食品工程原理----吸收与蒸馏(三)ppt课件.ppt

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1、认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目重点：重点：理论塔板、恒摩尔流、操作线方程、进料方程、回理论塔板、恒摩尔流、操作线方程、进料方程、回流比流比难点：难点：操作线方程、进料方程、精馏设备操作线方程、进料方程、精馏设备认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目第四节第四节 蒸馏蒸馏吸收：气相混合物的分离（溶解度不同）吸收：气相混合物的分离（溶解度不同）蒸馏：蒸馏：液相混合物的分离（挥发度不同）液相混合物的分离（挥发度不同）挥发度高：轻组分挥

2、发度高：轻组分 挥发度低：重组分挥发度低：重组分蒸馏：使混合液体部分气化，利用各组分挥发蒸馏：使混合液体部分气化，利用各组分挥发度的不同从而使混合物达到分离的单元操作。度的不同从而使混合物达到分离的单元操作。蒸馏是分离液相混合物的典型单元操作。蒸馏是分离液相混合物的典型单元操作。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目蒸馏操作的分类蒸馏操作的分类v按操作方式分：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏按操作方式分：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏v按操作压力分：常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏按操作压力分：常压蒸馏、

3、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏v按原料中所含组分数目分：双组分蒸馏及多组分蒸馏按原料中所含组分数目分：双组分蒸馏及多组分蒸馏v按操作流程分：连续蒸馏和间歇蒸馏按操作流程分：连续蒸馏和间歇蒸馏 本章主要讨论常压双组分连续精馏。本章主要讨论常压双组分连续精馏。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目相律是研究相平衡的基本规律，它表示平衡物系中自由度数、相律是研究相平衡的基本规律，它表示平衡物系中自由度数、相数及独立组分数间的关系。相数及独立组分数间的关系。F=C-+2式中式中F自由度数自由度数C独立组分数独立组分数相数相数2

4、表示外界只有温度和压强可以影响物系的平衡关系。表示外界只有温度和压强可以影响物系的平衡关系。4.14.1 双组分溶液的气液相平衡双组分溶液的气液相平衡1.相律相律一一.相律和拉乌尔定律相律和拉乌尔定律认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目汽液相平衡汽液相平衡：溶液与其上方蒸气达到平衡时汽液两相各组溶液与其上方蒸气达到平衡时汽液两相各组分组成的关系。分组成的关系。溶液的分类：理想溶液和非理想溶液。溶液的分类：理想溶液和非理想溶液。理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律，即理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律，即式中式中

5、pA、pB 溶液上方组分的平衡分压溶液上方组分的平衡分压 p0同温度下纯组分的饱和蒸气压同温度下纯组分的饱和蒸气压 x 溶液中组分的摩尔分率溶液中组分的摩尔分率2.拉乌尔定律拉乌尔定律认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目根据道尔顿分压定律，溶液上方的蒸气总压为根据道尔顿分压定律，溶液上方的蒸气总压为 当总压当总压P不高时，平衡的气相可视为理想气体，服从道尔顿不高时，平衡的气相可视为理想气体，服从道尔顿分压定律，即分压定律，即式（式（a）和（）和（b）为）为两组分理想物系的气液平衡关系式两组分理想物系的气液平衡关系

6、式。（a）（b）泡点方程泡点方程露点方程露点方程略去下标略去下标认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目双组分物系的独立变量：双组分物系的独立变量：汽相组成 y、液相组成 x、温度 T、压力P。可见：规定其中的两个，则系统平衡状态即定。一般蒸馏压力恒定，故仅有一个自由度。两组份的气液平衡常用一定压力下的t-x(y)及x-y函数关系或相图来表示利用一定温度下纯组分的饱和蒸气压，即可求得该温度下平利用一定温度下纯组分的饱和蒸气压，即可求得该温度下平衡时气、液组成。反之，若已知一相组成，也可求得与之平衡时气、液组成。反之，

