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第五章 蒸 馏 精馏原理 回流比的影响及其选择 实际塔板数、塔板效率 精馏装置的热量衡算 饱和液体进料时 饱和蒸汽进料时 2）解析法 R=（1.1～2）Rmin 1、单板效率——默弗里（Murphree）效率 气相单板效率 操作线 平衡线 yn yn-yn+1 xn-1 xn yn+1 2、全塔效率（总板效率）E 液相单板效率 式中：NT－理论板层数； NP－实际板层数 1、冷凝器的热量衡算 冷却介质用量: 2.再沸器的热量衡算 1.精馏分离某二元组分混合液(F, xF, q),要求塔顶xD,轻组分 回收率η。设计时，若加大回流比R，则精馏段液气比____ 提馏段液气比 ，所需理论板数NT ,塔顶产品量D __ ,塔釜xw_________塔顶冷凝量QC ,塔釜加热量QR ,若R太大，过程的调节余地将 （增大，减小，不变）。 增大 解： 回流比R大，液气比 增大； 提馏段液气比 即提馏段操作线的斜率 回流比增大，提馏段操作线斜率减小； 减小 操作线与平衡线的距离增大，所需的理论板数减小； 减小 不变 不变 增大 增大 减小 设计时，改变R值的前提是D、 不变 塔顶冷凝量由于V增大，故也随之增大，塔釜加热量由于V’增大，也随之增大 。 若R太大，可调节的R值变小，则过程的调节余地也变小。 2.精馏塔操作中，保持F 、xF 、q、L不变， 而增大 则R , xD ，xW ，L/V ， (增大，减小，不变)。 减小 减小 减小 减小 减小 由于V’增大，q不变，故V增大，V=L+D,L不变，故D增大 L=RD，所以R减小。 根据物料平衡，D增大，xD减小。 L、q不变，故L’也不变，V’变大，故提馏段操作线的斜率 变小，提馏段的推动力变大，xw变小。 L、L’均不变，V、V’均变大，所以L/V，L’/V’都减小。 计算题 1.某精馏塔在常压下分离苯－甲苯混合液，此时该塔的 精馏段和提馏段操作线方程分别为y=0.723x+0.263 和y‘=1.25x’-0.0188，每小时送入塔内75kmol的混合液， 进料为泡点下的饱和液体，试求精馏段和提馏段上升的蒸汽量为多少（kmol/h）。 分析： V＝(R+1)D D? 物料衡算 xw,xF,xD? q线方程 解：已知两操作线方程: y=0.723x+0.263(精馏段) y’=1.25x’-0.0188(提馏段) ∴R/(R+1)=0.723 R=2.61 xD/(R+1)=0.263 xD=3.61×0.263=0.9494 两操作线交点时, y=y′ x=x′ ∴0.723x+0.263=1.25x-0.0188 x=0.5347 饱和液体进料q=1, ∴xF=x=0.5347 ∵提馏段操作线经过点(xW ,xW) * * 1、蒸馏的原理 利用混合物在一定压力下各组分相对挥发度（沸点）的不同进行分离的一种单元操作。 蒸馏方法分离混合物的必要条件： 通过加热或冷却方法使混合物形成气、液两相共存体系，为相际传质提供必要的条件 混合物各组分之间挥发能力存在足够大的差异，以保证蒸馏过程的传质推动力 2、相律 对两组分的气液平衡： 气液平衡中的变量： t、P、x、y 气液平衡的表示： 一定压强下的t-x(或y)及x-y的函数关系或相图 温度—组成( 图) 两条线 三个区 三种点 t-y t-x 蒸汽区 溶液区 两 相 区 两条线 露点线 泡点线 表示混合液的平衡温度和气相组成之间的关系，t-y线 表示混合液的平衡温度和液相组成之间关系， t-x线 t4 B t1 A t2 t3 x越大，易挥发组分的含量越高，泡点温度越低。 沸点（boiling point ） C t0 t1 y越大，易挥发组分含量 越高，露点温度越低。 Q D t2 t3 泡点（bubble point ） 露点（dew point ） 汽液两相处于平衡时，两相温度相同，气相组成大于液相组成； 气液两相组成相同时，气相露点温度总是高于液相的泡点温度。 t-x-y 图与蒸馏原理 t3 H A t1 J t2 B t4 E xE yE tE 平衡线位于对角线的上方，平衡线偏离对角线愈远，表示该溶液愈易分离。 2、相对挥发度 溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比， 用α表示。 若操作压强不高 ——相对挥发度定义式 相对挥发度：由实验测得 对理想溶液：