化工原理第十章-蒸馏-课件

第十章

蒸馏一、蒸馏在工业中的应用二、蒸馏的目的和依据三、蒸馏过程的费用四、蒸馏操作的分类五、与吸收、萃取的比较

概述2020/12/21第十章

蒸馏一、蒸馏在工业中的应用

概述2020/12/2一蒸馏的应用汽油煤油柴油其他油品石油苯甲苯二甲苯等煤焦油非均相混合物的分离（沉降、过滤等）均相混合物的分离（吸收、蒸馏、萃取等）蒸馏主要用于液体产品的精制。eg：2020/12/22一蒸馏的应用汽油石油苯煤焦油非均相混合物的分离（沉降、精品资料3精品资料3你怎么称呼老师？如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？教师的教鞭“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘……”“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”44精品资料2020/12/25精品资料2020/12/25你怎么称呼老师？如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？教师的教鞭“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘……”“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”2020/12/262020/12/26目的：对液体混合物的分离，提纯或回收有用组分。依据：液体混合物中各组分挥发性的差异。二蒸馏分离的目的、依据及定义挥发性高（乙醇），称为易挥发组分或轻组分（A）挥发性低（水），称为难挥发组分或重组分（B）蒸馏分离的对象：液体混合物(如酒精水溶液)部分汽化：易挥发组分液相气相部分冷凝：难挥发组分气相液相2020/12/27目的：对液体混合物的分离，提纯或回收有用组分。二蒸馏分定义：利用液体混合物中各组分挥发性能的差异，以热能为媒介使其部分汽化(或混合蒸气的部分冷凝)，从而在汽相富集易挥发组分、液相富集难挥发组分，使混合物得以分离的方法称为蒸馏。三蒸馏操作的费用费用包括设备投资费和能耗费，其中加热和冷却费用高，即能耗大。因此降低精馏操作的费用主要通过改变工艺来降低生产的能耗。2020/12/28定义：利用液体混合物中各组分挥发性能的差异，以热能为媒介使其按蒸馏方式

简单蒸馏

平衡蒸馏（闪蒸）精馏

特殊精馏恒沸蒸馏

萃取蒸馏

水蒸汽蒸馏较易分离的物系或对分离要求不高的物系难分离的物系很难分离的物系或用普通方法难以分离的物系四蒸馏过程的分类2020/12/29按蒸馏方式简单蒸馏平衡蒸馏（闪蒸）精馏特殊精馏恒沸按操作压力

常压

加压

减压

一般情况下多用常压

常压下不能分离或达不到分离要求

混合液中组分数

双组分多组分

按操作方式

间歇连续

2020/12/210按操作压力常压加压减压一般情况下多用常压常压下不能五与吸收、萃取的比较分离依据挥发性的差异溶解度的差异单元操作蒸馏吸收萃取操作难易操作简便，操作费用在于加热、冷却需加入分离剂，操作费用在于解吸适用性适于各种浓度混合物的分离仅适于低浓气体、液体混合物的分离2020/12/211五与吸收、萃取的比较分离依据单元操作操作难易第十章

蒸馏一、双组分溶液的汽液关系二、汽液相平衡三、挥发度和相对挥发度四、非理想溶液第一节

二元物系的气液相平衡2020/12/212第十章

蒸馏一、双组分溶液的汽液关系第一节

二元物系的组分：A、B变量：

T、p、xA、yA相数：汽相、液相一定压力下，液相（气相）组成xA(yA)与温度T存在一一对应关系，汽液组成之间xA~yA存在一一对应关系。自由度：1、相律分析一双组分溶液的汽液关系相律是表示平衡物系中的自由度数、相数和独立组分数之间的关系。2020/12/213组分：A、B一定压力下，液相（气相）组成xA(yA)2、理想溶液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。2020/12/2142、理想溶液如：甲醇与乙醇，苯和甲苯，理想物系：液

pA,pB

——溶液上方A、B组分的分压，Pa；pA0,pB0

——溶液温度下纯组分的饱和蒸汽压，Pa；

xA,

xB

——液相中A、B组分的摩尔分率。对于理想溶液：1.

