【正文】 餾原理可概括為：分離依據(jù) (組分揮發(fā)度差異 )十工程手段 (回流 — 液 、 氣相回流 )＋多次 、 同時(shí)部分氣化和部分冷凝 → 實(shí)現(xiàn)高純度分離 。 39。 39。 39。 39。 下一頁(yè) 上一頁(yè) 返回 ? 1 全塔物料衡算 下一頁(yè) 上一頁(yè) 物料衡算和操作線方程 ? 總物料 ? 易揮發(fā)組分 ? 塔頂易揮發(fā)組分回收率 ? 塔底難揮發(fā)組分回收率 F D W??F D WF x D x W x??100%DFDxFx ?? ?? ?1 100%1WFWxFx? ??下一頁(yè) 上一頁(yè) ? 例 1－ 4 每小時(shí)將 15000kg含苯 40％（質(zhì)量％，下同）和甲苯 60％的溶液，在連續(xù)精餾塔中進(jìn)行分離，要求釜?dú)堃褐泻讲桓哂?2％，塔頂餾出液中苯的回收率為 %。 ?解： 4 0 / 7 8 0 . 4 44 0 / 7 8 6 0 / 9 2Fx ???2 / 7 8 0 .0 2 3 52 / 7 8 9 8 / 9 2Wx ???0. 44 78 0. 56 92 85 .8 /FM k g k m ol? ? ? ? ?上一頁(yè) 下一頁(yè) 1 5 0 0 0 / 8 5 . 8 1 7 5 . 0 /F K m o l h??/ 0. 97 1DFDx Fx ? 175 ? ? ?175D W F? ? ?D W FD x W x F x??0 .0 2 3 5 1 7 5 0 .4 4DD x W? ? ?hk m o lD /? hk m o lW /? ?Dx 下一頁(yè) 上一頁(yè) ? 2 精餾段操作線方程 1111n n DRy x xRR? ????上一頁(yè) 下一頁(yè) LRD?? ?1V L DRD DRD??????? 3 提餾段操作線方程 139。39。m m WLWy x xL W L W? ????下一頁(yè) 上一頁(yè) 返回 ? 1 五種進(jìn)料熱狀況 ? 冷液進(jìn)料 ? 泡點(diǎn)進(jìn)料 ? 氣液混合物進(jìn)料 ? 飽和蒸汽進(jìn)料 ? 過熱蒸汽進(jìn)料 ? 原因：物料性質(zhì)，工程實(shí)際 ? 2 進(jìn)料熱狀況對(duì)塔內(nèi)氣液負(fù)荷的影響 上一頁(yè) 下一頁(yè) 進(jìn)料熱狀況的影響 上一頁(yè) 下一頁(yè) ? 冷液進(jìn)料 泡點(diǎn)進(jìn)料 ? 氣液混合物進(jìn)料 飽和蒸汽進(jìn)料 過熱蒸汽進(jìn)料 L L FVV? ??? ?L L FVV? ??? ?下一頁(yè) 上一頁(yè) LLV V F?????LLV V F?????L F LVV? ??? ?? 3 進(jìn)料熱狀況參數(shù)的計(jì)算 1VFVLII k m o lqII????將 進(jìn) 料 變 為 飽 和 蒸 汽 所 需 的 熱 量原 料 液 的 千 摩 爾 汽 化 潛 熱39。 ( 1 )V V q F? ? ?下一頁(yè) 上一頁(yè) ? ?m p m p Fmr c t tqr???? 進(jìn)料熱狀況參數(shù)的意義 ? 以 1kmol進(jìn)料為基準(zhǔn)時(shí)，提餾段中的液體流量較精餾段中液體流量增大的 kmol/h數(shù)，即為 q值。 ? 提餾段方程的另一種形式 ? 例 1－ 5 分離例 1－ 4中的溶液時(shí)，若進(jìn)料為飽和液體，選用的回流比 R=， 試求提餾段操作線方程，并說明操作線的斜率和截距的數(shù)值。39。39。39。 操作線方程是物料衡算的數(shù)學(xué)表達(dá)式 ， 若回流比與進(jìn)料狀態(tài)恒定 ， 并滿足恒摩爾流假設(shè) ， 精餾段與提餾段操作線方程都是直線方程 。 下一頁(yè) 上一頁(yè) 返回 ? 1 逐板計(jì)算法 上一頁(yè) 下一頁(yè) 理論板層數(shù)的求法 ? 