化工原理B精餾課件

第六章蒸餾

Chap.6Distillation第一節(jié)概述第二節(jié)雙組分溶液的汽液相平衡第三節(jié)蒸餾與精餾原理第四節(jié)雙組分連續(xù)精餾塔的計(jì)算第五節(jié)間歇精餾第六節(jié)恒沸精餾與萃取精餾第七節(jié)板式塔第六章蒸餾

Chap.6Distill1第一節(jié)概述

Introduction工作原理：利用液體混合物中各組分（component）揮發(fā)性（volatility）差異，以熱能為媒介使其部分汽化從而在汽相富集輕組分液相富集重組分而分離的方法。

閃蒸罐塔頂產(chǎn)品yAxA加熱器原料液塔底產(chǎn)品Q減壓閥第一節(jié)概述

Introduction工作原理：閃蒸罐2概述〔Introduction〕蒸餾操作實(shí)例：石油煉制中使用的

250萬噸常減壓裝置概述〔Introduction〕蒸餾操作實(shí)例：石油煉制中使3概述〔Introduction〕簡單蒸餾或平衡蒸餾：用在分離要求不高的情況下。精餾：分離純度要求很高時(shí)采用。特殊精餾：混合物中各組分揮發(fā)性相差很小，難以用普通精餾分離，借助某些特殊手段進(jìn)行的精餾。間歇精餾：多用于小批量生產(chǎn)或某些有特殊要求的場合。連續(xù)精餾：多用于大批量工業(yè)生產(chǎn)中。常壓蒸餾：蒸餾在常壓下進(jìn)行。減壓蒸餾：常壓下物系沸點(diǎn)較高或熱敏性物質(zhì)不能承受高溫的情況加壓蒸餾：常壓下為氣體的物系精餾分離，加壓提高混合物的沸點(diǎn)。多組分精餾：例如原油的分離。雙組分精餾：如乙純-水體系。本章著重討論常壓下雙組分連續(xù)精餾。許多生產(chǎn)工藝常常涉及到互溶液體混合物的分離問題，如石油煉制品的切割，有機(jī)合成產(chǎn)品的提純，溶劑回收和廢液排放前的達(dá)標(biāo)處理等等。分離的方法有多種，工業(yè)上最常用的是蒸餾或精餾。蒸餾操作的用途概述〔Introduction〕簡單蒸餾或平衡蒸餾：用在分4氣液兩相的接觸方式連續(xù)接觸（也稱微分接觸）氣液兩相濃度呈連續(xù)變化，如填料塔。級式接觸氣液兩相逐級接觸傳質(zhì)，兩相組成呈階躍變化，如板式塔。散裝填料塑料鮑爾環(huán)填料規(guī)整填料塑料絲網(wǎng)波紋填料

DJ塔盤新型塔板、填料氣液兩相的接觸方式連續(xù)接觸（也稱微分接觸）氣液兩相濃度呈連續(xù)5第二節(jié)雙組分溶液的氣液相平衡關(guān)系

Vapor-liquidequilibriainbinarysystems

理想溶液的汽液平衡——拉烏爾（Raoult）定律

蒸餾分離的物系由加熱至沸騰的液相和產(chǎn)生的蒸汽相構(gòu)成。相平衡關(guān)系是蒸餾過程分析的重要基礎(chǔ)。液相為理想溶液、汽相為理想氣體的物系。理想溶液服從拉烏爾（Raoult）定律，理想氣體服從理想氣體定律或道爾頓分壓定律。根據(jù)拉烏爾定律，兩組分物系理想溶液上方的平衡蒸汽壓為

式中：poA、poB——溶液溫度下純組分飽和蒸汽壓。理想物系：第二節(jié)雙組分溶液的氣液相平衡關(guān)系

Vapor-liquid6理想溶液的汽液平衡——拉烏爾〔Raoult〕定律溶液沸騰時(shí)，溶液上方的總壓應(yīng)等于各組分分壓之和，即泡點(diǎn)方程（bubble-pointequation）A、B、C為安托因常數(shù)，可由相關(guān)的手冊查到。poA、poB取決于溶液沸騰溫度，上式表達(dá)一定總壓下液相組成與溶液泡點(diǎn)溫度關(guān)系。已知溶液的泡點(diǎn)可由上式計(jì)算液相組成；反之，已知溶液組成也可算出溶液泡點(diǎn)。純組分飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系，用安托因（Antoine）方程表示：

理想溶液的汽液平衡——拉烏爾〔Raoult〕定律溶液沸騰時(shí)，7理想溶液的汽液平衡——拉烏爾定律當(dāng)汽相為理想氣體時(shí)上式為一定總壓下汽相組成與溫度的關(guān)系式。該溫度又稱為露點(diǎn)（dew-point），上式又稱為露點(diǎn)方程。嚴(yán)格地說沒有完全理想的物系。對那些性質(zhì)相近、結(jié)構(gòu)相似的組分所組成的溶液，如苯-甲苯，甲醇-乙醇等，可視為理想溶液；若汽相壓力不太高，可視為理想氣體，則物系可視為理想物系。對非理想物系不能簡單地使用上述定律。汽液相平衡數(shù)據(jù)更多地依靠實(shí)驗(yàn)測定。

理想溶液的汽液平衡——拉烏爾定律當(dāng)汽相為理想氣體時(shí)上式為一定8汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕根據(jù)相律，雙組分兩相物系自由度為2，即相平衡時(shí)，在溫度t、壓強(qiáng)P、汽相組成x和液相組成y這四個(gè)變量中，只有兩個(gè)獨(dú)立變量。F=C－φ+2若物系的溫度和壓強(qiáng)一定，汽液兩相的組成就一定；若壓強(qiáng)和某相的組成一定，則物系的溫度和另一相組成將被唯一確定。雙組分汽液相平衡關(guān)系可由某變量與另兩個(gè)獨(dú)立變量的函數(shù)關(guān)系表達(dá)。相圖、相平衡常數(shù)或相對揮發(fā)度是常用的三種汽液相平衡關(guān)系。

雙組分汽液兩相，當(dāng)固定一個(gè)獨(dú)立變量，可用二維坐標(biāo)中的曲線圖來表示兩相的平衡關(guān)系，稱為相圖。相圖有壓強(qiáng)一定的溫度-組成T-x(y)圖、液相組成和汽相組成x-y圖，以及溫度一定的壓強(qiáng)-組成p-x圖。汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕根據(jù)相9汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕10汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕T-x(y)圖

T-x(y)圖代表的是在總壓P一定的條件下，相平衡時(shí)汽（液）相組成與溫度的關(guān)系。在總壓一定的條件下，將組成為xf

的溶液加熱至該溶液的泡點(diǎn)tA，產(chǎn)生第一個(gè)氣泡的組成為yA。繼續(xù)加熱，隨溫度升高，物系變?yōu)榛コ善胶獾钠簝上?，兩相溫度相同組成分別為yA和xA。t/Cx(y)01.0露點(diǎn)線泡點(diǎn)線露點(diǎn)泡點(diǎn)xAyAxf氣相區(qū)液相區(qū)兩相區(qū)當(dāng)溫度達(dá)到該溶液的露點(diǎn)，溶液全部汽化成為組成為yA=xf

的氣相，最后一滴液相的組成為xA。汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕T-11汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕T-x(y)圖

乙醇-水溶液物系的泡點(diǎn)線和露點(diǎn)線在M點(diǎn)重合，該點(diǎn)溶液的泡點(diǎn)比兩純組分的沸點(diǎn)都低，這是因?yàn)樵撊芤簽榫哂休^大正偏差的溶液，組成在M點(diǎn)時(shí)兩組分的蒸汽壓之和出現(xiàn)最大值。M點(diǎn)稱為恒沸點(diǎn)，具有這一特征的溶液稱為具有最低恒沸點(diǎn)的溶液。常壓下，乙醇-水物系恒沸組成摩爾分?jǐn)?shù)為0.894，相應(yīng)溫度為78.15℃(純乙醇為78.3℃)。與之相反，硝酸-水溶液為負(fù)偏差較大的溶液，在硝酸摩爾分?jǐn)?shù)為0.383時(shí)，兩組分的蒸汽壓之和最低，T-x(y)圖上對應(yīng)出現(xiàn)一最高恒沸點(diǎn)（M點(diǎn)），其沸點(diǎn)為121.9℃。此溶液稱為具有最高恒沸點(diǎn)的溶液。在恒沸點(diǎn)時(shí)汽液兩相組成相同，用一般的蒸餾方法不能實(shí)現(xiàn)該組成下混合溶液的分離。汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕T-12汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕x-y圖x-y圖代表在總壓一定下，液相組成和與之成平衡的汽相組成的關(guān)系。x-y圖可通過T-x(y)圖作出，圖中對角線(y=x)為一參考線。大多數(shù)溶液，兩相平衡時(shí)，y總是大于x，平衡線位于對角線上方。平衡線偏離對角線越遠(yuǎn)，該溶液越易分離。恒沸點(diǎn)時(shí)，x-y線與對角線相交，該點(diǎn)處汽液相組成相等。汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕x-13相對揮發(fā)度〔Relativevolatility〕溶液中各組分的揮發(fā)性由揮發(fā)度來量衡，定義為組分在汽相中的平衡蒸汽壓與在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)的比值。對雙組分物系對純組分液體，其揮發(fā)度就等于該溫度下液體的飽和蒸汽壓。溶液中兩組分揮發(fā)度之比稱為相對揮發(fā)度，用表示當(dāng)操作壓強(qiáng)不高，氣相服從道爾頓分壓定律時(shí)，上式可改寫為大小可以判斷能否用蒸餾方法加以分離以及分離的難易程度。相對揮發(fā)度〔Relativevolatility〕溶液中各14相對揮發(fā)度〔Relativevolatility〕對雙組分物系有yB=1-yA，xB=1-xA，代入并略去下標(biāo)A可得——相平衡方程對理想溶液，組分的揮發(fā)度=

po，所以值隨溫度變化相對較小，在一定的溫度范圍內(nèi)，常取的平均值用于相平衡計(jì)算。>1，表示組分A較B易揮發(fā)；值越大，兩個(gè)組分在兩相中相對含量的差別越大，越容易用蒸餾方法將兩組分分離；若=1，yA=xA，此時(shí)不能用普通蒸餾方法分離該混合物。若已知兩組分的相對揮發(fā)度，可由上式確定汽液平衡組成。相對揮發(fā)度〔Relativevolatility〕對雙組分15平衡蒸餾與簡單蒸餾