拉乌尔定律（Raoult’sLaw）二气液相平衡2020/12/215pA,pB——溶液上方A、B组分的分压，Pa；对2、泡点、露点方程：表达了一定总压下液相组成x与溶液泡点之间的关系——————泡点方程汽相压力不高时，可视为理想气体，满足道尔顿分压定律。2020/12/2162、泡点、露点方程：表达了一定总压下液相组成x气液两相平衡组成间的关系：气相组成yA与温度（露点）的关系表达了一定总压下汽相组成y与开始冷凝时的温度之间的关系——————露点方程2020/12/217气液两相平衡组成间的关系：气相组成yA与温度（露点）的关系3、温度~组成图（t~x~y图)两条线：气相线（露点线）

——yA~t关系曲线液相线（泡点线）

——xA~t关系曲线三个区域：液相区气、液共存区气相区汽液平衡用相图表示比较直观。2020/12/2183、温度~组成图（t~x~y图)两条线：气相线（露点线）三个从相图中得到如下结论：一定总压的下二元理想溶液：混合液体的泡点随组成的变化而变化；（随溶液中易挥发组分的含量增加而降低，且介于两纯液体之间）同温度下，气液两相达平衡，气液量大小由杠杆定律确定；同组成下，露点高于泡点。2020/12/219从相图中得到如下结论：2020/12/2194、y~x图对角线y=x

为辅助曲线；

y~x曲线上各点具有不同的温度；平衡线离对角线越远，挥发性差异越大，物系越易分离。蒸馏计算中广泛采用的相图：2020/12/2204、y~x图对角线y=x为辅助曲线；蒸馏计算中广泛采5.压力对x~y图的影响压力增加，平衡线靠近对角线，分离难度大2020/12/2215.压力对x~y图的影响压力增加，平衡线靠近对角线，分离难三挥发度与相对挥发度pA、pB——汽液平衡时，组分A,B在气相中的分压；xA、xB——汽液平衡时，组分A,B在液相中的摩尔分数。混合液某组分挥发度:1.挥发度意义：是该物质挥发难易程度的标志。定义：气相中某一组分的蒸汽分压和与之平衡的液相中的该组分摩尔分数之比，用符号表示。2020/12/222三挥发度与相对挥发度pA、pB——汽液平衡时，组分A理想溶液：理想气体：一般物系：2.相对挥发度(以α表示)(relativevolatility)定义：溶液中两组分挥发度之比。注：习惯上将易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比称为相对挥发度，α大于1.2020/12/223理想溶液：理想气体：一般物系：2.相对挥发度(以α表示)对于二元物系：yB=1-yAxB=1-xA，忽略角标：即——

相平衡方程理想溶液：则注：α随温度的变化比明显，计算时通常用一平均值进行计算。2020/12/224对于二元物系：yB=1-yAxB=1-xA，忽略角标：即3.平均相对挥发度式中α顶——塔顶的相对挥发度α釜——塔釜的相对挥发度4.α的物理意义

气相中两组分组成之比是液相中两组分组成之比的倍数；

α标志着分离的难易程度；

若α>1,则y>x

,可用蒸馏方法分离，且α愈大，平衡线愈远离对角线，物系愈易分离；

α=1,无法用普通蒸馏方法分离。

2020/12/2253.平均相对挥发度式中α顶——塔顶的相对挥发度4.α的物理非理想溶液

最低恒沸点

如：乙醇－水，正丙醇－水

最高恒沸点

如：硝酸－水，氯仿－酮

正偏差溶液

负偏差溶液

四非理想溶液2020/12/226非理想溶液最低恒沸点如：乙醇－水，正丙醇－水最高恒沸点第十章

蒸馏一、简单蒸馏与平衡蒸馏二、精馏原理三、连续精馏装置流程四、理论板、恒摩尔流第三节

蒸馏方式2020/12/227第十章

蒸馏一、简单蒸馏与平衡蒸馏第三节

蒸馏方式20一简单蒸馏和平衡蒸馏1简单蒸馏（1）

装置（2）

特点:间歇非定态一次进料xD,xW不是一对平衡组成适合于

大的组分对A部分提出,

粗分2020/12/228一简单蒸馏和平衡蒸馏1简单蒸馏（2）特点:间歇2平衡蒸馏(又叫闪蒸)1.流程2.特点:一次进料，粗分xD,xW是一对平衡组成WxWTDxDFxF2020/12/2292平衡蒸馏(又叫闪蒸)1.流程2.特点:WxWTD

