【正文】 xy圖上作出平衡曲線 （ 依平衡數(shù)據(jù)或平衡方程 ） ， 并畫出對角線 。 ?操作線的位置隨回流比而變 ,回流比增大 ，操作線與平衡線間的距離就增大 ，這使每層理論板的分離程度加大，即所需的理論板數(shù)減少 。 ?當回流比減少到使兩操作線交點正好落在平衡線上 （ 如圖 225點 d所示） 時，所需理論板層數(shù)便要無限多。 — 吉利蘭（ Gilliland） 關聯(lián)圖法 ?簡便、應用廣泛。 ?對某些非理想物系，最小回流比可能由平衡線與操作線切點所定，與原料組成無關。已知相對揮發(fā)度為 ，試求精餾過程所需要的理論板數(shù)及精餾段、提餾段內物料的循環(huán)量 。 ? 與冷液進料相比 ， 精餾段的物料循環(huán)量不變 ， 而提餾段的物料循環(huán)量減少了。 ?所加新組分的作用 以改變或提高原有組分的相對揮發(fā)度，從而實現(xiàn)分離或分離得更經濟。 練習題： 1. “ 精餾操作的依據(jù)是混合液各組分間的沸點存在差異 ” ， 該說法僅限于理想物系；更準確的表示應為： “ 精餾操作的依據(jù)是混合液各組分間的揮發(fā)性存在差異 ” 練習題： (A)— 水 (B)混合液在 ℃ 時的純分蒸汽壓數(shù)據(jù)和ｙ－ｘ數(shù)據(jù)為： P0A＝ ， P0B ＝ ； ｘ＝ ， ｙ＝ ， 則相對揮發(fā)度 α ＝ ( )。 恒回流比 的間歇精餾計算 確定 xDxW關系 ?根據(jù)已定的 NT值，在相互平行的操作線與平衡線之間分別作 NT級梯級。 ? 當加料狀態(tài)為過冷液體時 ， 除自塔頂至塔底有 L=75kmol/h的物料作循環(huán)外 ，在提餾段還額外增加了循環(huán)量 （ q1）F=。 ?從本例計算結果可知，塔頂產品餾出率對精餾塔操作有著主要的影響。 TNZ＝H E T P 理論板層數(shù)乘以等板高度即可得所需的填料層高度。 ?當 R=Rmin時，板數(shù) N=∞, 故設備費為 ∞ ； ?但 R稍大于 Rmin,板數(shù)便從無窮銳減至某一有限值； ?隨著 R的繼續(xù)增加，板數(shù)繼續(xù)減少，但塔徑及蒸餾釜、冷凝器等的尺寸相應增大，設備費反降為升。最少理論板數(shù)用 Nmin表示。 多側線進料或出料 ?多側線出料可獲得不同規(guī)格的精餾產品。 ?當 xn≤x d（ 兩操作線方程的交點 x坐標），改用 氣液平衡關系式與提餾段 操作線方程計算。此時的 q值大于 1。 Wmm xWLWxWLLy?????????? 1Dnn xRxRRy1111 ?????(151) (154) 氣液平衡方程與操作線方程的比較 ?若氣、液離開塔板 n時達到平衡，表明 xn與 yn滿足氣液平衡方程： ?操作線方程反映進入 第 n層板的氣相組成 yn＋ 1與離開第 n層板的液相組成 xn之間的關系 。 ?精餾流程 ?進料 ?板上熱和質的傳遞 ?回流 ?塔底再沸 ?精餾段 ?提餾段。 可見簡單蒸餾分離程度并不高。 t/?C x(y) 0 露點線 泡點線 xA yA xf 簡單蒸餾原理 ?簡單蒸餾特點： 為非穩(wěn)態(tài)過程。 （ 117） 上節(jié)要點： 氣液平衡關系， 是指溶液與其上方蒸氣達到平衡時，氣、液兩相組成的關系。 第 1章 .蒸餾 ? 蒸餾過程的分類： 按操作壓力分： 常壓蒸餾、減壓蒸餾、加壓蒸餾。 第 1章 .蒸餾 ? 均相混合物分離的常見操作有蒸餾、吸收、萃取、蒸發(fā)、結晶、膜分離等。 第 1章 .蒸餾 ? 蒸餾過程的分類： 按操作流程分： 間歇蒸餾、連續(xù)蒸餾 。 ?若 ?1，則 yx。 上節(jié)要點： 氣液平衡 相圖 ?平衡線偏離對角線越遠，表示該溶液越容易分離。 ?設某瞬間蒸餾釜中釜液量為 n(L)， 經過時間 d?后 ， 溶液的氣化量為 dn(L) ， 則釜液量減少到[n(L)dn(L)]， 組成降到 （ xdx） 。 塔底、塔頂及進料處均裝有換熱器，作為加熱、冷凝冷卻、預熱等使用。 已知進料量及其組成、又對其中一種組分有回收率要求，再對另一種組分有組成要求， 求算餾出液量（或殘液量）及組成。 ? 進料熱狀況的影響 飽和蒸氣進料 處于露點的原料與板上氣體的組成、溫度相同或相近，原料也不會在板上產生氣化或冷凝。 Fxqxqqy111 ?????q線與精餾段操作線的交點同時也是 q線與提餾段操作線的交點。 每一個梯級 ， 代表一層理論板 。 回流比有兩個極限值，上限為全回流，下限為最小回流比。 結論 ： 全回流，理論塔板數(shù)最少；取最小回流 比，理論塔板數(shù)為無窮多。 （ Gilliland） 關聯(lián)圖 應用 — 吉利蘭（ Gilliland） 關聯(lián)圖法 ?組分數(shù) 211。 例 5 用精餾塔分離苯與甲苯混合液，精餾塔具有 10塊理論板（包括塔釜），加料板為第 4塊，料液在泡點下進塔，回流比 R=，在正常操作下，餾出液含量xD=，餾出率 =。