平衡蒸餾平衡蒸餾是液體的一次部分汽化或蒸汽的一次部分冷凝的蒸餾操作。生產(chǎn)工藝中溶液的閃蒸分離是平衡蒸餾的典型應(yīng)用。閃蒸操作流程：一定組成的料液被加熱后經(jīng)節(jié)流閥減壓進(jìn)入閃蒸室，液體因沸點(diǎn)下降變?yōu)檫^熱而驟然汽化，汽化耗熱使得液體溫度下降，汽、液兩相溫度趨于一致，兩相組成趨于平衡。由閃蒸室塔頂和塔底引出的汽、液兩相即為閃蒸產(chǎn)品。閃蒸罐塔頂產(chǎn)品yAxA加熱器原料液塔底產(chǎn)品Q減壓閥第三節(jié)蒸餾與精餾原理

Principlesofdistillationandrectification平衡蒸餾與簡單蒸餾平衡蒸餾平衡蒸餾是液體的一次部分汽化或16簡單蒸餾

簡單蒸餾也稱微分蒸餾，間歇非穩(wěn)態(tài)操作(unsteadybatchoperation)，在蒸餾過程中系統(tǒng)的溫度和汽液相組成均隨時(shí)間改變。分批加入蒸餾釜的原料液持續(xù)加熱沸騰汽化，產(chǎn)生的蒸汽由釜頂連續(xù)引入冷凝器得餾出液產(chǎn)品。釜內(nèi)任一時(shí)刻的汽液兩相組成互成平衡。y原料液x蒸氣xD1xD2xD3冷凝器簡單蒸餾簡單蒸餾也稱微分蒸餾，間歇非穩(wěn)態(tài)操作(unstea17簡單蒸餾

任一時(shí)刻，易揮發(fā)組分在蒸汽中的含量y始終大于剩余在釜內(nèi)的液相中的含量x，釜內(nèi)易揮發(fā)組分含量x由原料的初始組成xF-沿泡點(diǎn)線不斷下降直至終止蒸餾時(shí)組成xE，釜內(nèi)溶液的沸點(diǎn)溫度不斷升高，蒸汽相組成y也隨之沿露點(diǎn)線不斷降低。t/Cx(y)01.0露點(diǎn)線泡點(diǎn)線xAyAxf簡單蒸餾任一時(shí)刻，易揮發(fā)組分在蒸汽中的含量y始終大于剩18精餾原理

多次部分汽化部分冷凝精餾原理多次部分汽化部分冷凝19屢次局部冷凝和汽化的改進(jìn)：后一級冷凝液相參加前一級汽相中(對前級汽相起冷凝作用)；后一級汽化汽相參加前一級液相中(對前級液相起加熱作用)?？墒共僮鬟B續(xù)、穩(wěn)定。但設(shè)備仍然太多，操作不便，控制也困難。將每一個(gè)別離裝置設(shè)置成一塊塔板，形成精餾塔。每一塔板代替局部冷凝汽化的別離設(shè)備，使操作更方便靈活，控制更容易。精餾塔的塔頂回流、塔底上升蒸汽是保證過程連續(xù)穩(wěn)定進(jìn)展的必要條件。精餾裝置一般必須包括冷凝器和再沸器。精餾過程也可用填料塔代替板式塔，其余裝置一樣。屢次局部冷凝和汽化的改進(jìn)：后一級冷凝液相參加前一級汽相中(對20化工原理B精餾課件21精餾原理

原料中汽體上升，液體下流；塔頂凝液回流，塔底蒸汽回流；兩相在塔板液層中接觸；流動(dòng)和接觸料液,xFFeed塔頂產(chǎn)品,xDOverheadproduct塔底產(chǎn)品,xWBottomsproduct液相回流Liquidreflux汽相回流Vaporreflux再沸器Reboiler冷凝器condenser12mm+1N進(jìn)料板精餾段提餾段精餾原理原料中汽體上升，液體下流；流動(dòng)和接觸料液,xF22精餾原理n-1

tn-1ntnn+1tn+1yn+2yn+1ynyn-1xn-2xn-1xnxn+1回流液中輕組分含量為塔內(nèi)液相的最高值，塔釜上升的蒸汽中輕組分含量為塔內(nèi)蒸汽相的最低值，塔頂?shù)臏囟茸畹?，塔底則最高，即汽液兩相溫度由塔頂至塔底遞增。傳熱與傳質(zhì)蒸汽上升入n板，遇冷液而部分冷凝，輕組份濃度提升，重組分濃度下降；液體下流入n板，遇熱液而部分汽化，重組份濃度提升，輕組分濃度下降；汽體冷凝放出潛熱，液體汽化吸收潛熱；汽體每上升一板，經(jīng)歷一次部分氣化，輕組份濃度提高一次，至塔頂，得輕組份純度高的塔頂產(chǎn)品；液體每下降一板，經(jīng)歷一次部分汽化，重組分濃度提高一次，至塔底，得重組分濃度高的塔底產(chǎn)品。精餾原理n-1tn-1ntnn+1tn+1yn+2yn+123精餾原理精餾與蒸餾的區(qū)別：汽相和液相的部分回流。提餾段作用：下降液體中輕組分向汽相傳遞，汽相中重組分向液相傳遞，完成下降液體重組分提濃。精餾段作用：上升汽相中重組分向液相傳遞，液相中輕組分向汽相傳遞，完成上升蒸氣輕組分精制。料液,xFFeed塔頂產(chǎn)品,xDOverheadproduct塔底產(chǎn)品,xWBottomsproduct液相回流Liquidreflux汽相回流Vaporreflux再沸器Reboiler冷凝器condenser12mm+1N進(jìn)料板精餾段提餾段精餾原理精餾與蒸餾的區(qū)別：提餾段作用：精餾段作用：料液,x24精餾原理精餾過程的基礎(chǔ)是混合液中組分間揮發(fā)度的差異，而塔內(nèi)的汽液回流則是實(shí)現(xiàn)精餾的必要條件，二者缺一不可。精餾設(shè)備可以是微分接觸式或分級接觸式。傳質(zhì)設(shè)備對吸收和蒸餾過程是通用的。本章以板式塔為重點(diǎn)。

精餾原理精餾過程的基礎(chǔ)是混合液中組分間揮發(fā)度的差異，而塔內(nèi)的25第四節(jié)雙組分連續(xù)精餾塔的計(jì)算

Calculationofcontinuerectificationtoweroftwocomponents工業(yè)蒸餾過程一般為連續(xù)精餾。精餾塔的計(jì)算內(nèi)容包括：物料衡算、塔板數(shù)、進(jìn)料口位置等。第四節(jié)雙組分連續(xù)精餾塔的計(jì)算

Calculat26理論板和板效率〔Idealplateandplateefficiency〕理論塔板：（1）汽、液兩相在板上充分接觸混合；（2）離開塔板的汽、液兩相達(dá)到平衡。離開理論板汽液兩相：溫度相等，組成互成平衡，滿足t-x(y)相圖。實(shí)際塔板--兩相接觸的時(shí)間和充分程度有限，氣液兩相未達(dá)到平衡。實(shí)際塔板的傳遞過程十分復(fù)雜，與物系性質(zhì)、塔板操作條件和塔板結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，離開實(shí)際塔板的汽液兩相其溫度和組成關(guān)系很難用簡單的關(guān)系式表達(dá)。設(shè)計(jì)計(jì)算中，首先根據(jù)分離任務(wù)計(jì)算出所需的理論板數(shù)，然后再根據(jù)所選塔板類型以塔板效率進(jìn)行修正，從而確定出所需的實(shí)際塔板數(shù)。理論板的概念（Conceptofidealplate）

理論板和板效率〔Idealplateandplate27恒摩爾流假定〔Constantmolaloverflowhypothesis〕整個(gè)精餾段均有

精餾段每層板上升蒸汽摩爾流率相等，每層板下降液體摩爾流率相等。即為精餾段恒摩爾流假定。服從恒摩爾流假定的精餾過程，塔板上有多少摩爾的蒸汽冷凝，就有多少摩爾的液體汽化。因此該精餾過程屬等摩爾反向擴(kuò)散傳質(zhì)過程。同理，提餾段恒摩爾流假定