比较：在相同的原料液浓度及相同釜液的条件下，简单蒸馏所得到的馏出液浓度高于平衡蒸馏，而平衡蒸馏的优点是连续操作，但其分离效果不如间歇操作的简单蒸馏。

总结：简单蒸馏和平衡蒸馏一般只能用于对原料的初步分离，但其结果均可使易挥发组分从液相向汽相转移，从而是混合液达到一定程度的分离。2020/12/230比较：在相同的原料液浓度及相同釜液的条件下，简1、多次部分汽化和多次部分冷凝二精馏原理通过多次部分气化和多次部分冷凝，最终可以获得几乎纯态的易挥发组分和难挥发组分，但得到的气相量和液相量却越来越少。2020/12/2311、多次部分汽化和多次部分冷凝二精馏原理通过多次部分气2020/12/2322020/12/232缺点：1.收率低；2.设备重复量大，设备投资大；3.能耗大，过程有相变。问题：工业上如何实现？2020/12/233缺点：问题：工业上如何实现？2020/12/2332.有回流的多次部分汽化和多次部分冷凝2020/12/2342.有回流的多次部分汽化和多次部分冷凝2020/12/2进料板：原料液进入的那层塔板。精馏段：进料板以上的塔段。提馏段：进料板以下（包括进料板）的塔段。三连续精馏装置流程１.连续精馏装置2020/12/235进料板：原料液进入的那层塔板。精馏段：进料板以上的塔段。提馏2.塔板的作用塔板提供了汽液分离的场所；每一块塔板是一个混合分离器；足够多的板数可使各组分较完全分离。特点：2020/12/2362.塔板的作用塔板提供了汽液分离的场所；特点：2020/说明：1、下降的液相泡点tn-1与上升的气相露点tn+1不等，当气液平衡时，两相温度相等tn，即传质伴有传热。2、重组分由气相冷凝至液相，放出潜热，轻组分由液相汽化成气相，需要潜热，二者同时发生，潜热抵消；3、气液两相偏离平衡越远，传质过程进行越快。2020/12/237说明：2020/12/237回流的作用：提供不平衡的气液两相，是构成气液两相传质的必要条件。精馏的主要特点就是有回流。3.精馏过程的回流回流包括：塔顶回流液塔底回流汽2020/12/238回流的作用：3.精馏过程的回流回流包括：塔顶回流液20塔顶回流液回流液：在任意塔板上，上一块塔板下来的液体，轻组分含量高，温度低。2020/12/239塔顶回流液回流液：在任意塔板上，上一块塔板下来的液体，轻组分塔釜汽相回流回流汽：任意塔板上，下一块塔板上来的汽体，重组分含量高，温度高；2020/12/240塔釜汽相回流回流汽：任意塔板上，下一块塔板上来的汽体，重组分四理论板的概念和恒摩尔流假设离开这种板的气液两相互成平衡，而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。假设的条件（1）两组分的摩尔汽化潜热相等；（2）两相接触因两相温度不同而交换的显热可忽略不计；（3）塔设备保温良好，热损失可以忽略不计。2.恒摩尔流假设1.理论板的概念2020/12/241四理论板的概念和恒摩尔流假设离开这种精馏段，每层塔板上升的蒸汽摩尔流量都相等，提馏段也一样。即：V1=V2=······

V=常数

V1’=V2’=······

V’=常数式中：V——精馏段上升蒸汽的摩尔流量，kmol/h;

V’——提馏段上升蒸汽的摩尔流量，kmol/h。（下标1、2······表示自上而下的塔板序号。）（1）恒摩尔汽化2020/12/242精馏段，每层塔板上升的蒸汽摩尔流量都相等，提馏精馏段内，每层塔板下降的液体摩尔流量都相等，提馏段也一样。即：

L1=L2=······L=常数

L1’=L2’=······L’=常数式中L——精馏段下降液体的摩尔流量，kmol/h;L’——提馏段下降液体的摩尔流量，kmol/h。（下标1、2······表示自上而下的塔板序号。）（2）恒摩尔溢流2020/12/243精馏段内，每层塔板下降的液体摩尔流量都相等，提馏段也一样。（第十章

蒸馏一、全塔物料衡算二、精馏段操作线方程三、提馏段操作线方程四、进料热状况的影响五、进料方程（q线方程）第四节

二元连续精馏的分析和计算2020/12/244第十章

蒸馏一、全塔物料衡算第四节

二元连续精馏的分析1）根据分离任务，确定产品流量D，W；2）选择操作条件R、进料状态；3）确定塔板数及加料位置；4）选择塔型，确定塔径，塔内结构尺寸，流体力学验算；5）冷凝器及再沸器热负荷及设计计算。