步驟 ? （ 1） ? （ 2） ? （ 3） ? （ 4） 1 Dyx?111( 1 )yxy??? ??21 11DxRyxRR????222( 1 )yxy??? ??32 11DxRyxRR????下一頁(yè) 上一頁(yè) ? 對(duì)飽和液體進(jìn)料，若： ? 精餾段理論板數(shù)： n1 ?以下計(jì)算采用提餾段操作線，因?yàn)椋? ? （ 5） ? （ 6） ?結(jié)束： ?提餾段理論板數(shù)： m1 nFxx?39。39。39。2( 1 )yxy?????39。1m m WL qF Wy x xL qF W L qF W????? ? ? ?11Fxqyxqq????上一頁(yè) 下一頁(yè) ?（ 4）進(jìn)料熱狀況對(duì) q線及操作線的影響 下一頁(yè) 上一頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) ? 2）圖解方法 下一頁(yè) 上一頁(yè) ? 3）適宜的進(jìn)料位置 上一頁(yè) 下一頁(yè) ? 例 1－ 6 用一常壓操作的連續(xù)精餾塔分離含苯為（莫爾分率，下同）的苯－甲苯混合液，要求塔頂產(chǎn)品中含苯不低于 ，塔底產(chǎn)品中含苯不高于 。試用圖解法求以下兩種進(jìn)料情況時(shí)的理論板層數(shù)及加料板位置。 已知數(shù)據(jù)如下：操作條件下苯的汽化熱為389kj/kg； 甲苯的汽化熱為 360kj/kg。 ?解： C?下一頁(yè) 上一頁(yè) ? （ 1） 20176。 當(dāng)計(jì)算中的液相濃度近似等于進(jìn)料組成時(shí) ，要更換提餾段操作線方程 ， 而這塊理論板便是最佳加料板 。 ? 進(jìn)料熱狀態(tài) q會(huì)影響提餾段操作線位置，進(jìn)而影響為完成規(guī)定分離要求所需的理論板數(shù)及加料板位置。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 ? 1 全回流和最少理論板數(shù) ? （ 1）全回流的特點(diǎn) ? 操作線與對(duì)角線重合 ? 理論板數(shù)最少 ? 沒有進(jìn)料、沒有產(chǎn)品 ? （ 2）應(yīng)用 ?工廠開工階段，使系統(tǒng)盡快達(dá)到穩(wěn)態(tài) ?科學(xué)研究，測(cè)定塔板效率 上一頁(yè) 下一頁(yè) 回流比的影響及其選擇 0LLRD? ? ? ?? (3)理論板層數(shù)的計(jì)算 ? 上兩式稱為芬斯克方程式 上一頁(yè) 下一頁(yè) m inlg1lgABBADWmxxxxN???? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?????m in1lg11lgWDDWmxxxxN??? ???? ??? ??????? ??????? 2 最小回流比 ? 1）恒濃區(qū)（夾緊區(qū)） d點(diǎn)稱為夾緊點(diǎn) ? 2）求法 ?（ 1）作圖法 ?正常的平衡曲線： q線與平衡線的交點(diǎn) 下一頁(yè) 上一頁(yè) m i nm i n 1DqDqxyRR x x???? ? 不正常的平衡線：切線與 q線的交點(diǎn) 上一頁(yè) 下一頁(yè) m i nm i n 1DdDdxyRR x x???? ? （ 2）解析法（理想物系） 11Fxqyxqq????1 ( 1 )xyx?????上一頁(yè) 下一頁(yè) ? 3 適宜回流比的選擇 ? 1）確定原則 ? 操作費(fèi)用：加熱、冷卻介質(zhì)消耗量； ? 設(shè)備費(fèi)用：投資、折舊。 ( 1 )V V q F? ? ?下一頁(yè) 上一頁(yè) ? 2）經(jīng)驗(yàn)值 ? 例 1－ 8 根據(jù)例 1－ 6的數(shù)據(jù)，試求實(shí)際回流比為最小回流比的倍數(shù)。 0 . 5 4 5 8 2 7 0 . 5 9 1 4 2 2 0 . 