恒摩爾流假定〔Constantmolaloverflow28物料衡算與操作線方程

全塔物料衡算（Overallmaterialbalance）對穩(wěn)定操作的連續(xù)精餾塔，料液加入量必等于塔頂和塔釜產(chǎn)品量之和。全塔物料衡算總物料衡算易揮發(fā)組分物料衡算

進(jìn)料流率F和組成xF以及釜液組成xW一定，餾出液中輕組分含量xD值越大，餾出液流率D值就越小。釜液流率和組成間存在類似關(guān)系。提高產(chǎn)品品質(zhì)是以降低產(chǎn)品產(chǎn)率為代價(jià)的。物料衡算與操作線方程全塔物料衡算（Overallmat29進(jìn)料狀態(tài)的影響

實(shí)際生產(chǎn)中，加入精餾塔的原料可能有以下五種不同的熱狀態(tài)：（1）溫度低于泡點(diǎn)的過冷液體；（2）泡點(diǎn)下的飽和液體；（3）溫度介于泡點(diǎn)和露點(diǎn)之間的汽液兩相混合物；（4）露點(diǎn)下的飽和蒸汽；（5）溫度高于露點(diǎn)的過熱蒸汽。

進(jìn)料狀態(tài)的影響實(shí)際生產(chǎn)中，加入精餾塔的原料可能有30加料熱狀態(tài)對塔內(nèi)摩爾流率的影響

可得：設(shè)第m塊板為加料板，進(jìn)、出該板各股的摩爾流率、組成可由物料衡算得出

總物料衡算：單位進(jìn)料量所引起精餾段與提餾段下降液體流量之差為q—加料熱狀態(tài)參數(shù)F,zF,IFV’,ym+1,IV’V,ym,IVL,xm-1,ILL’,xm,IL’第m板加料熱狀態(tài)對塔內(nèi)摩爾流率的影響可得：設(shè)第m塊板為加料板31（1）過冷液體[(tF

<tb)

q>1,L’>L+F,V<V’]（2）飽和液體L’=L+F,V=V’q=1,

（3）汽液混合0<q<1,L’>L,V>V’（4）飽和蒸汽q=0,L’=L,V=F+V’

（5）過熱蒸汽q<0,L’<L,V>F+V’加料熱狀態(tài)對塔內(nèi)摩爾流率的影響

L’LFVV’（1）冷液體，q>1L’LFVV’（2）飽和液體，q=1L’LFVV’（3）汽液混合物，0<q<1L’LFVV’（4）飽和蒸氣，q=0L’LFVV’（5）過熱蒸氣，q<00<q<1q<0（1）過冷液體[(tF<tb)q>1,L’32操作線方程〔Operatingline〕進(jìn)入任一板蒸汽中輕組分摩爾流率與離開該板液相中輕組分摩爾流率的差值相等。1

2

3

n

n+1

V,y1D,xDL,xDV,yn+1L,xn——精餾段操作線方程精餾段作物料衡算有：塔頂全凝：V=L+D=(R+1)D回流比：R=L/D精餾段操作線方程（Operatingline）

操作線方程〔Operatingline〕進(jìn)入任一板蒸汽中33提餾段操作線方程〔Operatingline〕提餾段進(jìn)入任一板液相中輕組分摩爾流率與離開該板汽相中輕組分摩爾流率的差值等于塔底產(chǎn)品中輕組分摩爾流率

對提餾段作物料衡算有：——提餾段操作線方程——提餾段操作線方程塔釜回流比：R’=V’/W——提餾段操作線方程V’,yWW,xWL’,xWn

n+1

L’,xnV’,yn+1提餾段操作線方程〔Operatingline〕提餾段進(jìn)34提餾段操作線與加料熱狀態(tài)有關(guān)。兩操作線交點(diǎn)的坐標(biāo)也與加料熱狀態(tài)有關(guān)。應(yīng)用兩操作線方程可導(dǎo)出以q

值為參變量的交點(diǎn)軌跡方程。由兩操作線方程加料熱狀態(tài)對操作線交點(diǎn)的影響

——q線方程或進(jìn)料方程加料熱狀態(tài)一定時(shí)，q線方程式為一直線方程。不同的加料熱狀態(tài)對應(yīng)著不同的q值，也就對應(yīng)著不同的q線。兩式相減提餾段操作線與加料熱狀態(tài)有關(guān)。加料熱狀態(tài)對操作線交點(diǎn)的影響35操作線方程的在圖上的畫法

精餾段操作線方程提餾段操作線方程q線方程或進(jìn)料方程xy01.01.0xD

abxW

cdxF

操作線方程的在圖上的畫法精餾段操作線方程提餾段操作線方程q36理論板數(shù)由操作線方程和相平衡關(guān)系確定。

理論板數(shù)的求法

逐板計(jì)算法與圖解法

yy1xW12345678910axq線de01.01.0y2y3y6yqxqzFx2x1xD料液,xFFeed塔頂產(chǎn)品,xDOverheadproduct塔底產(chǎn)品,xWBottomsproduct液相回流Liquidreflux汽相回流Vaporreflux再沸器Reboiler冷凝器condenser12mm+1N進(jìn)料板精餾段提餾段理論板數(shù)由操作線方程和相平衡關(guān)系確定。理論板數(shù)的求法逐板37逐板計(jì)算法條件：塔頂全凝，泡點(diǎn)回流提餾段操作線方程：相平衡方程式：或第一板：第二板：第三板：精餾段操作線方程：第m板：第m板為進(jìn)料板……y1y1x1x2y212yN-2xN-2xN-1yNN-1NmN-2W,xWF,zFD,xDQ逐板計(jì)算法條件：塔頂全凝，泡點(diǎn)回流提餾段操作線方程：相平衡方38第m+1板：第N板：結(jié)果：塔內(nèi)共有理論板N塊，第N板為釜，其中，精餾段m-1塊，提餾段N-m+1塊（包括塔釜），第m板為進(jìn)料板?！贜板為釜【例】利用逐板計(jì)算法求例10-6中苯—甲苯溶液于47℃進(jìn)料所需的理論板數(shù)并確定加料板位置。塔頂為全凝器。常壓下苯—甲苯物系相對揮發(fā)度為2.47。解：根據(jù)例10-6:相平衡方程：

精餾段操作線：，

提餾段操作線：，

第m+1板：第N板：結(jié)果：塔內(nèi)共有理論板N塊，第N板為釜，其39精餾段：第一塊板上升蒸汽組成：第一塊板下降液體組成：

第二板上升的汽相組成：

第二板下降的液體組成：

第三板上升的汽相組成：第三板下降的液體組成：

如此反復(fù)計(jì)算：

故第7塊板為加料板精餾段：第一塊板下降液體組成：第二板上升的汽相組成：40提餾段第八板上升蒸汽組成：第八板下降液體組成：如此反復(fù)計(jì)算：故總理論板數(shù)為13塊，精餾段6塊，第7板為進(jìn)料板，第13塊為塔釜。

提餾段第八板下降液體組成：如此反復(fù)計(jì)算：41圖解法

首先根據(jù)相平衡數(shù)據(jù)，回流比R，加料熱狀態(tài)q及進(jìn)料和產(chǎn)品組成(zF,xD,xW），在y-x圖上作對角線、平衡線、精餾段和提餾操作線。自對角線上a點(diǎn)（xD,xD）始，在平衡線與精餾段操作線間作梯級。當(dāng)梯級跨過兩操作線交點(diǎn)（d點(diǎn)）時(shí)，改在平衡線與提餾操作線間作梯級，直至某梯級的垂直線小于xW為止。每一個(gè)梯級代表一塊理論板。梯級總數(shù)即為所需理論板數(shù)。梯級含義：如第一梯級由a點(diǎn)作水平線與平衡線交于點(diǎn)1（y1，x1），相當(dāng)于用平衡關(guān)系由y1求得x1；再自點(diǎn)1作垂線與精餾段操作線相交，交點(diǎn)坐標(biāo)為（y2，x1），即相當(dāng)于用操作線關(guān)系由x1求得y2?？梢姡鹤鲌D法與逐板計(jì)算法等價(jià)。圖解法梯級含義：如第一梯級42yy1xW12345678910axq線de01.01.0y2y3y6yqxqzFx2x1xDyy1xW12345678910axq線de01.01.043跨過兩操作線交點(diǎn)的梯級確定為加料板，加料板的汽液相組成與進(jìn)料組成相近，完成一定分離任務(wù)所需梯級最少，稱為適宜加料位置。若不在此板進(jìn)料，則理論板數(shù)較多。最宜的加料位置〔Feed-platelocation〕適宜的加料位置123567812346781234567adccdacda0001.01.01.01.01.01.0yxyxxygf跨過兩操作線交點(diǎn)的梯級確定為加料板，加料板的汽液相組成與進(jìn)料44原則：進(jìn)料在組成接近的的塔板上。當(dāng)進(jìn)料組成波動(dòng)時(shí)，為了保證最佳進(jìn)料，一般設(shè)置多個(gè)進(jìn)料位置，一般在進(jìn)料組成變化時(shí)，改變進(jìn)料位置。原則：45精餾塔理論板數(shù)、塔頂冷凝器和塔釜再沸器的熱負(fù)荷均與回流比有關(guān)。精餾過程的投資費(fèi)用和操作費(fèi)用都取決于回流比的值。回流比的選擇〔Determinationofrefluxratio〕全回流與最少理論板數(shù)Totalrefluxandminimumnumberofplate全回流時(shí)：RD=0W=0F=0精餾段操作線：全回流時(shí)操作線和平衡線的距離為最遠(yuǎn)，達(dá)到相同的分離程度所需的理論板數(shù)最少，以Nmin表示。提餾段操作線：對角線精餾塔理論板數(shù)、塔頂冷凝器和塔釜再沸器的熱負(fù)荷均與回流比有關(guān)46第N板：芬斯克(Fenske)方程即塔釜的液體組成：