设计目标:一全塔物料衡算2020/12/2451）根据分离任务，确定产品流量D，W；2）选择操作条件R、进塔顶采出率塔底采出率F,xFD,xDW,xW全塔物料衡算F、D、W——kmol/hxF、xD、xW——摩尔分率2020/12/246塔顶采出率塔底采出率F,xFD,xDW,xW全塔物料衡塔顶易挥发组分回收率塔底难挥发组分回收率例：将5000kg/h含乙醇0.4（摩尔分数，下同）和水0.6的混合液在常压连续精馏塔中分离。要求馏出液含乙醇0.85，釜液含乙醇不高于0.02，求馏出液，釜液的流量及塔顶易挥发组分的回收率。2020/12/247塔顶易挥发组分回收率塔底难挥发组分回收率例：将5000kg/二精馏段操作线方程令——回流比——精馏段操作线方程2020/12/248二精馏段操作线方程令——回流比——精精馏段操作线:当R,D,xD为一定值时,该操作线为一直线.斜率:截距:yxxD操作线为过点（xD，xD

）画操作线过程如下:2020/12/249精馏段操作线:当R,D,xD为一定值时,该操作线为一直线三提馏段操作线方程——提馏段操作线方程2020/12/250三提馏段操作线方程——提馏段操作线方程2020/12/xW意义：提馏段ym＋1＝f（xm）提馏段操作线为过点（xW，xW

）斜率：截距:yxxDxFabq2020/12/251xW意义：提馏段ym＋1＝f（xm）提馏段操作线例

将含0.24（摩尔分数，下同）易挥发组分的某液体混合物送入一连续精馏塔中。要求馏出液含0.95易挥发组分，釜液含0.03易挥发组分。送入冷凝器的蒸汽量为850kmol/h，流入精馏塔的回流液为670kmol/h，试求：1．每小时能获得多少kmol/h的馏出液？多少kmol/h

的釜液？2.回流比R为多少？3.写出精馏段操作线方程。2020/12/252例将含0.24（摩尔分数，下同）易挥发组分的某液体混合物例题：在一连续操作的精馏塔中，某混合液流量为5000kg/h，其中轻组分含量为0.3（摩尔分数，下同），要求馏出液轻组分回收率为0.88，釜液中轻组分含量不高于0.05，试求塔顶馏出液的摩尔流量和摩尔分数。已知MA=114kg/kmol,MB=128kg/kmol。2020/12/253例题：在一连续操作的精馏塔中，某混合液流量为5000kg/h解：进料混合物的平均摩尔质量：进料混合液的摩尔流量：物料衡算：

联立求解得：W=29.1kmol/hD=11.31kmol/h塔顶馏出液摩尔分数：2020/12/254解：进料混合物的平均摩尔质量：进料混合液的摩尔流量：物料衡算四进料热状况的影响(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>td2020/12/255四进料热状况的影响(1)冷液1.加料板的物料衡算FhF+LhF-1+V’HF+1=VHF+L’hF

物料恒算：F+V’+L=V+L’2.热量衡算加料板FF,xF,hFLhF-1VHFL’hFV’HF+1式中

H，h，hF——分别为饱和蒸汽、饱和液体、原料液的摩尔焓kJ/kmol；2020/12/2561.加料板的物料衡算FhF+LhF-1+V’HF+1=VHHF=HF+1=H=原料在饱和蒸汽状态下的摩尔焓hF=hF-1=h＝原料在饱和液体状态下的摩尔焓假设令q——进料热状况参数2020/12/257HF=HF+1=H=原料在饱和蒸汽状态下的摩尔焓hF=hF所以：其中饱和液体所占分率为q，饱和蒸汽所占分率为（1－q）。将精馏段与提馏段关联起来2020/12/258所以：其中饱和液体所占分率为q，饱和蒸汽所占分率为（1－qFLV’L’V冷液进料泡点进料FLV’L’VFqF(1-q)FLV’L’V汽液混合进料2020/12/259FLV’L’V冷液进料泡点进料FLV’L’VFqF(1-q)FLV’L’V过热蒸汽进料FLV’L’V饱和蒸汽进料2020/12/260FLV’L’V过热蒸汽进料FLV’L’V饱和蒸汽进料2020五进料方程（q线方程）q线方程或进料方程xWyxxDxF意义：精馏段与提馏段交点轨迹方程；2020/12/261五进料方程（q线方程）q线方程或进料方程xWyxxDL与L’(1)冷液q>1(2)饱和液体q＝1(3)气液混合0<q<1(4)饱和蒸汽q＝0