K），汽化潛熱為 32600kJ/kmol。 )()1( )( LDVDLDVDcIIDRIIVQ????? ?冷凝器的熱量衡算 )( 12 ttcQWpcCc ???冷卻介質消耗量 ?再沸器的熱負荷 LmLWLWVB QILWIIVQ ?????? ??? WLmL IIWLV?? ????? ?LWLWVLWLWVLWLWVBQIIVQIVIVQIWLIVQ??????????????????????)( )( LmLWLWVB QILWIIVQ ?????? ???LWLWVB QIIVQ ???? ?? )( 上式表明 :再沸器需要提供的熱量（熱負荷） QB， 包括進入塔內的蒸氣 V′在再沸器中受熱而發(fā)生的焓升量與熱損失 QL之和 。 能與被分離的組分形成新的恒沸物； 用量盡可能少 ； 形成新的恒沸液容易分離 ； 具有良好的化學穩(wěn)定性，廉價易得。 ?新加組分不與原料液中組分形成新的恒沸物。試問： 料液在 20℃ 下進塔時，再沸器和冷凝器的熱負荷以及加熱介質和冷卻介質的消耗量各為多少？ （忽略熱損失） （已知用絕壓為 200kPa的飽和蒸氣加熱，且在飽和冷凝液下排出，冷卻水進出口溫度分別為 25 ℃ 及 35 ℃ ） 解：苯的分子量為 78，甲苯的分子量為 92 原料液的平均分子量 ????＝FM原料液摩爾流量 hk m o lF / 7 5 0 0 0 ?＝3 6 2 6 0 0 )2095( 5 83 2 6 0 0)( ??????? r ttcrq Fbp＝20℃ 加料時 ， 熱狀態(tài)參數(shù)為 由物料衡算式 代入數(shù)據(jù)，得 175???????WDFD解得 hk m o lWhk m o lD / / ??WDF WxDxFxWDF????精餾段和提餾段的上升蒸氣量為： hk m olFqVVhk m olDRV/409)1(/)()1(??????????＝＝? 冷凝器的熱負荷為： 因塔頂餾出液含苯 ％，可近似按純苯看待，加上是泡點回流， HVHL=r，查得 r＝ 30340kj/kmol,所以： )( LDVDc IIVQ ??hkjVrQ c / 0 3 4 0345 7?????? 冷卻水消耗量為： hkgttcQWpcCc /)2535()(5712?????????同理，再沸器的熱負荷為： hkjrVIIVQ WLWVB/)( 7?????????? ??? 再沸器加熱蒸氣消耗量為： hkgrQW Bh /6 1 4 52 2 0 5 103 5 70???? ?間歇精餾 原料一次性加入蒸餾釜、塔頂有回流、有多層塔板的蒸餾。 例 6 在氣液混合狀態(tài)進料， 因為液汽比為 3： 1，即熱狀態(tài)參數(shù)為 同理 ， 求得 塔內氣 、 液循環(huán)量為 ＝qhk m o lFqVVhk m o lqFLLhk m o lVhk m o lL/90)1(/1 5 0/1 1 5 /75 ???????＝＝＝＝提餾段操作線方程為 0 4 4 6 ??????? ? xWL WxxWL Ly W＝ 圖解法求得此精餾過程需 11塊理論板，進料板第 6塊。 ???DFxx FD ＝解：（ 1）設 xW=0，由物料衡算可求得 例 5 NT=10，加料板為第 4塊，泡點進料，R=，在正常操作下，餾出液含量 xD=，餾出率 D/F=。 Gilliland關聯(lián)圖 應用注意事項 ?塔高與實際板數(shù)直接相關，而實際板數(shù)又與傳質效率有關。） ?最小回流比的兩種求法： 對于正常的平衡曲線，由精餾段操作線斜率得： （ 1）作圖法（ 斜率法 ） 1 m i nm i nm i nqqqDqDqDxyyxRxxyxRR??????＝或 對于 操作線先行與平衡線相切 的情況，則有： m i nm i nbbDgggDyyxRxyyxR ???＝或＝?最小回流比的兩種求法： 對于正常的平衡曲線，若已知氣液平衡方程，聯(lián)解以下兩方程： （ 2）解析法 （ 平衡方程代入法 ） m i nqqqDxyyxR??＝qqq xxy)1(1 ????? 得： （ 2）解析法 （ 平衡方程代入法 ） 1)1(11 m i n???????????? qDqDxxxxR ??＝泡點進料： 露點進料： 1 )1(11 m i n ?????????? FDFDxxxxR ??＝1 1 )1(11 m i n ?????????? FDFDyxyxR ???＝ ?若所選回流比使得操作費用和設備折舊費之和為最小，則該回流比為適宜回流比。這時在 xy圖上操作線與對角線相重合。 直角梯級圖解法 （ 2） 若梯級在兩操作線交點處更換操作線 。 ?進料熱狀況不同，q值以及 q線的斜率也就不同，故 q線與精餾段操作線的交點隨之變動，從而影響提餾段操作線的位置。氣體摩爾流率精餾段大于提餾段。 解：苯的分子量為 78，甲苯的分子量為 92 進料組成 釜殘液組成 ??＝Fx0 2 3 ??＝Wx 原料液的平均分子量 原料液摩爾流量 由題意知