略去下標(biāo)A、B式中N即為全回流時(shí)所需的最少理論板數(shù)Nmin。若取平均相對揮發(fā)度—芬斯克Fenske方程……第N板：芬斯克(Fenske)方程即塔釜的液體組成：47減少回流比，精餾段操作線截距增大，操作線向平衡線移動(dòng)；操作線交點(diǎn)d將向平衡線靠近，提餾段操作線也向平衡線移動(dòng)。結(jié)論：減少回流比，達(dá)到指定分離程度所需理論板數(shù)將增多。最小回流比Minimumrefluxratio回流比減至某一數(shù)值時(shí)，兩操作線交點(diǎn)d落在平衡線上，所需理論板數(shù)為無窮多。此時(shí)的回流比稱為最小回流比Rmin，d點(diǎn)稱為挾點(diǎn)，其附近稱為恒濃區(qū)或挾緊區(qū)。

qadydxWxdxFxD1.001.0減少回流比，精餾段操作線截距增大，操作線向平衡線移動(dòng)；操作線48對某些平衡線有下凹部分的情況，減小回流比時(shí)，在兩操作線的交點(diǎn)還未落到平衡線上之前，操作線已與平衡線相切于e點(diǎn)。此時(shí)對應(yīng)的回流比為最小回流比。最小回流比Minimumrefluxratioyeqdea01.01.0ydxWxdzFxexDqdea01.01.0yeydxWxdzFxexD對某些平衡線有下凹部分的情況，減小回流比時(shí)，在兩操作線的交點(diǎn)49由全回流與最小回流比定義知，實(shí)際回流比應(yīng)介于這兩者之間。適宜回流比根據(jù)經(jīng)濟(jì)核算確定，應(yīng)在操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用間作權(quán)衡。適宜回流比的選擇〔Determinationofoptimumrefluxratio〕操作費(fèi)用：精餾的操作費(fèi)用主要決定于再沸器中產(chǎn)生上升蒸汽V’所消耗加熱介質(zhì)的量和冷凝器中冷凝塔頂蒸汽V所消耗的冷卻介質(zhì)的量。可見，當(dāng)F、q、D一定時(shí)，R增大，塔內(nèi)上升蒸汽量增加，加熱和冷卻介質(zhì)的消耗量亦隨之增多，操作費(fèi)用相應(yīng)增加?？傎M(fèi)用設(shè)備費(fèi)操作費(fèi)費(fèi)用回流比RRopt由全回流與最小回流比定義知，實(shí)際回流比應(yīng)介于這兩者之間。適宜50設(shè)備費(fèi)用：R為Rmin

，需無窮多塊塔板，設(shè)備費(fèi)用無窮大。R稍大于Rmin，所需理論板數(shù)急劇減少，設(shè)備費(fèi)用隨之劇減。隨R增大，理論板數(shù)減小趨勢漸緩。適宜回流比的選擇〔Determinationofoptimumrefluxratio〕最適宜的回流比：精餾總費(fèi)用為最低時(shí)的回流比。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，最適宜回流比的范圍為而隨R的進(jìn)一步增大，塔內(nèi)上升蒸汽V’和V增大，使塔徑、塔板面積、再沸器及冷凝器換熱面積增大，設(shè)備費(fèi)用又開始上升。理論板數(shù)NRmin回流比RNmin設(shè)備費(fèi)用：適宜回流比的選擇〔Determinationof51精餾條件：(1)組分?jǐn)?shù)目=2~11；(2)進(jìn)料熱狀態(tài)包括五種情況；(3)Rmin=0.53~7.0；(4)組分間相對揮發(fā)度=1.26~4.05；(5)理論板數(shù)=2.4~43.1。吉利蘭(Gilliland)關(guān)聯(lián)圖理論板數(shù)的簡捷求法

吉利蘭圖在精餾塔的初步計(jì)算中，常借助于最小回流比Rmin和最少理論板數(shù)Nmin的概念估算所需的理論塔板數(shù)。注意：使用該圖計(jì)算時(shí)，條件應(yīng)盡量與上述條件相近。精餾條件：吉利蘭(Gilliland)關(guān)聯(lián)圖理論板數(shù)的簡52（1）根據(jù)物系性質(zhì)及分離要求，求出Rmin，選擇適宜的R；（2）求出全回流下的Nmin，接近理想物系溶液，用Fenske方程計(jì)算；（3）算出(R-Rmin)/(R+1)，查吉利蘭圖得(N-Nmin)/(N+1)，可求得N；（4）確定加料位置。理論板數(shù)的簡捷求法

將該圖用于雙組分和多組分精餾的計(jì)算，其大致步驟是：注意：上述計(jì)算中，與實(shí)際回流比R對應(yīng)的N和與全回流對應(yīng)的Nmin，均指包括再沸器的全塔理論板數(shù)。吉利蘭圖（1）根據(jù)物系性質(zhì)及分離要求，求出Rmin，選擇適宜的R53恒沸精餾第三組分與原溶液中的一個(gè)組分形成恒沸物，原有組分間的相對揮發(fā)度增大，使該溶液能用一般精餾方法分離。第三組分稱為恒沸劑或挾帶劑。具有最低恒沸物的體系：形成的恒沸物是易揮發(fā)的塔頂產(chǎn)品，理論上塔底可得純組分。具有最高恒沸物的體系：形成的恒沸物是難揮發(fā)的塔底產(chǎn)品，理論上塔頂可得純組分。恒沸精餾中合適挾帶劑的選用：（1）恒沸物恒沸點(diǎn)與溶液中純組分沸點(diǎn)有相當(dāng)差值，一般不小于10℃。（2）恒沸物易分離，以便回收挾帶劑，挾帶劑含量越少操作費(fèi)用越省。（3）熱穩(wěn)定性、腐蝕性、毒性、價(jià)格等因素。第六節(jié)恒沸精餾和萃取精餾(略)

Azeotropicandextractiverectification恒沸精餾第三組分與原溶液中的一個(gè)組分形成恒沸物，原有組分間的54恒沸精餾舉例工業(yè)酒精恒沸精餾（用苯作恒沸劑）制取無水酒精。乙醇-水二元恒沸物（恒沸點(diǎn)78.15℃，乙醇摩爾分率為0.894）

三元恒沸物：苯：0.539乙醇：0.228水：0.233沸點(diǎn)：64.85℃上層苯相苯：0.745乙醇：0.217少量水下層水相苯：0.0428乙醇：0.35其余為水無水酒精水恒沸精餾塔分層器乙醇回收塔苯回收塔冷凝器冷凝器三元非均相恒沸物三元非均相恒沸物稀乙醇水溶液二元恒沸物二元恒沸物乙醇水恒沸物恒沸精餾舉例工業(yè)酒精恒沸精餾（用苯作恒沸劑）制取無水酒精。乙55萃取精餾萃取精餾也是向原料液中加入第三組分，稱為萃取劑。加入的萃取劑一般沸點(diǎn)較高、且不與原溶液中任一組分形成恒沸物，僅僅是改變原有組分的相對揮發(fā)度而實(shí)現(xiàn)精餾分離。萃取精餾，從塔頂可得一個(gè)純組分，萃取劑與另一組分從塔底排出。萃取劑的選擇是過程的關(guān)鍵。萃取劑應(yīng)具備：（1）選擇性好，加入少量萃取劑能使溶液相對揮發(fā)度顯著提高；（2）揮發(fā)性小且不與原組分起反應(yīng)，便于分離回收;（3）安全，無毒，無腐蝕，熱穩(wěn)定性好以及價(jià)格便宜等。萃取精餾萃取精餾也是向原料液中加入第三組分，稱為萃取劑。加入56萃取精餾舉例苯-環(huán)乙烷溶液的萃取分離：苯沸點(diǎn)80.1℃，環(huán)乙烷沸點(diǎn)為80.73℃，其相對揮發(fā)度為0.98，苯-環(huán)乙烷溶液難于用普通精餾分離。若在該溶液中加入沸點(diǎn)較高的糠醛（沸點(diǎn)161.7℃），則溶液的相對揮發(fā)度發(fā)生顯著的變化。循環(huán)糠醛補(bǔ)充糠醛環(huán)己烷脫溶劑底部產(chǎn)品苯+環(huán)己烷（原料）溶劑分離塔萃取精餾塔冷凝器冷凝器環(huán)己烷糠醛-苯混合液苯x糠醛0.00.980.21.380.41.860.52.070.62.360.72.7萃取精餾舉例苯-環(huán)乙烷溶液的萃取分離：循環(huán)糠醛補(bǔ)充糠醛環(huán)己烷57第七節(jié)板式塔在圓柱形殼體內(nèi)按一定間距水平設(shè)置若干層塔板，液體靠重力作用自上而下流經(jīng)各層板后從塔底排出，各層塔板上保持有一定厚度的流動(dòng)液層；氣體則在壓強(qiáng)差的推動(dòng)下，自塔底向上依次穿過各塔板上的液層上升至塔頂排出。氣、液在塔內(nèi)逐板接觸進(jìn)行質(zhì)、熱交換，故兩相的組成沿塔高呈階躍式變化。第七節(jié)板式塔在圓柱形殼體內(nèi)按一定間距水平設(shè)置若干層塔58塔板類型