(5)过热蒸汽q<0进料状况q值q线位置V与V’2020/12/262L与L’(1)冷液q>1(2020/12/2632020/12/263例:在一常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液。原料液流量为100kmol/h，组成为0.5(摩尔分数，下同)，泡点进料。馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.1，操作回流比为2.0。试求：⑴塔顶及塔底产量，kmol/h；⑵达到馏出液流量为56kmol/h是否可行？最大馏出液流量为多少？2020/12/264例:在一常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液。原料液流量为10对一操作中的精馏塔，理论塔板数固定，同时该塔要受物料衡算制约，即在操作中要同时满足NT及物料衡算关系。解：⑴塔顶及塔底产量，kmol/h全塔物料衡算：联立求解得：D=50kmol/h，W=50kmol/h⑵达到馏出液流量为56kmol/h是否可行？最大馏出液流量为多少？此时易挥发组分的回收率为：故从物料衡算角度看，如不改变xD，要达到D=56kmol/h是不可能的。2020/12/265对一操作中的精馏塔，理论塔板数固定，同时该塔顶可能获得的最大馏出液流量为：若要求获得馏出液流量为56kmol/h，则最大的馏出液组成为：

为使精馏塔正常操作，通常首先应满足物料衡算关系，若物料不平衡，即使理论板数再多，板效率再高也不可能得到合格的产品。对一定的F、xF、D，xD的极限值为：xD,max=FxF/D。反之，对一定的F、xF、xD，D的极限值为：Dmax=FxF/xD。2020/12/266塔顶可能获得的最大馏出液流量为：若要求获得馏出液流量为56k例：在连续精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为100kmol/h，组成为0.3(易挥发组分摩尔分数)，其精馏段和提馏段操作线方程分别为：

y=0.714x+0.257y=1.686x-0.0343试求：⑴塔顶馏出液流量和精馏段下降液体流量，kmol/h；⑵进料热状态参数q。2020/12/267例：在连续精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为2020解：先由已知的两操作线方程求出xD、xW和R；再由全塔物料衡算和回流比定义求得D和L；由两操作线方程和q线方程联立可求得进料热状态参数q⑴塔顶馏出液流量和精馏段下降液体流量，kmol/h由精馏段操作线方程和对角线方程联立解得:y=0.714x+0.257y=x由提馏段操作线方程和对角线方程联立解得:y=1.686x-0.0343y=x馏出液流量由全塔物料衡算求得，即：2020/12/268解：先由已知的两操作线方程求出xD、xW和R；再由全塔物料衡D=29.4kmol/hW=71.6kmol/h回流比由精馏段操作线斜率求得(y=0.714x+0.257)

：R=2.5精馏段下降液体量为：L=RD=2.5×29.4=73.5kmol/h⑵进料热状态参数qq线方程为：式中的x、y值可由两操作线方程联立解得2020/12/269D=29.4kmol/h回流比由精馏段操作线斜率求得(y=0得：x=0.3将x=0.3代入精馏段操作线方程，得：y=0.471将x=0.3，y=0.471代入q线方程，得：q=1(泡点进料)y=0.714x+0.257y=1.686x-0.03430.714x+0.257=1.686x-0.03432020/12/270得：x=0.3将x=0.3代入精馏段操作线方程，得：y=0.例：用一连续精馏装置在常压下，分离含苯41%（质量%，下同）的苯-甲苯溶液。要求塔顶产品中含苯不低于97.5%，塔底产品中含甲苯不低于98.2%，每小时处理的原料量为8570kg。操作回流比为3，试计算：（1）塔顶及塔底的产品量；（2）精馏段上升蒸汽量及回流液量；（3）当原料于47℃进塔和蒸汽进塔时，提馏段上升蒸汽量及回流液量。（苯的汽化潜热rA=93kcal/kg，甲苯的汽化潜热rB=87.52020/12/271例：用一连续精馏装置在常压下，分离含苯41%（质量%，下同）kcal/kg，苯和甲苯的平均比热Cp,l=0.45kcal/kg℃，蒸汽的平均比热Cp,v=0.30kcal/kg℃）。分析：求W、D全塔物料衡算求xF、xW、xD求V、L已知R精馏段物料衡算求求q解：

（1）产品量

2020/12/272kcal/kg，苯和甲苯的平均比热Cp,l=0.45kca2020/12/2732020/12/273(2)上升蒸汽量及回流量

精馏段：

2020/12/274(2)上升蒸汽量及回流量精馏段：2020/12/274(3)47℃进料时

将料液由47℃升温到93℃所需的热量为：

继续加热

由苯-甲苯物系的温度组成图可知：对组成为0.41的进料，泡点为93℃

，露点为99.5℃。

2020/12/275(3)47℃进料时将料液由47℃升温到93℃所需的热量为：饱和蒸汽进料时

2020/12/276饱和蒸汽进料时2020/12/276求：(1)D,W

（2）V,L(3)泡点进料,V’L’?(4)饱和蒸汽进料V’L’?(5)t进=40℃,V’L’?苯:M=78,r=389.4kJ/kg甲苯:M=92r=376.4kJ/kgxW≯0.02F=110kmol/hxF=0.4xD=0.95例：分离苯-甲苯混合液，理想物系。已知：加料板温度96℃,F=110kmol/h,xF=0.4,xD=0.95,xw≯0.02,R=3.2。2020/12/277求：xW≯0.02F=110kmol/hxF=0.4xD=0第十章