0 0 2 7 4 3 /Y X X? ? ?m in1RRXR???m in2NNYN???0 .0 1 0 .9X??下一頁(yè) 上一頁(yè) ? 例 1－ 8 利用例 1－ 7的結(jié)果，用簡(jiǎn)潔法重算例 1－ 6中氣液混合物進(jìn)料時(shí)的理論板數(shù)和加料板位置。 解： 0. 97 5Dx ? ? ?? m in 2. 11R ?上一頁(yè) 下一頁(yè) ? （ 1）平均相對(duì)揮發(fā)度 ?（ 2）全塔理論板數(shù) 00104 2 . 640ADBpp? ? ? ?1 4 6 .7 2 .4 560F? ??2 2 6 . 6 2 . 3 39 7 . 3W? ??2 . 6 2 . 3 3 2 . 4 6m D W? ? ?? ? ? ?39。DFDFmxxxxN???? ? ? ????? ? ? ??? ? ? ?????0 . 9 7 5 1 0 . 4 4lg1 0 . 9 7 5 0 . 4 4 1 3 . 2 2l g 2 . 5 2? ? ?? ? ? ?? ? ? ????? ? ? ???? ? ?m in ? ?? 2 72NN? ?? ?下一頁(yè) 上一頁(yè) 返回 ? 1 直接蒸汽加熱 10039。m m WWWy x xVV???W操 作 線 過 點(diǎn) （ x ,0 ）下一頁(yè) 上一頁(yè) 幾種特殊情況下理論板層數(shù)的求法 下一頁(yè) 上一頁(yè) ? 例 1－ 9 在常壓連續(xù)精餾塔中，分離甲醇－水混合液。 分別寫出間接蒸汽加熱和直接蒸汽加熱時(shí)的操作線方程并對(duì)兩種加熱方式予以比較。 ? 分段計(jì)算： i個(gè)側(cè)線有 i+1段。兩股原料液的流量之比為 F1/F2=， 均為飽和液體進(jìn)料。若要求餾出液組成為 ，釜液組成為 ，試求理論板層數(shù)及兩股原料液的進(jìn)料板位置 常壓下乙醇－水溶液的平衡數(shù)據(jù)見附表。39。39。39。39。39。39。39。39。39。它們分別從適宜位置加入精餾塔中。在操作條件下兩組分的相對(duì)揮發(fā)度為 ，試求該精餾過程的最小回流比。 適宜回流比應(yīng)在全回流與最小回流比之間選取 ， 這是一個(gè)經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)化問題 ， 即存在最佳回流比 ， 其優(yōu)化目標(biāo)是使精餾的操作費(fèi)與設(shè)備折舊費(fèi)之和為最小 。 雖然由于直接水蒸氣對(duì)塔釜起一定稀釋作用 ， 而使提餾段的塔板數(shù)有所增加 ， 但是 ，由于這種加熱方式可以采用低壓水蒸氣作為加熱劑 ，并節(jié)省了一個(gè)間接加熱設(shè)備 ， 因而在經(jīng)濟(jì)上是合算的 。 由于設(shè)置側(cè)線改變了側(cè)線以上 (如為汽相采出 )的汽相流率 ， 或側(cè)線以下 (如為液相采出 )的液相流率 ， 因而受其影響的各有關(guān)塔段的操作線可通過物料衡算導(dǎo)出 。 下一頁(yè) 上一頁(yè) 返回 ? 1 塔高的計(jì)算 ? 1）板式塔有效高度計(jì)算 ? 2）塔板效率 ?（ 1）總板效率 ?影響因素：物系性質(zhì)，塔板結(jié)構(gòu)，操作條件 下一頁(yè) 上一頁(yè) 塔高和塔徑的計(jì)算 100%TTPNEN??? ?1PTZ N H???估算方法 – –經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法 下一頁(yè) 上一頁(yè) ? ? 0 . 2 4 50 . 4 9TLE ?? ?? ?（ 2）單板效率 下一頁(yè) 上一頁(yè) 11nnMVnnyyEyy??????11nnMLnnxxExx?????? ?（ 3）點(diǎn)效率 ? 3）填料塔填料層高度的計(jì)算 ?傳質(zhì)單元法 ?等板高度法 下一頁(yè) 上一頁(yè) 11*n