液相降液管堰氣相溢流塔板(錯(cuò)流式塔板)：塔板間有專供液體溢流的降液管(溢流管)，橫向流過塔板的流體與由下而上穿過塔板的氣體呈錯(cuò)流流動(dòng)。板上液體的流徑與液層的高度可通過適當(dāng)安排降液管的位置及堰的高度給予控制，從而可獲得較高的板效率，但降液管將占去塔板的傳質(zhì)有效面積，影響塔的生產(chǎn)能力。溢流式塔板應(yīng)用很廣，按塔板的具體結(jié)構(gòu)形式可分為：泡罩塔板、篩孔塔板、浮閥塔板、網(wǎng)孔塔板、舌形塔板等。一.塔板結(jié)構(gòu)塔板類型液降液管堰氣相溢流塔板(錯(cuò)流式塔板)：塔板間有專59塔板類型

逆流塔板（穿流式塔板）：塔板間沒有降液管，氣、液兩相同時(shí)由塔板上的孔道或縫隙逆向穿流而過，板上液層高度靠氣體速度維持。優(yōu)點(diǎn)：塔板結(jié)構(gòu)簡單，板上無液面差，板面充分利用，生產(chǎn)能力較大；缺點(diǎn)：板效率及操作彈性不及溢流塔板。與溢流式塔板相比，逆流式塔板應(yīng)用范圍小得多，常見的板型有篩孔式、柵板式、波紋板式等。液相氣相塔板類型逆流塔板（穿流式塔板）：與溢流式塔板相比，逆流式塔60泡罩塔板〔Bubble-capTray〕在工業(yè)上最早（1813年）應(yīng)用的一種塔板，其主要元件由升氣管和泡罩構(gòu)成，泡罩安裝在升氣管頂部，泡罩底緣開有若干齒縫浸入在板上液層中，升氣管頂部應(yīng)高于泡罩齒縫的上沿，以防止液體從中漏下。液體橫向通過塔板經(jīng)溢流堰流入降液管，氣體沿升氣管上升折流經(jīng)泡罩齒縫分散進(jìn)入液層，形成兩相混合的鼓泡區(qū)。優(yōu)點(diǎn)：操作穩(wěn)定，升氣管使泡罩塔板低氣速下也不致產(chǎn)生嚴(yán)重的漏液現(xiàn)象，故彈性大。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，塔板壓降大，生產(chǎn)強(qiáng)度低。

泡罩塔板〔Bubble-capTray〕在工業(yè)上最早（61篩孔塔板〔SieveTray〕篩孔塔板即篩板出現(xiàn)也較早（1830年），是結(jié)構(gòu)最簡單的一種板型。但由于早期對其性能認(rèn)識(shí)不足，為易漏液、操作彈性小、難以穩(wěn)定操作等問題所困，使用受到極大限制。1950年后開始對篩孔塔板進(jìn)行較系統(tǒng)全面的研究，從理論和實(shí)踐上較好地解決了有關(guān)篩板效率，流體力學(xué)性能以及塔板漏液等問題，獲得了成熟的使用經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)方法，使之逐漸成為應(yīng)用最廣的塔板類型之一。篩孔塔板〔SieveTray〕篩孔塔板即篩板出現(xiàn)也較早62浮閥塔板〔ValveTray〕自1950年代問世后，很快在石油、化工行業(yè)得到推廣，至今仍為應(yīng)用最廣的一種塔板。結(jié)構(gòu)：以泡罩塔板和篩孔塔板為基礎(chǔ)基礎(chǔ)。有多種浮閥形式，但基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相似，即在塔板上按一定的排列開若干孔，孔的上方安置可以在孔軸線方向上下浮動(dòng)的閥片。閥片可隨上升氣量的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)開啟度。在低氣量時(shí)，開度?。粴饬看髸r(shí)，閥片自動(dòng)上升，開度增大。因此，氣量變化時(shí)，通過閥片周邊流道進(jìn)入液體層的氣速較穩(wěn)定。同時(shí)，氣體水平進(jìn)入液層也強(qiáng)化了氣液接觸傳質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)能力和操作彈性大，板效率高。綜合性能較優(yōu)異。浮閥塔板〔ValveTray〕自1950年代問世63浮閥塔板〔ValveTray〕F1型浮閥結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，應(yīng)用最普遍，為定型產(chǎn)品。閥片帶有三條腿，插入閥孔后將各腿底腳外翻90°，用以限制操作時(shí)閥片在板上升起的最大高度；閥片周邊有三塊略向下彎的定距片，以保證閥片的最小開啟高度。F1型浮閥分輕閥和重閥。輕閥塔板漏液稍嚴(yán)重，除真空操作時(shí)選用外，一般均采用重閥。浮閥塔板〔ValveTray〕F1型浮閥結(jié)構(gòu)簡單64舌形塔板一種斜噴射型塔板。結(jié)構(gòu)簡單，在塔板上沖出若干按一定排列的舌形孔，舌片向上張角以20°左右為宜。20=ao50R25氣相優(yōu)點(diǎn)：氣流由舌片噴出并帶動(dòng)液體沿同方向流動(dòng)。氣液并流避免了返混和液面落差，塔板上液層較低，塔板壓降較小。氣流方向近于水平。相同的液氣比下，舌形塔板的液沫夾帶量較小，故可達(dá)較高的生產(chǎn)能力。缺點(diǎn)：張角固定，在氣量較小時(shí)，經(jīng)舌孔噴射的氣速低，塔板漏液嚴(yán)重，操作彈性小。液體在同一方向上加速，有可能使液體在板上的停留時(shí)間太短、液層太薄，板效率降低。舌形塔板一種斜噴射型塔板。結(jié)構(gòu)簡單，在塔板上沖出若干按65在舌形塔板上發(fā)展的斜孔塔板，斜孔的開口方向與液流垂直且相鄰兩排開孔方向相反，既保留了氣體水平噴出、氣液高度湍動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，又避免了液體連續(xù)加速，可維持板上均勻的低液面，從而既能獲得大的生產(chǎn)能力，又能達(dá)到好的傳質(zhì)效果。