蒸馏一、理论塔板数的计算二、回流比的影响与选择三、理论塔板数的捷算法第五节

双组分精馏的设计计算2020/12/278第十章

蒸馏一、理论塔板数的计算第五节

双组分精馏的设（1）D,xD(W,xW)；（2）xD,xW；（3）选择条件：操作压力p，回流比R，进料热状态q。确定：塔板数N精馏操作分离要求：一理论塔板数的计算2020/12/279（1）D,xD(W,xW)；（3）选择条件：确定：塔1.逐板计算法xn~yn符合平衡关系；yn+1~xn符合操作关系。塔顶设全凝器，泡点回流。塔顶全凝器精馏段（n-1）块板，第n块为加料板。精馏段：F,xFD,xDW,xWyWm-112nx1x2xnxm-1y2y1ym-12020/12/2801.逐板计算法xn~yn符合平衡关系；塔顶设全凝器，泡点回流提馏段：提馏段（m-1）块板再沸器相当于一块理论板；分凝器也相当于一块理论板，可以x0、y0计，其他相同。D,xD分凝器全凝器2020/12/281提馏段：提馏段（m-1）块板再沸器相当于一块理论板；2.图解法2020/12/2822.图解法2020/12/2822020/12/2832020/12/2833.最优加料位置的确定最优加料板位置：2020/12/2843.最优加料位置的确定最优加料板位置：2020/12/28确定最佳进料位置最优进料位置：塔内气相或液相组成与进料组成相等或相近的塔板。图解法最优进料板：跨越两操作线交点的梯级，

NT最少。梯级的物理意义理论板上浓度特征：xn

yn相平衡，落到平衡线上。某截面浓度特征：xn

yn+1操作关系，落到操作线上。注意：2020/12/285确定最佳进料位置最优进料位置：塔内气相或液相组成与进料组二回流比的影响与选择1.回流比对精馏操作的影响2020/12/286二回流比的影响与选择1.回流比对精馏操作的影响2020/2020/12/2872020/12/2872.全回流与最少理论板数操作线方程2020/12/2882.全回流与最少理论板数操作线方程2020/12/288操作线：平衡线：第1块板：全凝器或则第2块板：2020/12/289操作线：平衡线：第1块板：全凝器或则第2块板：2020/12NT块板后（不包括再沸器）α相差不大时：双组分：（不包括再沸器）2020/12/290NT块板后（不包括再沸器）α相差不大时：双组分：（不包括再沸3.最小回流比2020/12/2913.最小回流比2020/12/291最小回流比：对于某一物系，在一定的分离任务下，所需理论板为无穷多时所对应的回流比。恒浓区（夹紧点）:

在d点前后气液两相浓度没有变化，即无增浓作用。所以此区称作恒浓区，d点叫夹紧点。（1）定义2020/12/292最小回流比：恒浓区（夹紧点）:（1）定义2020/12/21）一般形状的平衡线：（2）最小回流比的计算图解公式计算2020/12/2931）一般形状的平衡线：（2）最小回流比的计算图解公式计算20斜率法截矩法公式法q=1，xq=xFq=0，yq=xF2020/12/294斜率法截矩法公式法q=1，xq=xFq=0，yq=xF2022）不同平衡线形状的最小回流比2020/12/2952）不同平衡线形状的最小回流比2020/12/2954.适宜回流比适宜回流比：问题？实际操作中，R<Rmin，精馏塔能否正常工作，若能正常工作，导致什么结果？2020/12/2964.适宜回流比适宜回流比：问题？实际操作中，R<Rmin，三理论板的捷算法1.先算Rmin2.R=(1.1-2)Rmin3.Nmin

由坐标Y

N注意：N,Nmin不包括再沸器。2020/12/297三理论板的捷算法1.先算Rmin2.R=(1.1-2)例

用一精馏塔分离甲醇-水混合液，已知：xF=0.628(摩尔分率，下同),xD=0.965,xW=0.03,泡点进料，回流比R=1.95。试:按逐板计算法确定理论塔板数。并近似用图解法表示第二块板下降液体组成和上升蒸汽组成。2020/12/298例用一精馏塔分离甲醇-水混合液，已知：xF=0.628例

