混合物分离中首选分离方法。*本章讨论前提常压双组分连续精馏.第2页，课件共140页，创作于2023年2月精馏应用极其广泛原因?

不加入新的组分挥发度差异广泛存在汽液平衡和分开很容易实现挥发度相差很大蒸馏挥发度相差适中精馏挥发度相差很小特种精馏挥发度如何描述?因此本章首先要讲平衡关系第3页，课件共140页，创作于2023年2月三、蒸馏操作费用与操作压强

蒸馏操作费用主要是加热和冷凝的费用，与加热和冷凝的温度有关。而加热和冷凝的温度均与操作压强有关，故工业蒸馏对操作压强应进行适当的选择。

*真空蒸馏使沸点降低，可避免使用高温载热体。*加压蒸馏使冷凝温度提高，可避免使用冷冻剂。四、本章重点：

1、连续精馏过程的基本原理及过程描述的基本方法

2、二元精馏过程的设计以及精馏过程的操作分析与诊断

3、精馏过程的塔设备（板式塔）第4页，课件共140页，创作于2023年2月连续精馏装置组成

全凝器

回流罐

塔顶产品原料塔

塔釜产品再沸器

再沸器第5页，课件共140页，创作于2023年2月6-2双组分溶液的汽液相平衡一、气液相平衡

经长时间接触，当每个组分的分子从液相逸出与气相返回的速度相同，或达到动平衡时，即该过程达到了相平衡。

平衡时气液两相的组成之间的关系称为相平衡关系。它取决于体系的热力学性质，是蒸馏过程的热力学基础和基本依据。第6页，课件共140页，创作于2023年2月汽液平衡关系的描述：用图来表示(等温图和等压图)

用相对挥发度来表示用相平衡常数来表示用表表示用方程式表示各适用于什么情况?平衡关系哪里来?

查书、实验、预测第7页，课件共140页，创作于2023年2月二、溶液的蒸气压与拉乌尔定律1、溶液的蒸气压饱和蒸气压纯液体A的饱和蒸气压pA0

（可由实验测定或经验式计算得）双组分溶液中A组分的蒸气压pA

（不同的溶液中A、B两组分彼此对蒸气压的影响不同）2、汽液两相共存时的自由度

根据相律，

F=N-Φ+2（N为独立组分数，Φ为相数）汽液两相平衡物系：

N=2，Φ=2，故物系的自由度F为2。第8页，课件共140页，创作于2023年2月

平衡物系涉及的参数为:

温度t

压强P

(常压蒸馏为定值)

气液两相的组成xA、xB、yA、yB*1对于双组分物系，一相中某一组分的摩尔分数确定后，另一组分的摩尔分数也随之而定，液相或气相组成均可用单参数表示。即

xA、yA*2因物系的自由度为F=2，温度、压强与气液两相的组成三者中任意规定两个，则物系的状态将被唯一地确定，余下参数已不能任意选择。第9页，课件共140页，创作于2023年2月

因此，当压强一定时，双组分平衡物系必存在：**液相（或气相）组成与温度间的一一对应关系（t—xt—y）；**气液相组成之间的一一对应关系（y—x）。

研究气液相平衡关系就是对上述两个关系进行定量的描述。3、理想溶液与拉乌尔定律

理想溶液：

分子间引力不因混合而有所变化，即无热效应、无容积效应非理想溶液：第10页，课件共140页，创作于2023年2月拉乌尔定律：对于双组分理想溶液，在一定温度下，汽相中任一组分的分压等于此纯组分在该温度下的蒸气压乘以它在溶液中的摩尔分数。

即：

pA=pA0xA

pB=pB0xB=pB0（1-xA）式中pA、pB—溶液上方组分A、B的蒸气压，Kpa；

pA0、pB0—纯组分A、B的蒸气压，Kpa；

xA、xB—溶液中组分A、B的摩尔分数。**对于非理想溶液，汽液相平衡关系可由实验测定。第11页，课件共140页，创作于2023年2月三、温度组成图（t—x、t—y关系）(等压图)