7、若已知一相组成，也可求得与之平衡的另一相组成的温度，但一般需要试差法计算。衡的另一相组成的温度，但一般需要试差法计算。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目上曲线：平衡时汽相组成上曲线：平衡时汽相组成与温度的关系，称为汽相与温度的关系，称为汽相线（线（露点曲线露点曲线）；）；下曲线：平衡时液相组成下曲线：平衡时液相组成与温度的关系，称为液相与温度的关系，称为液相线（线（泡点曲线泡点曲线）。）。两曲线将图分成三个区域：两曲线将图分成三个区域：液相区、过热蒸汽区、汽液相区、过热蒸汽区、汽液共存区。液共存区。二二.两组分

8、理想溶液的气液平衡相图两组分理想溶液的气液平衡相图（1）温度温度组成图（组成图（t x y图）图）T-X(Y)x(y)t4BHJA t-x t-yTt3t2t1总压恒定总压恒定EFy1认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目t/x(y)t-xt-yp=101.3kPat1FJt2KLx3Gy3t3HQt4t5x1(y2)01.01001108090苯-甲苯温度-组成图y1x2气液两相达到平衡时y x气液组成相同时，露点高于泡点认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，

9、已经展开了“精准扶贫”项目平衡线位于对角线的上方；平衡线位于对角线的上方；平衡线离对角线越远，表示平衡线离对角线越远，表示该溶液越易分离。该溶液越易分离。注意：注意：总压对总压对t-x-y关系比对关系比对x-y关系的影响大；关系的影响大；当总压变化不大时当总压变化不大时,总压对总压对x-y关系的影响可以忽略不计关系的影响可以忽略不计蒸馏中使用蒸馏中使用x-y图较图较t-x-y图图更为方便。更为方便。2.气液相平衡图气液相平衡图（X Y 图图）液相组成液相组成x气气相相组组成成y110XY图图总压恒定总压恒定认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重

10、视，已经展开了“精准扶贫”项目纯液体的挥发度是指该液体在一定温度下的饱和蒸气压。纯液体的挥发度是指该液体在一定温度下的饱和蒸气压。相相对对挥挥发发度度是是指指溶溶液液中中两两组组分分挥挥发发度度之之比比，常常以以易易挥挥发发组组分分的挥发度为分子。的挥发度为分子。溶液中各组分的挥发度定义为该组分在蒸气中的分压和与之溶液中各组分的挥发度定义为该组分在蒸气中的分压和与之相平衡的液相中的摩尔分率之比，即相平衡的液相中的摩尔分率之比，即3.相对挥发度与气液平衡方程相对挥发度与气液平衡方程若A、B形成的理想溶液：认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，

11、已经展开了“精准扶贫”项目当当总总压压不不高高时时，蒸蒸气气服从道尔顿分压定律服从道尔顿分压定律对于二元溶液对于二元溶液 xB=1-xAyB=1-yA整整 理理 后后，略去下标略去下标气气液液相相平平衡衡方方程程认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目其值的大小可用于判断某混合溶液能否用蒸馏方法加以其值的大小可用于判断某混合溶液能否用蒸馏方法加以分离以及分离的难易程度。分离以及分离的难易程度。当当1时，表示组分时，表示组分A较较B容易挥发，容易挥发，愈大，挥发度差异愈大，挥发度差异愈大，分离愈容易。愈大，分离愈容易。

12、当当=1时，气相组成与液相组成相同，不能用普通蒸馏方法时，气相组成与液相组成相同，不能用普通蒸馏方法加以分离。加以分离。相对挥发度的意义相对挥发度的意义认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目与理想溶液发生正偏差的溶液：如乙醇与理想溶液发生正偏差的溶液：如乙醇水、正丙醇水、正丙醇水等物系。对于乙醇水等物系。对于乙醇水体系，其恒沸组成为水体系，其恒沸组成为x=y=0.894x=y=0.894，恒沸点恒沸点t=78.15(t=78.15(常压下常压下)。称为具有。称为具有最低恒沸点的溶液。最低恒沸点的溶液。两组分非理想溶