在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，已知xF=0.4（摩尔分率、下同），xD=0.97,xw=0.04相对挥发度α=2.47。试分别求以下三种进料方式下的最小回流比和全回流下的最小理论板数。（1）冷液进料q=1.387（2）泡点进料（3）饱和蒸汽进料.2020/12/299例在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，已知xF=0.4第十章

蒸馏一、直接蒸汽加热二、回收塔三、多股进料四、分凝器五、间歇精馏第六节

其他蒸馏方式2020/12/2100第十章

蒸馏一、直接蒸汽加热第六节

其他蒸馏方式202一直接蒸汽加热操作前提：1.物料中有水2.水是重组分，从塔釜出去提馏段物料恒算：操作线方程：F

xFWD2020/12/2101一直接蒸汽加热操作前提：1.物料中有水提馏段物料恒算：操间接加热直接蒸汽加热区别：与对角线的交点不同，xW

,N

原因：直接蒸汽加热的稀释作用。2020/12/2102间接加热直接蒸汽加热区别：与对角线的交点不同，xW,N例

含甲醇0.45（摩尔分数，下同）的甲醇-水溶液在一常压连续精馏塔中进行分离，进料量为100kmol/h，泡点进料，要求馏出液含甲醇0.95，釜液含甲醇0.05。塔釜用水蒸气直接加热，回流比为1.8。试问需要多少块理论板？2020/12/2103例含甲醇0.45（摩尔分数，下同）的甲醇-水溶液在一常压连二回收塔（提馏塔）特点：从第一块板加料，无精馏段，无回流，下降的液体由进料提供。加料情况：冷液或泡点进料。FxFDxDWxW2020/12/2104二回收塔（提馏塔）特点：加料情况：FxFDxDWxW已知：xF,F,xW,

泡点进料L’=F,V’=D例

回收塔分离乙醇水溶液，塔内有蒸馏釜，一块理论板，已知为泡点进料，要求xD=0.6,xW=0.1。求：xF,D/F2020/12/2105已知：xF,F,xW,泡点进料例回收塔分离乙醇水三多股进料两股进料：

F1,xF1，F2,xF2分别与相应塔板组成与xF1，xF2相当;F1q1

xF1F2q2xF2DxDІПШWxW2020/12/2106三多股进料两股进料：F1q1xF1F2q2xF两股进料将塔分成三段，得三个操作线方程第一段：第二段：第三段：2020/12/2107两股进料将塔分成三段，得三个操作线方程第一段：第二段：第三段例：有两股原料，一股为F1=10kmol/h，xF1=0.5（摩尔分数，下同），q1=1的饱和液体，另一股为F2=5kmol/h，xF2=0.4，q2=0的饱和蒸汽，现拟采用精馏操作进行分离，要求馏出液轻组分含量为0.9，釜液含轻组分0.05。塔顶为全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。若两股原料分别在其泡点、露点下由最佳加料板进入。求：1)塔顶塔底的产品量D和W？

2)回流比R=1时求各段操作线方程？

3）若α=3Rmin=?2020/12/2108例：有两股原料，一股为F1=10kmol/h，xF1=0.D,xD分凝器全凝器分凝器也相当于一块理论板，可以x0、y0计，其他相同。四分凝器

2020/12/2109D,xD分凝器全凝器分凝器也相当于一块理论板，可以x0、T℃86889092pA0mmHg908.2963.21020.81081pB0mmHg356.1381.1406.7433.7例

分离苯-甲苯混合液，塔顶装有分凝器与全凝器，已知塔顶的蒸汽出口温度92℃，分凝器出口的汽液温度为88℃（汽液温度同），p=1atm,若上述两个温度均下降2℃，即90℃与86℃，试问回流比与流出液组成有何变化？苯-甲苯沸点与饱和蒸汽压数据分凝器2020/12/2110T℃86889092pA0mmHg908.2963.210五间歇精馏特点：（1）过程非定态（2）塔底加料，无提馏段（3）获得xD,xW一定的产品，能耗大于连续精馏两种操作：(1)恒回流比R为常数(2)恒流出液组成,定xD2020/12/2111五间歇精馏特点：两种操作：2020/12/2111(1)恒回流比R为常数回流比以开始的状态计算已知:FxF,xW终,（平均馏出液组成）,选择适宜的R求:NT2020/12/2112(1)恒回流比R为常数回流比以开始的状态计算已知:F(2)恒馏出液组成,定xD2020/12/2113(2)恒馏出液组成,定xD2020/12/2113例CS2和CCl4的混合液在常压下进行间歇精馏，原料中含CS2,xF=0.3,xW=0.1，停止操作。保持流出液组成恒定为xD=0.9,R=2Rmin。求:理论塔板数2020/12/2114例CS2和CCl4的混合液在常压下进行间歇精馏，原料中含[一]填空题⑴某精馏塔操作时，F、xf、q、D保持不变，若增加回流比R，则会使xd