在一定压力下（且总压不高时），溶液的温度随组成而变。对于理想溶液，t—x、t—y数据可由拉乌尔定律、道尔顿分压定律推导出t—x、t—y数据计算式。即

p-pB0pA0xA

xA=———yA=———pA0-pB0P

对于理想溶液，用数据作图与实验测定结果完全相符。对于非理想溶液，t—x、t—y数据通常由实验测定。温度组成图可用于对过程的定性分析。第12页，课件共140页，创作于2023年2月例：总压为101.3kPa下，苯与甲苯混合液的t—x、t—y图

tt—y

t—x①汽相区t—y汽相线以上区域②露点t—y线又称为露点曲线xx或y③汽液共存区t—x线与t—y线之间区域④泡点t—x线又称为泡点曲线⑤液相区t—x液相线以下区域**由t—x—y图可知，双元理想溶液与纯液体的区别：

①双元理想溶液的沸点不是一个定值，而是一个范围；②双元理想溶液组成一定时，泡点与露点不相等。第13页，课件共140页，创作于2023年2月三个区沸点(boilingpoint)泡点(bubblepoint)露点(dewpoint)相平衡时：如何由xA求T?用泡点线.

如何由xA求yA?用泡点线和露点线如何由yA求T?用露点线.第14页，课件共140页，创作于2023年2月四、汽液相平衡图（y—x图）

pA0xA

yA=———P或yA=KxA

其中K称为相平衡常数，且K=pA0/P。

当总压不变时K随温度而变。汽液相平衡关系可用于对过程的定量解析。汽液相平衡关系可用y—x图表示，y—x图可根据平衡数据直接绘制。以下为苯—甲苯混合液的x—y图：

第15页，课件共140页，创作于2023年2月

*1

y—x线与对角线（y=x）的关系

*2

总压对y—x线的影响总压变化不大时，可忽略P对y—x线的影响（变化达30%时，影响小于2%）总压变化大于一倍时，P对y—x线的影响不能忽略当总压低于两纯组分的临界压强时，蒸馏可在全含量范围内操作

*3

P对t—x、t—y线的影响不能忽略第16页，课件共140页，创作于2023年2月五、挥发度与相对挥发度

挥发度v对于纯溶液，v=p0

对于混合溶液中某一组分，vi=pi/xi

对于理想溶液，vA=pA0vB=pB0

相对挥发度α：溶液中两组分挥发度之比

vApA/xA

pA0α=———=———=———vBpB/xB

pB0

原则上α是温度的函数，但pA0/

pB0比值与温度关系较小，通常在操作温度范围内取一平均值。第17页，课件共140页，创作于2023年2月根据拉乌尔定律和道尔顿分压定律

yAxBy（1-x）

α=———=————yBxAx（1-y）即

αxy=——————1+（α-1）x

该式称为相平衡方程。＊α取值方法

＊已知α时可根据上式确定y—x平衡关系。若α=1，则yA=xA，此时不能用蒸馏方法分离该混合物。若α>1，则yA>xA，此时可以用蒸馏方法分离该混合物。第18页，课件共140页，创作于2023年2月六、双组分非理想溶液1、具有正偏差的非理想溶液fAB<fAA、fBB

（苯-乙醇，乙醇-水系统）

溶液的平衡分压较理想溶液低，当偏差达到一定程度时，具有最低恒沸点。2、具有负偏差的非理想溶液fAB>fAA、fBB（氯仿-丙酮系统）溶液的平衡分压较理想溶液高，当偏差达到一定程度时，具有最高恒沸点。*1具有恒沸点的溶液用一般蒸馏方法最多达到恒沸组成，就不能再进一步分离。*2当总压改变时，t—x—y图线不仅上下移动，形状也可能发生变化，即可以改变恒沸组成。*3非理想溶液不一定都有恒沸点。*4溶液的恒沸点数据可从手册上查得。第19页，课件共140页，创作于2023年2月汽液平衡关系的描述：

用图来表示

1、（t—x、t—y）图

2、y—x图用方程式表示

1、拉乌尔定律

2、用相平衡常数来表示

3、用相对挥发度来表示各适用于什么情况?平衡关系哪里来?查书、实验、预测第20页，课件共140页，创作于2023年2月6—3蒸馏与精馏原理一、简单蒸馏Simpledistillation