13、液的气液平衡相图两组分非理想溶液的气液平衡相图认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目与理想溶液发生负偏差的溶液：如硝酸与理想溶液发生负偏差的溶液：如硝酸水、氯仿水、氯仿丙酮等物系。对于硝酸丙酮等物系。对于硝酸水体系，其恒沸组成为水体系，其恒沸组成为x=y=0.383x=y=0.383，恒沸点恒沸点t=121.9(t=121.9(常压下常压下)。称为具。称为具有最高恒沸点的溶液。有最高恒沸点的溶液。同一种溶液的恒沸组成随压强而变。在理论上可采用改变压强的方法来同一种溶液的恒沸组成随压强而变。在理论上可采用改变压强的方

14、法来分离恒沸溶液。但在实际使用时，则应该考虑经济性和操作可能性。分离恒沸溶液。但在实际使用时，则应该考虑经济性和操作可能性。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目一、平衡蒸馏（一、平衡蒸馏（闪蒸闪蒸）4.2 4.2 蒸馏与精馏原理蒸馏与精馏原理原原料料底部产品底部产品塔顶产品塔顶产品t0Ttbtb特点：特点：连续操作；组成和温度恒定不变；气、液两相平衡。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目闪蒸的计算闪蒸的计算（1）物料衡算）物料衡算对

15、易挥发组分：对易挥发组分：原料原料t0Ttbtb对总物料：对总物料：汽液相平衡组成的关系汽液相平衡组成的关系f汽化率汽化率认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目（2）热量衡算）热量衡算原料液节流减压后进入分离器，物料放出的显热等于部分气化所需的潜热 原料液离开加热器的温度：原料原料t0Ttbtb对加热器作热量衡算，若忽略加热器的热损失对加热器作热量衡算，若忽略加热器的热损失认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目（3）气液平衡关系）气液平

16、衡关系认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目历史上最早应用的蒸馏方法；历史上最早应用的蒸馏方法；一种单级蒸馏操作，常以间歇方式进行；一种单级蒸馏操作，常以间歇方式进行；简单蒸馏多用于混合液的初步分离。简单蒸馏多用于混合液的初步分离。二、简单蒸馏（微分蒸馏）二、简单蒸馏（微分蒸馏）认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目将料液加热至泡点，溶液汽化，产生的蒸汽随即进入冷凝器，将料液加热至泡点，溶液汽化，产生的蒸汽随即进入冷凝器，冷凝成馏出液；

17、冷凝成馏出液；随着过程的进行，釜中液相组成不断下降，使得与之相平衡随着过程的进行，釜中液相组成不断下降，使得与之相平衡的气相组成（馏出液组成）亦随时降低，而釜内液体的沸点逐的气相组成（馏出液组成）亦随时降低，而釜内液体的沸点逐渐升高；渐升高；当馏出液的平均组成或釜残液组成降至某规定值后，即可停当馏出液的平均组成或釜残液组成降至某规定值后，即可停止蒸馏操作；止蒸馏操作；在同一批操作中，馏出液分批收集，可得到不同组成的馏出在同一批操作中，馏出液分批收集，可得到不同组成的馏出液。液。1 1 简单蒸馏操作原理简单蒸馏操作原理认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫

18、工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目2 2 简单蒸馏流程简单蒸馏流程nF,zFnD3,xD3nD1,xD1nD2,xD2nW2,x2认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.简单蒸馏的计算简单蒸馏的计算设：设：F、W2釜内的原料液量和最终残液量，釜内的原料液量和最终残液量，kmol；x1、x2料液和残液中易挥发组分组成（摩尔分率）料液和残液中易挥发组分组成（摩尔分率）W某一瞬间釜内的液量，某一瞬间釜内的液量，kmol；x、y某一瞬间的液气组成，（摩尔分率）；某一瞬间的液气组成，（摩尔分率）；经过微分时间经过微分