增加xw

减少

V

增加L/V

增加。⑵某精馏塔操作时，加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷料进料，且保持F、xf、V、D不变，则会使xd

增加，xw

减少，R

不变，L/V

不变。2020/12/2115[一]填空题2020/12/2115[二]某具有全凝器及间接加热再沸器的精馏塔，分离两组分理想溶液。已知：F=100kmol/h，xf=0.5，q=1，α=3，塔内为理论板。测得：xd=0.95，xw=0.05，L=60kmol/h。⑴求D=？，W=？；⑵求精馏段操作线的斜率以及最小回流比与最大回流比时精馏段操作线的斜率；⑶求x0、y1、x1、y2及yw⑷现因再沸器加热蒸汽压力下降，致使热量下降10％，问欲使塔顶产品质量不变，在操作上可采取哪些措施？2020/12/2116[二]某具有全凝器及间接加热再沸器的精馏塔，分离两组分20解：⑴求D=？，W=？可解得：D=50kmol/h，W=50kmol/h⑵求精馏段操作线的斜率以及最小回流比与最大回流比时精馏段操作线的斜率操作条件下：R=L/D=60/50=1.2精馏段操作线斜率为：最小回流比：q=1，xe=xF=0.5，则2020/12/2117解：⑴求D=？，W=？可解得：D=50kmol/h，W最小回流比下精馏段操作线斜率为：全回流下精馏段操作线斜率为：⑶求x0、y1、x1、y2及yw全凝器：x0=y1=xD=0.952020/12/2118最小回流比下精馏段操作线斜率为：全回流下精馏段操作线斜率为：⑷现因再沸器加热蒸汽压力下降，致使热量下降10％，问欲使塔顶产品质量不变，在操作上可采取哪些措施釜加热量减少10%→V’减少10%q=1时，V’=(R+1)D-(1-q)F=(R+1)D为保证顶产品质量(xD)不变，可保持R不变，D减少10%2020/12/2119⑷现因再沸器加热蒸汽压力下降，致使热量下降10％，问釜加[三]在连续精馏塔内分离苯-甲苯二元混合液，原料液中含苯0.5(摩尔分率，以下同)，于泡点温度下加入塔内。要求馏出液中含苯0.95，回收率为96％。塔顶采用一个分凝器和一个全凝器，分凝器向塔内提供泡点温度的回流液，从全凝器中得到合格产品。塔底采用间接水蒸汽加热。现测得塔顶回流液中含苯0.88，离开塔顶第一层板的液体含苯0.79。试计算：⑴操作回流比为最小回流比的倍数；⑵为得到每小时50kmol的馏出液，需消耗的原料液量；⑶精馏段和提馏段的汽相负荷各为多少kmol/h？假定：①操作条件下，相对挥发度为常数；②精馏段和提馏段均保持恒摩尔流；③塔内各板均为理论板。2020/12/2120[三]在连续精馏塔内分离苯-甲苯二元混合液，原料液中含苯2解：据题意知：xF=0.5,q=1,xD=0.95,φ=0.96,x0=0.88,x1=0.79,y0=xD=0.95y11x0y0xDx1⑴操作回流比为最小回流比的倍数q=1，xe=xF=0.5，则2020/12/2121解：据题意知：xF=0.5,q=1,xD=0.95,φ=0.则R/Rmin=1.593/1.032=1.544⑵为得到每小时50kmol的馏出液，需消耗的原料液量⑶精馏段和提馏段的汽相负荷各为多少kmol/hV=(R+1)D=(1.593+1)×50=130kmol/hV’=(R+1)D-(1-q)F=V=130kmol/h2020/12/2122则R/Rmin=1.593/[一]填空题⑴对一定组成的二元物系，精馏操作压力越大，则相对挥发度减小，塔操作温度提高，对分离不利。⑵精馏塔设计时，F、xF、q、D、xD、R均已知，如降低塔顶回流液的温度，则塔内实际下降液体量增加，塔内实际上升蒸汽量增加，精馏塔液气比增加，所需理论