过程及原理第21页，课件共140页，创作于2023年2月特点：

间歇操作，产品浓度随时间而变，只能达到有限程度的提浓

请在等压图上描述简单蒸馏过程。过程计算：求某一瞬间气、液相组成及馏出液的平均组成第22页，课件共140页，创作于2023年2月1、求某一瞬间气、液相组成

由物料衡算得某一瞬间气、液相组成关系为

Wx=ydW+（W-dW）（x-dx）

W—某一瞬间蒸馏釜中的液体量，随时间而变，由初态

W1—终态W2；

x—某一瞬间蒸馏釜中液体的组成，由初态x1—终态x2；

y—某一瞬间蒸馏釜蒸出的气相组成，随时间而变。略去二阶无穷小量，上式写为：dW/W=dx/（y-x）积分得：

W1dxln——=∫————W2

（y-x）

y=f（x）

第23页，课件共140页，创作于2023年2月若为理想液体

αxy=——————1+（α-1）x

W11x11-x2

则ln——=——{ln—+αln———}W2α-1x21-x1

当已知W1、W2

、x1、x2

中三个量时，即可根据上式求出另一未知量。

第24页，课件共140页，创作于2023年2月

2、馏出液的平均组成对全过程易挥发组分物料衡算式：

y平均（W1-W2）=W1x1-W2x2

故

W2

y平均=x1+———（x1-x2

）

W1-W2

y平均

——冷凝液（塔顶产品）的平均浓度。

第25页，课件共140页，创作于2023年2月二、平衡蒸馏

Equilibriumdistillation

过程及原理：特点：

连续操作、产品浓度不随时间而变且满足相平衡方程式、只能达到有限程度的提浓过程计算：求：气、液相组成。

气、液相组成根据物料衡算式、热量衡算式及相平衡方程式求取。

（P80）

请在等压图上描述闪蒸过程。第26页，课件共140页，创作于2023年2月三、精馏

1、原理多次部分汽化、部分冷凝如何实现多次部分汽化、部分冷凝？第27页，课件共140页，创作于2023年2月2、分类连续精馏、间歇精馏3、连续精馏流程

①装置组成全凝器回流罐

塔顶产品原料塔

再沸器塔釜产品

第28页，课件共140页，创作于2023年2月②各部分的作用塔顶：冷凝器、回流罐塔——塔身：加料板、精馏段、提馏段塔底：再沸器

③连续、稳定操作的必要条件塔顶回流液塔底上升蒸汽第29页，课件共140页，创作于2023年2月小结：

1、简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏

原理、特点、用于什么情况、区别

2、精馏原理(为什么这么做)3、精馏用何设备实现(塔)第30页，课件共140页，创作于2023年2月6—4双组分连续精馏塔计算精馏设计计算

给出原料的量和组成提出产品的质量要求(收率要求)设计内容(理论板数,回流比)

塔板数：高度直径：粗细回流比R：能耗即已知：料液组成xF、料液量F、产品组成xD

求：产品量D、釜液量W、塔板数、塔高、塔径第31页，课件共140页，创作于2023年2月

一、全塔物料衡算

①物料衡算式VDF=D+WLFxF=DxD+WxWF②易挥发组分的回收率

DxDV’η=———×100%L’WFxF

第32页，课件共140页，创作于2023年2月难挥发组分的回收率

W（1-xW）

η=—————×100%F（1-xF）

③回流量L

(对塔顶冷凝器作物料衡算)

L/D=RR回流比

L+D=VV上升蒸汽量

**料液处理量一定时，L↑，即R↑，xD↑；

**料液处理量一定时，L↑，并不意味D↓，而是意味着V的增加，即加热速率、冷凝速率要增加，能耗大。第33页，课件共140页，创作于2023年2月全塔物料衡算

确定整个精馏系统进出物料量及浓度之间的关系。完成分离任务对塔的要求如何确定？

经每块塔板浓度变化情况及相互关系塔板上------相平衡关系塔板间------物料衡算

第34页，课件共140页，创作于2023年2月二、理论板与恒摩尔流假说

1、理论板ynxn-1

板上传递过程的特征方程：物料衡算式Vyn+1+Lxn-1=Vyn+Lxn

相平衡方程yn=f（xn）xnyn+1

2、恒摩尔流假说

a、恒摩尔汽化：精馏段V1=V2=…=V=定值

提馏段V1`=V2`=…=V`=定值

b、恒摩尔溢流：精馏段L1=L2=…=L=定值

提馏段L1`=L2`=…=L`=定值以上假设成立条件：①各组分摩尔汽化焓相等②汽、液相接触时因温度不同而交换的显热忽略③热损失忽略第35页，课件共140页，创作于2023年2月三、操作线方程（y—x操作关系）