19、时间dt后，残液量减少后，残液量减少dW，液相组成减少，液相组成减少dx以蒸馏釜为衡算系统以蒸馏釜为衡算系统对易挥发组分，对易挥发组分，dt前后的微分物料衡算为：前后的微分物料衡算为：认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目积分 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目对于理想溶液对于理想溶液，平衡关系用，平衡关系用 表示，表示，若操作范围内平衡线可近似地看作直线若操作范围内平衡线可近似地看作直线若平衡线为过原点的直线，认识到了贫困户贫困的

20、根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目若若平平衡衡关关系系不不能能用用简简单单的的数数学学式式表表示示，可可以以应应用用图图解积分或数值积分。解积分或数值积分。馏出液的量馏出液的量D及平均组成及平均组成在在相相同同的的原原料料液液浓浓度度及及相相同同釜釜液液的的条条件件下下，简简单单蒸蒸馏馏所所得得到到的的馏馏出出液液浓浓度度高高于于平平衡衡蒸蒸馏馏，而而平平衡衡蒸蒸馏馏的的优优点点是是连续操作，但其分离效果不如间歇操作的简单蒸馏。连续操作，但其分离效果不如间歇操作的简单蒸馏。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病

21、除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目三三 精馏原理和流程精馏原理和流程1 1 精馏的定义精馏的定义 精馏是将由挥发度不同的组分所组成的混合液，在精精馏是将由挥发度不同的组分所组成的混合液，在精馏塔中同时多次地进行部分气化和部分冷凝，使其分离成几馏塔中同时多次地进行部分气化和部分冷凝，使其分离成几乎纯态组分的过程。乎纯态组分的过程。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目精馏塔、塔底再沸器、塔顶冷凝器、原料精馏塔、塔底再沸器、塔顶冷凝器、原料预热器、回流液泵等。预热器、回流液泵等。精馏段：加料板

22、以上的部分，精馏段：加料板以上的部分，它起着回收原料中易挥发组分增它起着回收原料中易挥发组分增浓的作用。浓的作用。提馏段：加料板以下的部分提馏段：加料板以下的部分（包括加料板），它起着回收（包括加料板），它起着回收原料中难挥发组分的作用。原料中难挥发组分的作用。（1）精馏操作流程精馏操作流程认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目精馏装置示意图认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目（2）板式塔精馏塔塔板上的传质板式塔精馏塔塔板上的传质认识

23、到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目（3 3）精馏连续稳定进行的条件）精馏连续稳定进行的条件l回流：升到塔顶的汽流组成在冷凝器中冷凝后，只放出一部回流：升到塔顶的汽流组成在冷凝器中冷凝后，只放出一部份作为塔顶产品，另一部分返回塔顶作为液流，这部份液流称份作为塔顶产品，另一部分返回塔顶作为液流，这部份液流称为回流。为回流。l再沸器：提供一定量上升的蒸气流。再沸器：提供一定量上升的蒸气流。加料板：当某块塔板上的浓度与原料的浓度相近或相等时加料板：当某块塔板上的浓度与原料的浓度相近或相等时,料液由此加入，该板称为加料板。料

24、液由此加入，该板称为加料板。精馏与简单蒸馏或平衡蒸馏的主要区别在于存在回流：塔精馏与简单蒸馏或平衡蒸馏的主要区别在于存在回流：塔顶液相回流和他付部分气化顶液相回流和他付部分气化认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目确定产品的流量及组成；确定产品的流量及组成；确定合适的操作条件确定合适的操作条件:操作压强、回流比和加料状态等；操作压强、回流比和加料状态等；确定精馏塔所需的理论塔板数和加料位置；确定精馏塔所需的理论塔板数和加料位置；选择精馏塔的类型、确定塔径、选择精馏塔的类型、确定塔径、塔高及塔的其它参数；塔高及塔的其

25、它参数；冷凝器和再沸器的设计计算。冷凝器和再沸器的设计计算。第五节第五节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算两组分连续精馏工艺计算的主要内容两组分连续精馏工艺计算的主要内容例：年处理量为10万吨粗甲醇精馏塔的设计VD,xDL,xDF,xFW,xW认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目理论板是指离开该塔板的蒸汽和液体呈平衡状态的塔板。理论板是指离开该塔板的蒸汽和液体呈平衡状态的塔板。理理论论板板不不存存在在的的原原因因：气气液液间间接接触触面面积积和和接接触触时时间间是是有有限限的，难以达到平衡状态。的，难

