【正文】 通常以理論板數(shù)乘以等板高度（用ＨＥＴＰ表示， Height Equivalent of a Theoretical Plate）求填料層高度，即 其中等板高度是分離效果相當(dāng)于一層理論板的一段填料層高度，它與塔板效率一樣包含了眾多傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)因素。 69 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 全回流操作時(shí)，餾出液和釜液得組成與最小理論板數(shù)之間得關(guān)系可近似用式得芬斯克（ Fenske）方程來描述，對(duì)輕、重關(guān)鍵組分而言，有 或?qū)懗? 由于同一混合物中組分的摩爾分率之比等于摩爾數(shù)之比，所以又可表示為 同理，對(duì)任意組分， 1 1m in1l g[ ( ) ( ) ] / l gh hDwhxxNaxx? m in111( ) ( )NhDwhhxxa?m in11( ) ( )Nh hDDaWW? m in( ) ( )Nihiha?70 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 由上面兩式得 由上式描述了全回流下各組分在餾出液和釜液中的分配情況。以精餾 A、 B、 C三元物系的精餾塔為例 ， 全塔物料衡算關(guān)系為 A F A D A WB F B D B WF D WFx D x W xFx D x W x???? ???? ???ADxBWx四個(gè)未知數(shù) —— 餾出液量 D、釜液量 W、組成 和 不能直接計(jì)算，尚缺一個(gè)方程。一般側(cè)線產(chǎn)品的純度不高，但使用側(cè)線出料流程可以大大減少精餾塔的個(gè)數(shù)。 （ A）圖 9－ 39 MTBE催 化 精 餾 分 離 工 藝 流 程 1－ 催 化 精 餾 塔 ； 2－ 水 洗 塔 ； 3－ 甲 醇 回 收 塔 ；提餾段12甲 苯反應(yīng)段精餾段甲 醇異 丁 烯異 丁 烯甲 醇 ＋ 水成 品 MTBE32水63 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 多元連續(xù)精餾裝置通常由多個(gè)精餾塔組成，除了最后一個(gè)塔分離二元組分外，其余各個(gè)塔只能分離出一個(gè)高純組分，因此若要實(shí)現(xiàn) C個(gè)組分的高純度分離，需要 C1個(gè)精餾塔。 4）萃取劑必須從塔的上部不斷加入，因此萃取精餾不適宜間歇精餾；恒沸劑既可從塔頂加入，也可于料液一起加入塔釜，因此恒沸精餾能用于大規(guī)模的連續(xù)生產(chǎn)和試驗(yàn)室的間歇精餾。（ 2）溶液度大，能和任何濃度的原溶液互溶，以避免分層，否則難以充分發(fā)揮萃取精餾的作用。（ 2）希望能與料液中含量較少的那個(gè)組分形成恒沸物，而且夾帶組分的量要盡可能高，這樣夾帶劑用量較少，能耗較低。因釜液組成不斷下降，而餾出液組成不變，故精餾終態(tài)時(shí)刻對(duì)塔的分離要求最高，回流比和理論板數(shù)的求取都要以該狀態(tài)為基準(zhǔn)。 52 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 一、恒回流比操作 間歇精餾的恒回流比操作是在精餾過程中一直保持回流比 R不變，此時(shí)塔頂餾出液組成 xD隨釜液組成 xW的下降而不斷降低，其塔內(nèi)的操作線和逐板組成變化關(guān)系如圖 9— 35所示。 水蒸氣蒸餾降低沸點(diǎn)的原理是：互不相容的液體混合物的蒸氣壓等于各純組分的飽和蒸氣壓之和 。LF?39。39。39。IIIIV39。22(1 )L L q FV V q F? ????? ? ??? 39。 1139。 三、多股加料和側(cè)線出料流程 46 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 對(duì)該塔的操作線分析應(yīng)根據(jù)塔內(nèi)氣液相符合分為三段來進(jìn)行 ， 其中 Ⅰ 、 Ⅲ 段就是普通精餾塔的精餾段和提餾段 ， 而第 Ⅱ 段的操作線可通過虛線范圍內(nèi)的物料衡算 ， 得 塔內(nèi)各段氣液相負(fù)荷之間滿足： 通常三段操作線方程的斜率存在如下關(guān)系： 39。由于冷回流類似于冷液加料，有 0L0VD,xDL0,xD,tR圖9－2 冷回流流程V0VLRt 1t1 0()[1 ]pL Rc t tLLr ???0R1 0[1 ]pL Rc t tRRr ?45 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 V LV 39。39。L39。 38 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 五、實(shí)際塔板數(shù)的計(jì)算 理論板假定是一種極限情況，操作中的實(shí)際塔板因氣液相接觸界面有限，接觸的時(shí)間也不可能無窮大，故離開塔板的氣液兩相通常大不到相平衡，即實(shí)際塔板的分離效果常常不如理論板。 求得的最小回流比為 同樣 ， 露點(diǎn)進(jìn)料 （ q＝０ ） 時(shí) ， ｑ線方程為 ， 點(diǎn)ｅ的坐標(biāo)為 ， 求得的最小回流比為 Fxx?[ , ]1 ( 1)FFFxx x????m in 1( 1 )1( ) [ ]11DDq FFxxR ????????Fyx?[ , ]( 1)F FFx xx????m in 011( ) ( ) 1DDq FFxxR ????? ? ?36 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 吉利蘭關(guān)聯(lián)圖近似用如下的數(shù)學(xué)式表示： 研究表明，精餾段和全塔的理論板數(shù)之比 近似滿足： 利用吉利蘭關(guān)聯(lián)圖及上式可進(jìn)行精餾塔理論塔板數(shù)的簡(jiǎn)捷計(jì)算，簡(jiǎn)稱理論板數(shù)的捷算法。 