1、精馏段

对精馏段中某一塔板（第n+1块）至塔顶作物料衡算

V=L+DVyn+1=Lxn+DxD

LDyn+1=——xn+——xD

L+DL+D

R1yn+1=——xn+——xD

R+1R+1

*当D一定时，L、V取决于回流比RxD

*已知xD、R，即可作出精馏段操作线：

过点（xD、xD），斜率为R/（R+1）

第36页，课件共140页，创作于2023年2月2、提馏段

对提馏段中某一塔板（第m块）至塔底作物料衡算

L`=V`+WL`xm=V`ym+1+WxW

L`Wym+1=——--xm-———xW

L`-WL`-W

xW*提馏段操作线过点（xW、xW）*提馏段操作线要根据进料状况定第37页，课件共140页，创作于2023年2月3、进料热状况的影响V

①物料衡算F+V`+L=V+L`V–V`=F-（L`–L）L②热量衡算FFhf+V`H+Lh=VH+L`hV`H——蒸汽的摩尔焓，kJ/kmol；

h——液体的摩尔焓，kJ/kmol；L`hf——料液的的摩尔焓，kJ/kmol。第38页，课件共140页，创作于2023年2月③进料状况参数q

定义：加料中饱和液体所占的分率

L`–LH–hf

q=———=———FH-h

即L`=L+qFV`=V-（1-q）F

因此，提馏段操作线方程可改写为：

L+qFWym+1=————xm-————xW

L+qF-WL+qF–W第39页，课件共140页，创作于2023年2月④五种进料热状况q的值：⑴冷液进料q>1V<V`L`>F+L

*⑵饱和液体进料q=1V=V`L`=F+L

⑶汽液混合物进料0<q<1⑷饱和蒸汽进料q=0V=V`+FL`=L⑸过热蒸汽进料q<0V>V`+FL`<L

第40页，课件共140页，创作于2023年2月4、q线方程（进料方程）

q线方程为：精馏段操作线与提馏段操作线交点轨迹的方程。

d为两操作线的交点，即有

Vyq=Lxq+DxD

L`xq=V`yq+WxW整理上式并将式dL`=L+qF及V`=V-(1-q)Fe代入可得：qxF

y=——x-——q-1q-1xWxFxD

上式称为进料线方程。

*当进料状况一定时，上式为直线方程。且过点e(xF，xF)及*饱和液体进料时，q线方程为x=xF,xF=xqd(xq

，xq)第41页，课件共140页，创作于2023年2月

进料线示意图

什么是操作线?如何得到?有什么用途?(包括q线)(N,R)第42页，课件共140页，创作于2023年2月【例】某液体混合物含易挥发组分0.65（摩尔分率，下同），以饱和蒸汽加入连续精馏塔中，加料量为50kmol/h，残液组成为0.04，塔顶产品的回收率为99%，回流比为3，试求：⑴塔顶、塔底的产品流率；⑵精馏段和提馏段内上升蒸汽及下降液体的流率；⑶写出精馏段和提馏段的操作线方程。

第43页，课件共140页，创作于2023年2月D,xD123y1F,xFy1y2y3x1x2x3n1’2’3’yny2’y3’x1’x2’x3’m-1L’,xm-1V’,yWW,xW第44页，课件共140页，创作于2023年2月四、双组分连续精馏塔设计型计算前提：

1）由全塔物料衡算确定xF，xD

，xW

；

2）已知操作压力——确定相平衡关系；

3）已知回流比和进料热状态——确定操作线。方法：交替使用相平衡关系和操作线方程，确定理论板数N。第45页，课件共140页，创作于2023年2月

1、理论板数的计算

逐板计算法（**饱和液体进料时）精馏段：由xD=y1—x1—y2—x2—y3直至xn<xF，则精馏段需要（n-1）块理论板。

提馏段：由xn—y2—x2—y3—x3—y4

直至xm<xW

则提馏段需要（m-1）块理论板（除去再沸器）。问题:

再沸器什么时候相当于一块理论板?第46页，课件共140页，创作于2023年2月作图法：

xWxFxD

最优加料位置的确定：为该板的液相组成x等于或略小于xq

。（从最接近的组成处进入，为什么?）返混第47页，课件共140页，创作于2023年2月理论板数的简捷计算法（吉利兰关联图）当(R-Rmin)/(R+1)＜0.17时

N-NminR-Rminlog————=-0.9(————)–0.17N+1R+1

N—全塔理论板数

Nmin—全塔最小理论板数

R—回流比

R

min—最小回流比

第48页，课件共140页，创作于2023年2月逐板计算:准确,但是本课程中做了简化图解法:是简化了的逐板计算在y-x图上的反映Gilliland图:估算,可以不必追求精度第49页，课件共140页，创作于2023年2月以上计算基于已知R的前提,

那么R如何确定?第50页，课件共140页，创作于2023年2月2、回流比的确定

回流比对操作的影响：

**料液处理量一定时，R↑，xD↑；**料液处理量一定时，R↑，并不意味D↓，而是意味着V的增加，即加热速率、冷凝速率要增加，能耗大。**料液处理量、xD一定时，R↑，操作线越接近对角线，所需理论板数↓

∴回流比R与所需理论板数及操作费用（能耗）有关。

第51页，课件共140页，创作于2023年2月回流比的确定：

①全回流与最少理论板：

全回流R=L/D=∞R/（R+1）=1操作线与对角线重合，即yn+1=xn

所需理论板数最少，全回流只适用于开工、调试和实验研究。

xWxD

第52页，课件共140页，创作于2023年2月最少理论板可用下式近似计算：芬斯克（Fenske）方程

log{[xD/(1-xD)][(1-xW)/xW]}Nmin=—————————————logα

α—近似取塔顶与塔底相对挥发度的平均值。

xD—塔顶产品浓度

xW—塔底产品浓度第53页，课件共140页，创作于2023年2月②最小回流比

*什么是最小回流比：

当两操作线交点落在平衡曲线上或一操作线与平衡曲线相切时，回流比有最小值，即Rmin

。

*确定方法：

用下式计算：根据有最小回流比时精馏段操作线过点（xD、xD）和点（xq、yq），即斜率为

RminxD–yq

————=————Rmin+1xD–xqyq

xwxqxD第54页，课件共140页，创作于2023年2月整理上式可得：Rmin=(xD–yq)/(yq–xq)

此时αxqyq=——————1+（α-1）xq

泡点进料时：

Rmin=(xD–yF)/(yF–xF）

αxFyF=——————1+（α-1）xF第55页，课件共140页，创作于2023年2月

或由作图法求得xwxqxDxwxqxDxwxqxD

若泡点进料，xq=

xF

第56页，课件共140页，创作于2023年2月③适宜回流比（操作费用与设备费用之和有最小值时）

通常R=（1.2—2.0）Rmin

回流比与理论板数的关系：

NNminRminR第57页，课件共140页，创作于2023年2月五、双组分连续精馏的其它类型

1、直接蒸汽加热L`xm=Sym+1+WxW

L`=W

S=V`

直接蒸汽

WWym+1=——xm-——xWSS(x=xW

时,y=0)

xWxqxD第58页，课件共140页，创作于2023年2月条件——（1）分离液体为水溶液，且水是难挥发组分；（2）馏出物为非水组分，釜液近乎纯水。

使用直接水蒸汽加热，可省去再沸釜。第59页，课件共140页，创作于2023年2月

2、多股加料（料液浓度不同，需从不同位置加入）

(后加入所需塔板数少

)xF1xF2

xWxF2xF1xD第60页，课件共140页，创作于2023年2月3、侧线出料（要求产品浓度不同，需从不同位置取出）

xWxFxD2xD1第61页，课件共140页，创作于2023年2月4、回收塔第62页，课件共140页，创作于2023年2月

第63页，课件共140页，创作于2023年2月只有提馏段而无精馏段的塔条件—（1）回收稀溶液中的轻组分，而对馏出液浓度要求不高；（2）物料在低浓度下，相对挥发度大，不用精馏段也可达到xD。如：在稀氨水中回收氨。第64页，课件共140页，创作于2023年2月六、双组分连续精馏塔操作型计算