26、以达到平衡状态。理论板可作为衡量实际板分离效率的依据和标准。理论板可作为衡量实际板分离效率的依据和标准。5.1理论塔板的概念理论塔板的概念认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目恒摩尔汽化恒摩尔汽化：每层塔板上升的蒸汽的摩尔流量相等。每层塔板上升的蒸汽的摩尔流量相等。精馏段精馏段:L1=L2=L3=Ln=L=定值定值提提馏馏段段:L1=L2=L3=Lm=L=定值定值但但L与与L不一定相等不一定相等.精馏段精馏段:V1=V2=V3=Vn=V=定值定值提提馏馏段段:V1=V2=V3=Vm=V=定值定值但但V与与V不一定相

27、等不一定相等.恒摩尔液流恒摩尔液流：每层塔板溢流的液体的摩尔流量相等。每层塔板溢流的液体的摩尔流量相等。5.2 恒摩尔流的假设恒摩尔流的假设 板式塔釜液馏出液进料认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目恒摩尔流恒摩尔流满足恒摩尔流的条件满足恒摩尔流的条件（1 1）各组分的气化潜热相等；）各组分的气化潜热相等；（2 2）气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略；）气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略；（3 3）塔设备保温良好，热损失可以忽略。）塔设备保温良好，热损失可以忽略。恒摩尔汽化和恒摩尔溢流的总称。恒摩尔汽化

28、和恒摩尔溢流的总称。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目5.3 全塔物料衡算全塔物料衡算F=D+W塔顶易挥发组分回收率塔顶易挥发组分回收率FxF=DxD+WxW塔底难挥发组分回收率塔底难挥发组分回收率 D,xDF,xFW,xW认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目对进料板作总物料衡算和热量衡算对进料板作总物料衡算和热量衡算IF原料液的焓，原料液的焓，kJ/kmol；IV、IV分别为进料板上下处饱和蒸气的焓，分别为进料板上下处饱和蒸气的

29、焓，kJ/kmol；IL、IL分别为进料板上下处饱和液体的焓，分别为进料板上下处饱和液体的焓，kJ/kmol；V,IVL,ILV,IVL,ILF,IF进料板进料板物料衡算物料衡算：F+L+V=L+V热量衡算热量衡算：FIF+LIL+VIV=VIV+LIL 5.4 进料板及进料热状态参数进料板及进料热状态参数 原料入塔时温度或状态称为加料的热原料入塔时温度或状态称为加料的热状态。共五种情况：状态。共五种情况：认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 因因为为塔塔板板上上液液相相和和汽汽相相呈呈饱饱和和状状态态，且且进进

30、料料板板上上下下处处的的温度及气相组成各自都比较相近，所以有：温度及气相组成各自都比较相近，所以有：IV IV IL IL代入热量衡算式整理得：代入热量衡算式整理得：将物料衡算式代入将物料衡算式代入（V-V）IV=FIF-（L-L）ILF-（L-L）IV=FIF-（L-L）IL认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目令令q称为进料热状况参数。称为进料热状况参数。将上式整理可得到：将上式整理可得到：L=L+qF V=V+(q-1)Fq的意义：以的意义：以1kmol/h进料为基准时，提馏段的液体流量较精进料为基准时，提馏

31、段的液体流量较精馏段液体流量增大的馏段液体流量增大的kmol数。数。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目L=L+qF V=V+(q-1)F认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目D,XDL,XDV,y1F,xFx1x2xn yn+1 yny212nn+15.5 精馏段操作线方程精馏段操作线方程V=L+DVyn+1=Lxn+DxD令令R=L/D（R称为回流比），则有称为回流比），则有上上式式即即为为精精馏馏段段操操作作线线方方程程。它它描