斜孔塔板浮舌塔板為使舌形塔板適應(yīng)低負(fù)荷生產(chǎn)，提高操作彈性，研制出了可變氣道截面（類似于浮閥塔板）的浮舌塔板。19R20R1683731o20降液管a斜孔結(jié)構(gòu)b塔板布置受液區(qū)導(dǎo)向孔在舌形塔板上發(fā)展的斜孔塔板，斜孔的開口方向與液流垂直且相鄰兩66網(wǎng)孔塔板網(wǎng)孔塔板由沖有傾斜開孔的薄板制成，具有舌形塔板的特點(diǎn)。這種塔板上裝有傾斜的擋沫板，其作用是避免液體被直接吹過塔板，并提供氣液分離和氣液接觸的表面。網(wǎng)孔塔板具有生產(chǎn)能力大，壓降低，加工制造容易的特點(diǎn)。擋沫板塔板AA降液管A-A剖視圖受液盤網(wǎng)孔塔板網(wǎng)孔塔板由沖有傾斜開孔的薄板制成，具有舌形塔板的特點(diǎn)67垂直篩板〔VerticalSieveTray〕在塔板上開按一定排列的若干大孔(直徑100~200mm)，孔上設(shè)置側(cè)壁開有許多篩孔的泡罩，泡罩底邊留有間隙供液體進(jìn)入罩內(nèi)。氣流將由泡罩底隙進(jìn)入罩內(nèi)的液體拉成液膜形成兩相上升流動(dòng)，經(jīng)泡罩側(cè)壁篩孔噴出后兩相分離，即氣體上升液體落回塔板。液體從塔板入口流至降液管將多次經(jīng)歷上述過程。與普通篩板相比，垂直篩板為氣液兩相提供了很大的不斷更新的相際接觸表面，強(qiáng)化了傳質(zhì)過程；且氣液由水平方向噴出，液滴在垂直方向的初速度為零，降低了液沫夾帶量，因此垂直篩板可獲得較高的塔板效率和較大的生產(chǎn)能力。垂直篩板〔VerticalSieveTray〕在塔板上68二.塔板上的氣液兩相的流動(dòng)現(xiàn)象浮閥塔板上的氣、液流程浮閥塔板的板面結(jié)構(gòu)：鼓泡區(qū)（有效區(qū)、開孔區(qū)）降液管區(qū)受液盤區(qū)液體安定區(qū)邊緣區(qū)溢流堰塔身溢流堰板降液管塔板受液盤安定區(qū)降液管區(qū)受液盤區(qū)鼓泡區(qū)液體從上一塔板的降液管流入板面上的受液盤區(qū)，經(jīng)進(jìn)口安定區(qū)進(jìn)入鼓泡區(qū)與浮閥吹出的氣體進(jìn)行質(zhì)、熱交換后，再由溢流堰溢出進(jìn)入降液管流入下一塔板。二.塔板上的氣液兩相的流動(dòng)現(xiàn)象浮閥塔板上的氣、液流程69塔板上的不正常操作現(xiàn)象漏液：部分液體不是橫向流過塔板后經(jīng)降液管流下，而是從閥孔直接漏下。原因：氣速較小時(shí)，氣體通過閥孔的速度壓頭小，不足以抵消塔板上液層的重力；氣體在塔板上的不均勻分布也是造成漏液的重要原因。后果：嚴(yán)重的漏液使塔板上不能形成液層，氣液無法進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)，塔板將失去其基本功能。若設(shè)計(jì)不當(dāng)或操作時(shí)參數(shù)失調(diào)，輕則會(huì)引起板效率大降低，重則會(huì)出現(xiàn)一些不正常現(xiàn)象使塔無法工作。漏液（Weeping）氣體分布均勻與否，取決于板上各處阻力均等否。氣體穿過塔板的阻力由干板阻力和液層阻力兩部分組成。當(dāng)板上結(jié)構(gòu)均勻、各處干板阻力相等時(shí)，板上液層阻力即液層厚度的均勻程度將直接影響氣體的分布。塔板上的不正常操作現(xiàn)象漏液：部分液體不是橫向流過塔板后經(jīng)降液70漏液〔Weeping〕板上液層厚度不均勻：液層波動(dòng)和液面落差。液層波動(dòng)：波峰處液層厚，閥孔氣量小、易漏液。由此引起的漏液是隨機(jī)的。可在設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)增大干板阻力。液面落差：塔板入口側(cè)的液層厚于塔板出口側(cè)，使氣流偏向出口側(cè)，入口側(cè)的閥孔則因氣量小而發(fā)生漏液。塔板上設(shè)入口安定區(qū)可緩解此現(xiàn)象。單流型雙流型多流型階梯流型雙流型、多流型或階梯型塔板：在塔徑或液體流量很大時(shí)可減少液面落差。漏液〔Weeping〕板上液層厚度不均勻：液層波動(dòng)和液面落差71漏液〔Weeping〕雙流型多流型漏液〔Weeping〕雙流型多流型72液沫夾帶和氣泡夾帶〔Entrainment〕液沫夾帶：氣體鼓泡通過板上液層時(shí)，將部分液體分散成液滴，而部分液滴被上升氣流帶入上層塔板。由兩部分組成：(1)小液滴的沉降速度小于液層上方空間上升氣流的速度，夾帶量與板間距無關(guān)；(2)較大液滴的沉降速度雖大于氣流速度，但它們在氣流的沖擊或氣泡破裂時(shí)獲得了足夠的向上初速度而被彈濺到上層塔板。夾帶量與板間距有關(guān)。氣泡夾帶：液體在降液管中停留時(shí)間太短，大量氣泡被液體卷進(jìn)下層塔板。后果：液沫夾帶是液體的返混，氣泡夾帶是氣體的返混，均對傳質(zhì)不利。嚴(yán)重時(shí)可誘發(fā)液泛，完全破壞塔的正常操作。液沫夾帶和氣泡夾帶是不可避免的，但夾帶量必需嚴(yán)格地控制在最大允許值范圍內(nèi)。液沫夾帶和氣泡夾帶〔Entrainment〕液沫夾帶：氣體鼓73液泛〔Dumpingofliquid〕塔內(nèi)液體不能順暢逐板流下，持液量增多，氣相空間變小，大量液體隨氣體從塔頂溢出。夾帶液泛：板間距過小，操作液量過大，上升氣速過高時(shí)，過量液沫夾帶量使板間充滿氣、液混合物而引發(fā)的液泛。溢流液泛：液體在降液管內(nèi)受阻不能及時(shí)往下流動(dòng)而在板上積累所致。為使液體能由上層塔板穩(wěn)定地流入下層塔板，降液管內(nèi)必須維持一定的液柱高度Hdhf+hHTh0howhw式中：hf——板壓降。h——液體經(jīng)過降液管的阻力損失。液泛〔Dumpingofliquid〕塔內(nèi)液體不能順暢逐74三、塔板效率(一)常用莫弗里(Murphree)板效率表示。以汽相表示的單板效率

以液相表示的單板效率

三、塔板效率75(二)全塔效率理論板數(shù)與實(shí)際板數(shù)之比稱為全塔效率。影響全塔效率的因素很多，物性、塔板構(gòu)造、操作條件等都有影響。一般雙組分混合液的全塔效率在50~70%。(二)全塔效率76四、塔高確實(shí)定

板式塔有效段高度由實(shí)際板數(shù)和板間距決定。板間距板間距為經(jīng)歷值，取200,250,300,350,400,500mm等。空間要足夠，以利于檢修維護(hù)。對于填料塔可用等板高度的經(jīng)歷值來確定塔高。一些填料的等板高度經(jīng)歷值見表6-6。HETP/mHETP/m25mm填料0.46吸收1.5~1.838mm填料0.66小直徑塔塔徑50mm填料0.90真空塔塔徑+0.1四、塔高確實(shí)定

板式塔有效段高度由實(shí)際板數(shù)和板間距決定。77五、塔徑的計(jì)算根據(jù)流量關(guān)系易得計(jì)算塔徑的關(guān)鍵是適宜的空塔氣速.空塔氣速與板間距的關(guān)系。按經(jīng)歷值初步選取板間距后可計(jì)算最大允許空塔汽速：實(shí)際空塔汽速u=(0.6~0.8)umaxC汽相負(fù)荷因子由圖6-58查得。五、塔徑的計(jì)算根據(jù)流量關(guān)系易得C汽相負(fù)荷因子由圖6-58查得78例1含甲醇0.35(摩爾分率,以下同)的甲醇水溶液,在常壓連續(xù)精餾塔中分離,進(jìn)料100kmol/h，泡點(diǎn)進(jìn)料，R=3，進(jìn)料中甲醇的96%進(jìn)入餾出液，要求餾出液組成為0.93，α=4。試求1）產(chǎn)品量；2）殘液中甲醇的含量；3）進(jìn)入第二塊板的氣液相組成。例2在連續(xù)精餾塔中分離某組成為0.5（摩爾分率,以下同）的兩組分理想溶液，泡點(diǎn)進(jìn)料，塔頂采用分凝器和全凝器，分凝器向塔內(nèi)提供回流液，其組成為0.88，全凝器提供組成為0.95的產(chǎn)品，塔頂餾出液中易揮發(fā)組分的回收率為96%，若測得第一塊板的液相組成為0.79，求1）回流比與最小回流比；2）若餾出液良為100kmol/h，進(jìn)料量為多少？例1含甲醇0.35(摩爾分率,以下同)的甲醇水溶液,在常壓79例3用一連續(xù)精餾塔分離組分A和B所組成的兩組分理想溶液，原料液中含A0.44，餾出液中含A0.957（均為摩爾分率），已知溶液平均相對揮發(fā)度為2.5，最小回流比為1.63，求進(jìn)料方式。例4某兩組分溶液在連續(xù)精餾塔內(nèi)進(jìn)行精餾，泡點(diǎn)進(jìn)料，xF=0.5，xW=0.1，

α=4，理論板為4塊（包括再沸器），料液從第二塊板進(jìn)入，提餾段上升蒸汽摩爾流量為塔底產(chǎn)品的2倍，求第三塊理論板上升的蒸汽組成。例3用一連續(xù)精餾塔分離組分A和B所組成的兩組分理想溶液，80第六章蒸餾

Chap.6Distillation第一節(jié)概述第二節(jié)雙組分溶液的汽液相平衡第三節(jié)蒸餾與精餾原理第四節(jié)雙組分連續(xù)精餾塔的計(jì)算第五節(jié)間歇精餾第六節(jié)恒沸精餾與萃取精餾第七節(jié)板式塔第六章蒸餾

Chap.6Distill81第一節(jié)概述

Introduction工作原理：利用液體混合物中各組分（component）揮發(fā)性（volatility）差異，以熱能為媒介使其部分汽化從而在汽相富集輕組分液相富集重組分而分離的方法。

閃蒸罐塔頂產(chǎn)品yAxA加熱器原料液塔底產(chǎn)品Q減壓閥第一節(jié)概述

Introduction工作原理：閃蒸罐82概述〔Introduction〕蒸餾操作實(shí)例：石油煉制中使用的

250萬噸常減壓裝置概述〔Introduction〕蒸餾操作實(shí)例：石油煉制中使83概述〔Introduction〕簡單蒸餾或平衡蒸餾：用在分離要求不高的情況下。精餾：分離純度要求很高時(shí)采用。特殊精餾：混合物中各組分揮發(fā)性相差很小，難以用普通精餾分離，借助某些特殊手段進(jìn)行的精餾。間歇精餾：多用于小批量生產(chǎn)或某些有特殊要求的場合。連續(xù)精餾：多用于大批量工業(yè)生產(chǎn)中。常壓蒸餾：蒸餾在常壓下進(jìn)行。減壓蒸餾：常壓下物系沸點(diǎn)較高或熱敏性物質(zhì)不能承受高溫的情況加壓蒸餾：常壓下為氣體的物系精餾分離，加壓提高混合物的沸點(diǎn)。多組分精餾：例如原油的分離。雙組分精餾：如乙純-水體系。本章著重討論常壓下雙組分連續(xù)精餾。許多生產(chǎn)工藝常常涉及到互溶液體混合物的分離問題，如石油煉制品的切割，有機(jī)合成產(chǎn)品的提純，溶劑回收和廢液排放前的達(dá)標(biāo)處理等等。分離的方法有多種，工業(yè)上最常用的是蒸餾或精餾。蒸餾操作的用途概述〔Introduction〕簡單蒸餾或平衡蒸餾：用在分84氣液兩相的接觸方式連續(xù)接觸（也稱微分接觸）氣液兩相濃度呈連續(xù)變化，如填料塔。級式接觸氣液兩相逐級接觸傳質(zhì)，兩相組成呈階躍變化，如板式塔。散裝填料塑料鮑爾環(huán)填料規(guī)整填料塑料絲網(wǎng)波紋填料