已知：相平衡曲线或相对挥发度；全塔总板数及加料板位置；原料量及组成；原料的热状态q。

求：产品组成及产量。

计算方法：根据操作关系、相平衡关系及物料衡算求得。第65页，课件共140页，创作于2023年2月1、回流比R对操作的影响

xw、xF、xD一定时塔板数一定时

R↑，N↓R↑，xD↑，xw↓xwxF、xD第66页，课件共140页，创作于2023年2月2、原料组成xF对操作的影响

塔板数、回流比一定时

xF↓，xD↓，xw↓，（若要xD不变，增大R）

x’FxF

第67页，课件共140页，创作于2023年2月3、加料板位置对操作的影响

xwxDxwxD

**

xD，xw

一定时，提前或推迟加料，所需N↑**N、R一定时，提前或推迟加料，xD↓，xw↑

第68页，课件共140页，创作于2023年2月

4、加料状况的选择在回流比R一定时，q值不影响精馏段操作线位置，但明显改变了提馏段操作线的位置。一般说来，在耗热不变的情况下，热量应尽可能在塔底输入，冷却量应尽可能在塔顶输入，以使所产生的气相回流与液相回流能经过全塔而发挥最大的效能。xWxFxD

但当塔釜温度过高、物料易产生聚合或结焦时，为了减少塔釜的加热量，工业生产中可考虑采用热态甚至气态进料。

第69页，课件共140页，创作于2023年2月5、精馏塔的温度分布和灵敏板

（可用测量温度的方法预示塔内组成）

塔顶

塔板号

塔釜

tt

全塔温度分布图

高纯度分离时各板上组成及总压不同，所以t不同，因此可以用测温度的方法来预示塔内组成，尤其是塔顶组成的变化。但是高纯度分离时，不能用该方法。加压或常压精馏，塔内温度分布主要受组成影响；减压精馏，则即受组成影响又受总压影响。第70页，课件共140页，创作于2023年2月灵敏板（高纯度分离时，可用测灵敏板上温度的方法来预示塔内组成变化情况）灵敏板：这块板上的温度对外界干扰因素（如：R或

XF等）的反应最灵敏。灵敏板位置的求取：第71页，课件共140页，创作于2023年2月六、精馏装置的热量衡算及热能的回收利用1、热量衡算

**冷凝器的热负荷及冷却水用量计算冷凝器的热负荷Qc

Qc=D(R+1)(Hv-hR)Hv—塔顶上升蒸气的摩尔焓，kJ/kmol；

hR—回流液的摩尔焓，kJ/kmol。冷却水用量Gc

Gc=Qc/Cp(t2-t1)第72页，课件共140页，创作于2023年2月**再沸器的热负荷QB及加热剂用量GB计算

QB=QD+QQ+QC-QF

QD—塔顶产品带出去的热量，kJ/h；

QQ—塔底产品带出去的热量，kJ/h；

QC—冷凝器中冷却剂带出去的热量，kJ/h；

QF—进料带入的热量，kJ/h；2、热能的回收利用方法

*产生低压蒸汽*余热利用

*热泵第73页，课件共140页，创作于2023年2月6—5其它精馏一、间歇精馏

1、间歇精馏过程

特点：（与连续精馏比较）（1）非定态过程（2）没有提馏段**为减少持液量，多采用填料塔；能耗大间歇精馏方式：（1）馏出液组成维持恒定的操作（2）回流比维持恒定的操作第74页，课件共140页，创作于2023年2月2、馏出液组成维持恒定的操作

过程：馏出液组成维持恒定，回流比不断增大，直至釜液组成降为xwe

最小回流比的确定：Rmin=(xD–ywe)/(ywe–xwe）R＞Rmin

塔板数确定：第75页，课件共140页，创作于2023年2月每批料液操作时间：根据气化量等于塔顶蒸气量，以及物料衡算可得，

FxFR+1τ=——（xD–

xF）∫—————dxVxW

（xD–

x）2

在操作过程中，因塔板数不变，每一釜液组成必对应一回流比，可用数值积分从上式求出每批料液的精馏时间。第76页，课件共140页，创作于2023年2月3、回流比维持恒定的操作