32、描述述了了任任一一板板(第第n n层层板板)的的下下降降液液体体组组成成与与自自相相邻邻的的下下一一塔塔板板(第第n+1n+1层层)上上升升的的蒸蒸汽汽组组成成之之间间的的关关系系，为为一一线线性性关系，其中，斜率为关系，其中，斜率为R R/(/(R+1R+1)，截距为截距为x xD D/(/(R+1R+1)。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目W xWF,xFxNxmyNym+1mN 以提馏段第以提馏段第m层塔板以下塔段及再沸层塔板以下塔段及再沸器作为衡算范围，则有器作为衡算范围，则有总物料衡算总物料衡算:L=

33、V+Wxm提馏段第提馏段第m板下降液体易挥发组分板下降液体易挥发组分mol分率；分率；ym+1提馏段第提馏段第m+1板上升蒸汽易挥发组分板上升蒸汽易挥发组分mol分率；分率；式中：式中：L提馏段每板下降液体流量提馏段每板下降液体流量,kmol/h；V提馏段每板上升蒸汽流量提馏段每板上升蒸汽流量,kmol/h；W 釜液流量釜液流量,kmol/h；易挥发组分易挥发组分:Lxm=Vym+1+Wxw5.6 提馏段操作线方程提馏段操作线方程认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目由上两物料恒算式可得由上两物料恒算式可得 上式称

34、为上式称为提馏段操作线方程提馏段操作线方程。此式表示在一定操作条。此式表示在一定操作条件下，提馏段内自第件下，提馏段内自第m m层板下降液体组成层板下降液体组成x xm m与其相邻的下层与其相邻的下层板（第板（第m+1m+1层）上升蒸气组成层）上升蒸气组成y ym+1m+1之间的关系，呈线性关系。之间的关系，呈线性关系。L=L+qF 注：提馏段液体量注：提馏段液体量 L L 不容易求，它除了与不容易求，它除了与 L L 有关外，有关外，还受进料量及进料热状况的影响还受进料量及进料热状况的影响 。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开

35、了“精准扶贫”项目(1)操作线方程的图示（操作线方程的图示（x-y 图）图）精馏段操作线方程的分析与图示。过点（xD，xD）和点（0，xD/（R+1）的直线。5.7 操作方程的图示与操作方程的图示与q线线认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 提馏段操作线方程的分析与图示过点（xW，xW）的直线，斜率与q有关。q线方程为精馏段操作线与提留线方程为精馏段操作线与提留段操作线交点的轨迹方程段操作线交点的轨迹方程Vy=Lx+DxD精馏段关系式；精馏段关系式；Vy=Lx-WxW提馏段关系式；提馏段关系式；V-V=(q-1)

36、F热状态关系式；热状态关系式；L-L=qF热状态关系式；热状态关系式；FxF=DxD+WxW物料衡算关系式；物料衡算关系式；xF认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目q 1,冷液体进料；冷液体进料；q=1,泡点进料；泡点进料；0q1,汽液混合物进料；汽液混合物进料；q=0,饱和蒸汽进料；饱和蒸汽进料；q 0,过热蒸汽进料。过热蒸汽进料。不同热状态下的不同热状态下的q q 线图线图q线线方方程程或或进进料料方方程程反反映映了了加加料料板板上上汽汽液液组组成成为为一一线线性性关关系系。不不改变精馏段操作线的位置，明显改

37、变提馏段操作线的位置。改变精馏段操作线的位置，明显改变提馏段操作线的位置。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目进料状况进料状况进料的焓进料的焓 IF q 值值q 线斜率线斜率 q/q-1 q 线在线在y-x 图上的位图上的位置置冷液体冷液体IF1+饱和液体饱和液体IF=IL q=1无穷大无穷大气液混合物气液混合物ILIFIV0 q IVq 0+表表 进料状况对进料状况对q q线的影响线的影响例题例题7-8认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶

38、贫”项目提馏段操作线方程提馏段操作线方程精馏段操作线方程精馏段操作线方程相平衡方程相平衡方程5.7 理论塔板数的确定理论塔板数的确定 利用相平衡原理和操作线方程可确定理论塔板数，其方法利用相平衡原理和操作线方程可确定理论塔板数，其方法有有逐板计算法逐板计算法和和图解法图解法。条件：塔顶蒸气在冷凝器中全部冷凝；泡点回流。1.1.逐板计算法逐板计算法认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目V,y1x1x2 y2y212nn-1L,xDF,xFD,xDx1xn-1.xD=y1 x1 y2 x2 y3 x3 平衡操作.y3x

39、3认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目相平衡相平衡关系关系操作线操作线方程方程操作线操作线方程方程x1(=xn)y2 x2 y2 xm(xmxw)计计算算到到xn xq即即可可（xq为为精精馏馏线线与与提提馏馏线线交交点点处处的的x值值，当当为为饱饱和和液液体体进进料料时时xn=xF），则则第第n块块板板为为加加料料板板,精精馏馏段段有有n-1层层,需需n-1块板。块板。当当求求得得xmxw时时,则则提提馏馏段段需需塔塔板板m-1层层(块块)，第第m层层为为再再沸器。沸器。同理同理,可求得提馏段理论塔板数。可求得

40、提馏段理论塔板数。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目在坐标上绘出双组分混合液的在坐标上绘出双组分混合液的y-x平衡曲线，并作出对角线，对角线平衡曲线，并作出对角线，对角线为为y=x。在同一坐标上作精馏段操作线，此操作线通过位于对角线的点在同一坐标上作精馏段操作线，此操作线通过位于对角线的点（x=xD，y=xD）和）和y轴上的点（轴上的点（x=0，y=xD/R+1），），此操作线的斜率此操作线的斜

41、率为为R/R+1，截距为截距为xD/R+1。在同一坐标上作提馏段操作线，此操作线通过位于对角线的点在同一坐标上作提馏段操作线，此操作线通过位于对角线的点（x=xW，y=xW）,此操作线的斜率为（此操作线的斜率为（L+qF/L+qF-W）。从点（从点（x=xD，y=xD）开始在操作线与平衡线作直角阶梯直至作后一开始在操作线与平衡线作直角阶梯直至作后一个阶梯的垂线达到个阶梯的垂线达到xW或略小于或略小于xW为止。为止。注：所画的每一个阶梯代表理论塔板，跨过两操作线交点的那层注：所画的每一个阶梯代表理论塔板，跨过两操作线交点的那层塔板为加料板，最后一层塔板为再沸器。塔板为加料板，最后一层塔板为再沸器

42、。2 2 图解法图解法认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 xW xD12345678baxFecd11l 画坐标图；画坐标图；fl 作平衡线和对角线作平衡线和对角线 ；l作精馏线（作精馏线（abab线）；线）；l作作q q线（线（efef线）；线）；l作提馏线（作提馏线（cdcd线）；线）；l作梯级作梯级。图解过程图解过程认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目在图解求理论塔板的过程中，当某阶梯跨过两操作线的交在图解求理论塔板的过程中

43、，当某阶梯跨过两操作线的交点时，应变更操作线。点时，应变更操作线。跨过交点的阶梯即代表适宜跨过交点的阶梯即代表适宜的加料板的位置的加料板的位置（逐板计算也相同），这是因为对一定（逐板计算也相同），这是因为对一定的分离任务而言，如此作图所需的理论塔板数最少。不改换的分离任务而言，如此作图所需的理论塔板数最少。不改换操作线或提早更换操作线都会使理论塔板数增加。操作线或提早更换操作线都会使理论塔板数增加。3.适宜的进料板位置适宜的进料板位置认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症

44、下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目u影响塔板效率的因素影响塔板效率的因素：传质系数、传质推动力、传质面积、传质系数、传质推动力、传质面积、接触时间、物料特性等。接触时间、物料特性等。u理论塔板的概念理论塔板的概念：u分离的实际情况分离的实际情况：由于气液两相接触时间、接触面积有限，由于气液两相接触时间、接触面积有限，因此在实际分离过程中不存在理论塔板，完成一定任务所因此在实际分离过程中不存在理论塔板，完成一定任务所需的实际塔板数比理论塔板数多。需的实际塔板数比理论塔板数多。5.8 实际塔板数与塔板效率实际塔板数与塔板效率认识到了贫困户贫困的根本原因，才