DJ塔盤新型塔板、填料氣液兩相的接觸方式連續(xù)接觸（也稱微分接觸）氣液兩相濃度呈連續(xù)85第二節(jié)雙組分溶液的氣液相平衡關(guān)系

Vapor-liquidequilibriainbinarysystems

理想溶液的汽液平衡——拉烏爾（Raoult）定律

蒸餾分離的物系由加熱至沸騰的液相和產(chǎn)生的蒸汽相構(gòu)成。相平衡關(guān)系是蒸餾過程分析的重要基礎(chǔ)。液相為理想溶液、汽相為理想氣體的物系。理想溶液服從拉烏爾（Raoult）定律，理想氣體服從理想氣體定律或道爾頓分壓定律。根據(jù)拉烏爾定律，兩組分物系理想溶液上方的平衡蒸汽壓為

式中：poA、poB——溶液溫度下純組分飽和蒸汽壓。理想物系：第二節(jié)雙組分溶液的氣液相平衡關(guān)系

Vapor-liquid86理想溶液的汽液平衡——拉烏爾〔Raoult〕定律溶液沸騰時(shí)，溶液上方的總壓應(yīng)等于各組分分壓之和，即泡點(diǎn)方程（bubble-pointequation）A、B、C為安托因常數(shù)，可由相關(guān)的手冊查到。poA、poB取決于溶液沸騰溫度，上式表達(dá)一定總壓下液相組成與溶液泡點(diǎn)溫度關(guān)系。已知溶液的泡點(diǎn)可由上式計(jì)算液相組成；反之，已知溶液組成也可算出溶液泡點(diǎn)。純組分飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系，用安托因（Antoine）方程表示：

理想溶液的汽液平衡——拉烏爾〔Raoult〕定律溶液沸騰時(shí)，87理想溶液的汽液平衡——拉烏爾定律當(dāng)汽相為理想氣體時(shí)上式為一定總壓下汽相組成與溫度的關(guān)系式。該溫度又稱為露點(diǎn)（dew-point），上式又稱為露點(diǎn)方程。嚴(yán)格地說沒有完全理想的物系。對那些性質(zhì)相近、結(jié)構(gòu)相似的組分所組成的溶液，如苯-甲苯，甲醇-乙醇等，可視為理想溶液；若汽相壓力不太高，可視為理想氣體，則物系可視為理想物系。對非理想物系不能簡單地使用上述定律。汽液相平衡數(shù)據(jù)更多地依靠實(shí)驗(yàn)測定。

理想溶液的汽液平衡——拉烏爾定律當(dāng)汽相為理想氣體時(shí)上式為一定88汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕根據(jù)相律，雙組分兩相物系自由度為2，即相平衡時(shí)，在溫度t、壓強(qiáng)P、汽相組成x和液相組成y這四個(gè)變量中，只有兩個(gè)獨(dú)立變量。F=C－φ+2若物系的溫度和壓強(qiáng)一定，汽液兩相的組成就一定；若壓強(qiáng)和某相的組成一定，則物系的溫度和另一相組成將被唯一確定。雙組分汽液相平衡關(guān)系可由某變量與另兩個(gè)獨(dú)立變量的函數(shù)關(guān)系表達(dá)。相圖、相平衡常數(shù)或相對揮發(fā)度是常用的三種汽液相平衡關(guān)系。

雙組分汽液兩相，當(dāng)固定一個(gè)獨(dú)立變量，可用二維坐標(biāo)中的曲線圖來表示兩相的平衡關(guān)系，稱為相圖。相圖有壓強(qiáng)一定的溫度-組成T-x(y)圖、液相組成和汽相組成x-y圖，以及溫度一定的壓強(qiáng)-組成p-x圖。汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕根據(jù)相89汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕90汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕T-x(y)圖

T-x(y)圖代表的是在總壓P一定的條件下，相平衡時(shí)汽（液）相組成與溫度的關(guān)系。在總壓一定的條件下，將組成為xf

的溶液加熱至該溶液的泡點(diǎn)tA，產(chǎn)生第一個(gè)氣泡的組成為yA。繼續(xù)加熱，隨溫度升高，物系變?yōu)榛コ善胶獾钠簝上啵瑑上鄿囟认嗤M成分別為yA和xA。t/Cx(y)01.0露點(diǎn)線泡點(diǎn)線露點(diǎn)泡點(diǎn)xAyAxf氣相區(qū)液相區(qū)兩相區(qū)當(dāng)溫度達(dá)到該溶液的露點(diǎn)，溶液全部汽化成為組成為yA=xf

的氣相，最后一滴液相的組成為xA。汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕T-91汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕T-x(y)圖

乙醇-水溶液物系的泡點(diǎn)線和露點(diǎn)線在M點(diǎn)重合，該點(diǎn)溶液的泡點(diǎn)比兩純組分的沸點(diǎn)都低，這是因?yàn)樵撊芤簽榫哂休^大正偏差的溶液，組成在M點(diǎn)時(shí)兩組分的蒸汽壓之和出現(xiàn)最大值。M點(diǎn)稱為恒沸點(diǎn)，具有這一特征的溶液稱為具有最低恒沸點(diǎn)的溶液。常壓下，乙醇-水物系恒沸組成摩爾分?jǐn)?shù)為0.894，相應(yīng)溫度為78.15℃(純乙醇為78.3℃)。與之相反，硝酸-水溶液為負(fù)偏差較大的溶液，在硝酸摩爾分?jǐn)?shù)為0.383時(shí)，兩組分的蒸汽壓之和最低，T-x(y)圖上對應(yīng)出現(xiàn)一最高恒沸點(diǎn)（M點(diǎn)），其沸點(diǎn)為121.9℃。此溶液稱為具有最高恒沸點(diǎn)的溶液。在恒沸點(diǎn)時(shí)汽液兩相組成相同，用一般的蒸餾方法不能實(shí)現(xiàn)該組成下混合溶液的分離。汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕T-92汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕x-y圖x-y圖代表在總壓一定下，液相組成和與之成平衡的汽相組成的關(guān)系。x-y圖可通過T-x(y)圖作出，圖中對角線(y=x)為一參考線。大多數(shù)溶液，兩相平衡時(shí)，y總是大于x，平衡線位于對角線上方。平衡線偏離對角線越遠(yuǎn)，該溶液越易分離。恒沸點(diǎn)時(shí)，x-y線與對角線相交，該點(diǎn)處汽液相組成相等。汽液相平衡圖〔equilibriumdiagram〕x-93相對揮發(fā)度〔Relativevolatility〕溶液中各組分的揮發(fā)性由揮發(fā)度來量衡，定義為組分在汽相中的平衡蒸汽壓與在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)的比值。對雙組分物系對純組分液體，其揮發(fā)度就等于該溫度下液體的飽和蒸汽壓。溶液中兩組分揮發(fā)度之比稱為相對揮發(fā)度，用表示當(dāng)操作壓強(qiáng)不高，氣相服從道爾頓分壓定律時(shí)，上式可改寫為大小可以判斷能否用蒸餾方法加以分離以及分離的難易程度。相對揮發(fā)度〔Relativevolatility〕溶液中各94相對揮發(fā)度〔Relativevolatility〕對雙組分物系有yB=1-yA，xB=1-xA，代入并略去下標(biāo)A可得——相平衡方程對理想溶液，組分的揮發(fā)度=

po，所以值隨溫度變化相對較小，在一定的溫度范圍內(nèi)，常取的平均值用于相平衡計(jì)算。>1，表示組分A較B易揮發(fā)；值越大，兩個(gè)組分在兩相中相對含量的差別越大，越容易用蒸餾方法將兩組分分離；若=1，yA=xA，此時(shí)不能用普通蒸餾方法分離該混合物。若已知兩組分的相對揮發(fā)度，可由上式確定汽液平衡組成。相對揮發(fā)度〔Relativevolatility〕對雙組分95平衡蒸餾與簡單蒸餾

平衡蒸餾平衡蒸餾是液體的一次部分汽化或蒸汽的一次部分冷凝的蒸餾操作。生產(chǎn)工藝中溶液的閃蒸分離是平衡蒸餾的典型應(yīng)用。閃蒸操作流程：一定組成的料液被加熱后經(jīng)節(jié)流閥減壓進(jìn)入閃蒸室，液體因沸點(diǎn)下降變?yōu)檫^熱而驟然汽化，汽化耗熱使得液體溫度下降，汽、液兩相溫度趨于一致，兩相組成趨于平衡。由閃蒸室塔頂和塔底引出的汽、液兩相即為閃蒸產(chǎn)品。閃蒸罐塔頂產(chǎn)品yAxA加熱器原料液塔底產(chǎn)品Q減壓閥第三節(jié)蒸餾與精餾原理

Principlesofdistillationandrectification平衡蒸餾與簡單蒸餾平衡蒸餾平衡蒸餾是液體的一次部分汽化或96簡單蒸餾

簡單蒸餾也稱微分蒸餾，間歇非穩(wěn)態(tài)操作(unsteadybatchoperation)，在蒸餾過程中系統(tǒng)的溫度和汽液相組成均隨時(shí)間改變。分批加入蒸餾釜的原料液持續(xù)加熱沸騰汽化，產(chǎn)生的蒸汽由釜頂連續(xù)引入冷凝器得餾出液產(chǎn)品。釜內(nèi)任一時(shí)刻的汽液兩相組成互成平衡。y原料液x蒸氣xD1xD2xD3冷凝器簡單蒸餾簡單蒸餾也稱微分蒸餾，間歇非穩(wěn)態(tài)操作(unstea97簡單蒸餾