10xWxFxDxy(1)(4)(3)(5)(2)dfba圖 9－ 18 例９－７泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)理論板數(shù)的圖解 29 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 8 nyx y? ?1 3nnyx? ??1 7D??111 y? ? ?? ? ? 5 43 5 26 43 38? ? ? ? ? ?222 8 8yx y? ? ?? ? ?根據(jù)題意有： 相平衡方程： 精餾段操作線方程： 逐板計(jì)算過程： 30 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 二、最佳加料位置的確定 在上述求全塔所需的理論板數(shù)時(shí)，將跨過點(diǎn)ｄ的梯級(jí)定位加料板。 二元連續(xù)精餾塔理論塔板數(shù)的求取通常采用逐板計(jì)算法和圖解法。 精餾段、提餾段操作線方程式可分別寫成如下形式： 得 將式整理得 abfxWxFxDxq 1q = 10 q 1q = 0q 0cd1d2d3d 4d5圖 ９ － １ ６ 不 同 進(jìn) 料 熱 狀 況 對(duì) q 線 及 提 餾 段 操 作 線 的 影 響三、ｑ線方程 DVy Lx Dx??39。 (d){(a)過冷液體；(b)飽和液體；（c)氣液混合物。 (a)VL{FV39。39。,hVL39。 WWxLL W L W? ????即提餾段的操作線方程 18 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 39。L V W??39。 11DxRyxRR????將下標(biāo)ｎ去掉寫成方程的形式為 表示了精餾段內(nèi)任意位置處下降液流和上升氣流組成之間的關(guān)系，叫做精餾段操作線方程，若對(duì)精餾段內(nèi)任一塔板（第ｎ層）列物料恒算式，可得 ycxxDaynyn+1xnxn1xD/(R+1)斜率＝L/V=R/(+1)圖9－1 精餾段的操作線11nnnnyyLV x x???? ?17 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 對(duì)圖９－１２中虛線所劃定的區(qū)域作物料恒算得 從而有 將 ，帶入上式得 mm + 1N 1V39。在理論板上，不管進(jìn)入該板的組成如何，離開該板時(shí)氣液兩相一定達(dá)到相平衡。對(duì)易揮發(fā)組分做物料恒算有 雖然平衡級(jí)蒸餾與平衡蒸餾在計(jì)算方法上基本相同，但這兩個(gè)過程的實(shí)質(zhì)有著重要的區(qū)別：平衡蒸餾是傳熱過程，過程速率受傳熱速率控制；而平衡級(jí)蒸餾為伴有傳熱傳質(zhì)過程，過程受傳質(zhì)控制，而且它與外界無需進(jìn)行直接的熱量交換。,yV,y0 L39。氣、液混合物在分離器中分開：頂部為氣相產(chǎn)品，其中的易揮發(fā)組分得到提濃，經(jīng)冷凝后收集；底部為液相產(chǎn)品，其中的難揮發(fā)組分得到提濃。 6 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 上式可變成 此式形式簡(jiǎn)單，且對(duì)多元理想物系也適用。屬于該類的有硝酸－水、氯仿－丙酮等物系。10P atm?AAp Py?BBp Py? ( 1 )A B A BP p p p x p x? ? ? ? ?。返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 第九章 蒸餾 概述 二元物系的氣液相平衡 蒸餾方式 二元連續(xù)精餾的分析和計(jì)算 其他精餾方式 多元精餾 1 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 蒸餾過程通常以如下方法進(jìn)行分類： １、根據(jù)被蒸餾的混合物的組分?jǐn)?shù)，可分為二元蒸餾和多元蒸餾。對(duì)于二元理想物系，組成中可略去下標(biāo)Ａ，有 3 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 對(duì)二元溶液 若氣相符合道爾頓分壓定律，則有 或 對(duì)二元溶液，有 ， 顯然對(duì)理想溶液，根據(jù)拉烏爾定律就有 二、揮發(fā)度和相對(duì)揮發(fā)度 /A A Av p x?B B Bv p?AAvp? 。 三、非理想物系的氣液平衡 ABf AAfBBfA A Ap p x? 。 根據(jù)物系的相平衡情況，可分為以下三種情況來計(jì)算： （１）理想物系， 為常數(shù)。 9 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件 由于ｙ，ｘ間達(dá)到氣液平衡，它們之間滿足相平衡關(guān)系。,x圖 9－ 7 平 衡 級(jí) 蒸 餾 示 意 圖V39。因此有可能也有必要將多個(gè)接觸級(jí)蒸餾傳接起來，以實(shí)現(xiàn)混合液的高純度分離，這就是精餾的基本思路?；谶@個(gè)假定，精餾計(jì)算中可略去傳質(zhì)速率方程。ymL39。39。139。,hL圖9－14 加料板附近的物料關(guān)系示意圖 一、進(jìn)料熱狀況參數(shù) q 當(dāng)進(jìn)料流量和組成一定時(shí)，其溫度狀況將會(huì)直接影響到提餾段內(nèi)氣液相流量與精餾段內(nèi)氣液相流量之間的關(guān)系，從而會(huì)影響到塔的分離能力。F L V L VFh L h V h L h Vh? ? ? ?39。 L39。(d)飽和蒸氣。39。 １、逐板計(jì)算法 ( , )ddxy ( 1 )nn nyxy??? ??1 11Dnn xRyxRR? ????39。 由 0 . 20 xW0 . 4 0 . 6 0 . 8 100 . 40 . 60 . 81c2345678x