45、能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目（1）总板效率）总板效率：理论塔板数理论塔板数NT与实际塔板数与实际塔板数NR之比称为塔板之比称为塔板效率，用效率，用ET表示。表示。式中式中ET称为全塔效率或总板效率称为全塔效率或总板效率注：计算塔板数时应圆整，如注：计算塔板数时应圆整，如7/0.6=11.712（2）单板效率）单板效率：以气相（或液相）经过实际塔板的组成变化以气相（或液相）经过实际塔板的组成变化值与经过理论板时的组成变化值之比表示值与经过理论板时的组成变化值之比表示 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家

46、对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目(1)(1)R R，精馏段操作线向对角，精馏段操作线向对角线靠近，线靠近，N N，但，但L L，即冷凝器，即冷凝器的负荷加大。的负荷加大。(2)(2)R R，精馏段远离对角线，精馏段远离对角线，N N，当精馏操作线和，当精馏操作线和q q线的线的交点在平衡线上时，则交点在平衡线上时，则N N，此时，此时R R 称为称为R Rminmin。5.5 回流比的影响与选择回流比的影响与选择1 1 回流比回流比R=L/DR=L/D的改变对精馏操作的改变对精馏操作的影响的影响认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度

47、重视，已经展开了“精准扶贫”项目(1)R,q点下降，提馏段接近对角线，板数减少，再沸器负荷加大点下降，提馏段接近对角线，板数减少，再沸器负荷加大(2)R，提馏段与操作线相距越远，当与平衡线相交，提馏段与操作线相距越远，当与平衡线相交(q 线线)，N。xD xW xFe2 2 回流比回流比R=L/DR=L/D的改变对提馏段操作线的影响的改变对提馏段操作线的影响认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目l全回流：若塔顶上升的蒸汽冷凝后全部回流至塔内称为全回全回流：若塔顶上升的蒸汽冷凝后全部回流至塔内称为全回流（流（tota

48、l reflux）。）。lD=0，F=0，W=0，无精馏段和提馏段之分。无精馏段和提馏段之分。l回流比回流比R=L/D，是回流比的最大值。是回流比的最大值。l精馏操作线为精馏操作线为yn+1=xn，所需理论塔板数最少，以所需理论塔板数最少，以Nmin表示表示。5.5.1 5.5.1 全回流与最小理论塔板数全回流与最小理论塔板数认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 xDxW 对于双组分溶液，有如下公式（芬斯克公式对于双组分溶液，有如下公式（芬斯克公式Fenske）：）：Nmin为全回流时所需的最少理论板数（不包括再

49、沸器）。为全回流时所需的最少理论板数（不包括再沸器）。为全塔平均相对挥发度为全塔平均相对挥发度认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 在在d点上下各板（进料板上下点上下各板（进料板上下区域）气液两相组成基本不变区域）气液两相组成基本不变化，即无增浓作用，点化，即无增浓作用，点d称为夹称为夹紧点。该区域称为恒浓区（或紧点。该区域称为恒浓区（或夹紧区）。夹紧区）。xD xq xFedyq回流比减小，两操作线向平衡线移动，达到指定分离程度回流比减小，两操作线向平衡线移动，达到指定分离程度所需的理论塔板数增多，当两操作线的

50、交点位于平衡线上时，所需的理论塔板数增多，当两操作线的交点位于平衡线上时，则需要无穷多的阶梯才能达到则需要无穷多的阶梯才能达到d点。相应的回流比称为点。相应的回流比称为最小回最小回流比流比。以。以Rmin表示。对于一定的分离要求，表示。对于一定的分离要求，Rmin是回流比的是回流比的最小值。最小值。5.5.2 5.5.2 最小回流比最小回流比认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 xD xq xFeda 对于正常曲线（如图），设对于正常曲线（如图），设d d点坐标为点坐标为(x xq q，y yq q)，则由精馏，