任一時(shí)刻，易揮發(fā)組分在蒸汽中的含量y始終大于剩余在釜內(nèi)的液相中的含量x，釜內(nèi)易揮發(fā)組分含量x由原料的初始組成xF-沿泡點(diǎn)線不斷下降直至終止蒸餾時(shí)組成xE，釜內(nèi)溶液的沸點(diǎn)溫度不斷升高，蒸汽相組成y也隨之沿露點(diǎn)線不斷降低。t/Cx(y)01.0露點(diǎn)線泡點(diǎn)線xAyAxf簡單蒸餾任一時(shí)刻，易揮發(fā)組分在蒸汽中的含量y始終大于剩98精餾原理

多次部分汽化部分冷凝精餾原理多次部分汽化部分冷凝99屢次局部冷凝和汽化的改進(jìn)：后一級冷凝液相參加前一級汽相中(對前級汽相起冷凝作用)；后一級汽化汽相參加前一級液相中(對前級液相起加熱作用)?？墒共僮鬟B續(xù)、穩(wěn)定。但設(shè)備仍然太多，操作不便，控制也困難。將每一個(gè)別離裝置設(shè)置成一塊塔板，形成精餾塔。每一塔板代替局部冷凝汽化的別離設(shè)備，使操作更方便靈活，控制更容易。精餾塔的塔頂回流、塔底上升蒸汽是保證過程連續(xù)穩(wěn)定進(jìn)展的必要條件。精餾裝置一般必須包括冷凝器和再沸器。精餾過程也可用填料塔代替板式塔，其余裝置一樣。屢次局部冷凝和汽化的改進(jìn)：后一級冷凝液相參加前一級汽相中(對100化工原理B精餾課件101精餾原理

原料中汽體上升，液體下流；塔頂凝液回流，塔底蒸汽回流；兩相在塔板液層中接觸；流動(dòng)和接觸料液,xFFeed塔頂產(chǎn)品,xDOverheadproduct塔底產(chǎn)品,xWBottomsproduct液相回流Liquidreflux汽相回流Vaporreflux再沸器Reboiler冷凝器condenser12mm+1N進(jìn)料板精餾段提餾段精餾原理原料中汽體上升，液體下流；流動(dòng)和接觸料液,xF102精餾原理n-1

tn-1ntnn+1tn+1yn+2yn+1ynyn-1xn-2xn-1xnxn+1回流液中輕組分含量為塔內(nèi)液相的最高值，塔釜上升的蒸汽中輕組分含量為塔內(nèi)蒸汽相的最低值，塔頂?shù)臏囟茸畹?，塔底則最高，即汽液兩相溫度由塔頂至塔底遞增。傳熱與傳質(zhì)蒸汽上升入n板，遇冷液而部分冷凝，輕組份濃度提升，重組分濃度下降；液體下流入n板，遇熱液而部分汽化，重組份濃度提升，輕組分濃度下降；汽體冷凝放出潛熱，液體汽化吸收潛熱；汽體每上升一板，經(jīng)歷一次部分氣化，輕組份濃度提高一次，至塔頂，得輕組份純度高的塔頂產(chǎn)品；液體每下降一板，經(jīng)歷一次部分汽化，重組分濃度提高一次，至塔底，得重組分濃度高的塔底產(chǎn)品。精餾原理n-1tn-1ntnn+1tn+1yn+2yn+1103精餾原理精餾與蒸餾的區(qū)別：汽相和液相的部分回流。提餾段作用：下降液體中輕組分向汽相傳遞，汽相中重組分向液相傳遞，完成下降液體重組分提濃。精餾段作用：上升汽相中重組分向液相傳遞，液相中輕組分向汽相傳遞，完成上升蒸氣輕組分精制。料液,xFFeed塔頂產(chǎn)品,xDOverheadproduct塔底產(chǎn)品,xWBottomsproduct液相回流Liquidreflux汽相回流Vaporreflux再沸器Reboiler冷凝器condenser12mm+1N進(jìn)料板精餾段提餾段精餾原理精餾與蒸餾的區(qū)別：提餾段作用：精餾段作用：料液,x104精餾原理精餾過程的基礎(chǔ)是混合液中組分間揮發(fā)度的差異，而塔內(nèi)的汽液回流則是實(shí)現(xiàn)精餾的必要條件，二者缺一不可。精餾設(shè)備可以是微分接觸式或分級接觸式。傳質(zhì)設(shè)備對吸收和蒸餾過程是通用的。本章以板式塔為重點(diǎn)。

精餾原理精餾過程的基礎(chǔ)是混合液中組分間揮發(fā)度的差異，而塔內(nèi)的105第四節(jié)雙組分連續(xù)精餾塔的計(jì)算

Calculationofcontinuerectificationtoweroftwocomponents工業(yè)蒸餾過程一般為連續(xù)精餾。精餾塔的計(jì)算內(nèi)容包括：物料衡算、塔板數(shù)、進(jìn)料口位置等。第四節(jié)雙組分連續(xù)精餾塔的計(jì)算

Calculat106理論板和板效率〔Idealplateandplateefficiency〕理論塔板：（1）汽、液兩相在板上充分接觸混合；（2）離開塔板的汽、液兩相達(dá)到平衡。離開理論板汽液兩相：溫度相等，組成互成平衡，滿足t-x(y)相圖。實(shí)際塔板--兩相接觸的時(shí)間和充分程度有限，氣液兩相未達(dá)到平衡。實(shí)際塔板的傳遞過程十分復(fù)雜，與物系性質(zhì)、塔板操作條件和塔板結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，離開實(shí)際塔板的汽液兩相其溫度和組成關(guān)系很難用簡單的關(guān)系式表達(dá)。設(shè)計(jì)計(jì)算中，首先根據(jù)分離任務(wù)計(jì)算出所需的理論板數(shù)，然后再根據(jù)所選塔板類型以塔板效率進(jìn)行修正，從而確定出所需的實(shí)際塔板數(shù)。理論板的概念（Conceptofidealplate）

理論板和板效率〔Idealplateandplate107恒摩爾流假定〔Constantmolaloverflowhypothesis〕整個(gè)精餾段均有

精餾段每層板上升蒸汽摩爾流率相等，每層板下降液體摩爾流率相等。即為精餾段恒摩爾流假定。服從恒摩爾流假定的精餾過程，塔板上有多少摩爾的蒸汽冷凝，就有多少摩爾的液體汽化。因此該精餾過程屬等摩爾反向擴(kuò)散傳質(zhì)過程。同理，提餾段恒摩爾流假定

恒摩爾流假定〔Constantmolaloverflow108物料衡算與操作線方程

全塔物料衡算（Overallmaterialbalance）對穩(wěn)定操作的連續(xù)精餾塔，料液加入量必等于塔頂和塔釜產(chǎn)品量之和。全塔物料衡算總物料衡算易揮發(fā)組分物料衡算

進(jìn)料流率F和組成xF以及釜液組成xW一定，餾出液中輕組分含量xD值越大，餾出液流率D值就越小。釜液流率和組成間存在類似關(guān)系。提高產(chǎn)品品質(zhì)是以降低產(chǎn)品產(chǎn)率為代價(jià)的。物料衡算與操作線方程全塔物料衡算（Overallmat109進(jìn)料狀態(tài)的影響

實(shí)際生產(chǎn)中，加入精餾塔的原料可能有以下五種不同的熱狀態(tài)：（1）溫度低于泡點(diǎn)的過冷液體；（2）泡點(diǎn)下的飽和液體；（3）溫度介于泡點(diǎn)和露點(diǎn)之間的汽液兩相混合物；（4）露點(diǎn)下的飽和蒸汽；（5）溫度高于露點(diǎn)的過熱蒸汽。

進(jìn)料狀態(tài)的影響實(shí)際生產(chǎn)中，加入精餾塔的原料可能有110加料熱狀態(tài)對塔內(nèi)摩爾流率的影響

可得：設(shè)第m塊板為加料板，進(jìn)、出該板各股的摩爾流率、組成可由物料衡算得出

總物料衡算：單位進(jìn)料量所引起精餾段與提餾段下降液體流量之差為q—加料熱狀態(tài)參數(shù)F,zF,IFV’,ym+1,IV’V,ym,IVL,xm-1,ILL’,xm,IL’第m板加料熱狀態(tài)對塔內(nèi)摩爾流率的影響可得：設(shè)第m塊板為加料板111（1）過冷液體[(tF

<tb)

q>1,L’>L+F,V<V’]（2）飽和液體L’=L+F,V=V’q=1,

（3）汽液混合0<q<1,L’>L,V>V’（4）飽和蒸汽q=0,L’=L,V=F+V’

（5）過熱蒸汽q<0,L’<L,V>F+V’加料熱狀態(tài)對塔內(nèi)摩爾流率的影響

L’LFVV’（1）冷液體，q>1L’LFVV’（2）飽和液體，q=1L’LFVV’（3）汽液混合物，0<q<1L’LFVV’（4）飽和蒸氣，q=0L’LFVV’（5）過熱蒸氣，q<00<q<1q<0（1）過冷液體[(t