过程：回流比维持恒定，馏出液、釜液组成不断降低最小回流比的确定：Rmin=(xD开始–yF)/(yF–xF）

xD开始＞xD平均

R＞Rmin**在精馏产物的组成相同的条件下，馏出液组成维持恒定的操作较为经济第77页，课件共140页，创作于2023年2月二、恒沸精馏与萃取精馏适用场合?相对挥发度等于1或者特别接近与1使相对挥发度提高的思路加入物质C使原有组分AB的相对挥发度改变使B更易挥发的例子:恒沸精馏制取无水乙醇使B更难挥发的例子:萃取精馏制取无水乙醇第78页，课件共140页，创作于2023年2月恒沸精馏流程1BEWWEB230.89EW99.9%EEWBEWBEW99.9%W0.89EWB:benzeneE:ethanolW:waterEWB:azeotropic第79页，课件共140页，创作于2023年2月恒沸精馏挟带剂选择的主要条件：

（1）能与待分离组分之一（或两个）形成非均相的最低恒沸物（2）新形成的恒沸物要便于分离，以回收其中的挟带剂（3）恒沸物中挟带剂的相对含量少（以减少其用量）第80页，课件共140页，创作于2023年2月萃取精馏流程120.89EW99%EWGGWE:ethanolW:waterG:glycol第81页，课件共140页，创作于2023年2月萃取精馏添加剂选择的主要条件：

*选择性高、挥发性小*添加剂与原溶液有足够的互溶度，以充分发挥每块板上液相中添加剂的作用萃取精馏与恒沸精馏比较：

共同点：

加入某种添加剂以增加被分离组分的相对挥发度

差别：

*恒沸精馏添加剂的选择比萃取精馏要求高*萃取精馏比恒沸精馏经济，热消耗少*恒沸精馏操作方便，萃取精馏不能用于简单的间歇操作第82页，课件共140页，创作于2023年2月6—6板式塔

1、塔板结构

汽相通道、溢流堰、降液管

泡罩塔板浮伐塔板筛孔塔板导向塔板垂直塔板（舌型塔板、浮舌塔板、斜孔塔板）

第83页，课件共140页，创作于2023年2月塔板型式要求：1.生产能力大，即汽液负荷高；

2.板效率高；

3.塔板压降低；

4.操作弹性大；

5.结构简单，制造成本低。第84页，课件共140页，创作于2023年2月泡罩塔板优点:操作弹性较大，塔板不易堵塞。缺点:结构复杂、造价高，板上液层厚，塔板压降大，生产能力及板效率较低。泡罩塔板已逐渐被筛板、浮阀塔板所取代，在新建塔设备中已很少采用。筛板优点:结构简单、造价低，板上液面落差小，气体压降低，生产能力大，传质效率高。缺点:筛孔易堵塞，不宜处理易结焦、粘度大的物料。浮阀塔板优点:结构简单、造价低，生产能力大，操作弹性大，塔板效率较高。缺点:处理易结焦、高粘度的物料时，阀片易与塔板粘结；在操作过程中有时会发生阀片脱落或卡死等现象，使塔板效率和操作弹性下降。第85页，课件共140页，创作于2023年2月2、塔板的流体力学状况塔内流动总体：逆流流动板上：错流流动第86页，课件共140页，创作于2023年2月筛板上的汽液接触状况：鼓泡接触汽液接触面为汽泡表面泡沫接触汽液接触面为液膜表面，更新快

蜂窝状接触喷射接触

液体变为分散相，相转变为传递提供了更好的条件

第87页，课件共140页，创作于2023年2月（1）鼓泡接触状态当气速较低时，气体以鼓泡形式通过液层。由于气泡的数量不多，形成的气液混合物基本上以液体为主，气液两相接触的表面积不大，传质效率很低（2）蜂窝状接触状态随着气速的增加，气泡的数量不断增加。当气泡的形成速度大于气泡的浮升速度时，气泡在液层中累积。气泡之间相互碰撞，形成各种多面体的大气泡，板上为以气体为主的气液混合物。由于气泡不易破裂，表面得不到更新，所以此种状态不利于传热和传质。第88页，课件共140页，创作于2023年2月（3）泡沫接触状态当气速继续增加，气泡数量急剧增加，气泡不断发生碰撞和破裂，此时板上液体大部分以液膜的形式存在于气泡