9.7 间歇精馏
9.7.1 间歇精馏过程的特点当混合液的分离要求较高而料液品种或组成经常变化时，采用间歇精馏的操作方式比较灵活机动。从精馏装置看，间歇精馏与连续精馏大致相同。作间歇精馏时，料液成批投入精馏釜，逐步加热气化，待釜液组成降至规定值后将其一次排出。由此不难理解，间歇精馏过程具有如下特点。
① 间歇精馏为非定态过程。在精馏过程中，釜液组成不断降低。若在操作时保持回流比不变，则馏出液组成将随之下降；反之，为使馏出液组成保持不变，则在精馏过程中应不断加大回流比。为达到预定的要求，实际操作可以灵活多样。例如，在操作初期可逐步加大回流比以维持馏出液组成大致恒定；但回流比过大，在经济上并不合理。故在操作后期可保持回流比不变，若所得的馏出液不符合要求，可将此部分产物并入下一批原料再次精馏。
此外，由于过程的非定态性，塔身积存的液体量（持液量）的多少将对精馏过程及产品的数量有影响。为尽量减少持液量，间歇精馏往往采用填料塔。
② 间歇精馏时全塔均为精馏段，没有提馏段。因此，获得同样的塔顶、塔底组成的产品，间歇精馏的能耗必大于连续精馏。
间歇精馏的设计计算方法，首先是选择基准状态（一般以操作的始态或终态）作设计计算，求出塔板数。然后按给定的塔板数，用操作型计算的方法，求取精馏中途其他状态下的回流比或产品组成。
为简化起见，在以下计算中均不计塔板上液体的持液量对过程的影响，即取持液量为零。
9.7.2 保持馏出液组成恒定的间歇精馏
设计计算的命题为：已知投料量及料液组成，保持指定的馏出液组成不变，操作至规定的釜液组成或回收率，选择回流比的变化范围，求理论板数。
1．确定理论板数间歇精馏塔在操作过程中的塔板数为定植。不变但不断下降，即分离要求逐渐提高。因此，所设计的精馏塔应能满足过程的最大分离要求，设计应以操作终了时的釜液组成为计算基准。
间歇精馏的操作先线如图9-48所示。在操作终了时，将组成为的釜液提浓至必有一最小回流比，在此回流比下需要的理论板数为无穷多。由图9-48b可知，一般情况下此最小回流比为
为使塔板数保持在合理范围内，操作终了的回流比应大于上式的某一倍数。此最终回流比的选择由经济因素决定。
选定后，即可从图9-48c中a点开始，以为截距作出操作终了的操作线并求出理论板数。在操作初期可采用较小的回流比，此时的操作线如图9-48c中虚线所示。
2．每批料液的操作时间设：——每批料液的投料量，Kmol；
——馏出液量，Kmol，其值随精馏时间而变化；
——釜液的摩尔分数组成，其值在操作中由降为；
——蒸馏釜的气化能力，Kmol/s，在操作中可保持为某一常数。
在时间内的气化量为，此气化量应等于塔顶的蒸汽量
任一瞬时之前已馏出的液体量由物料衡算式确定，即
将此式代入式（9-93）
积分得
在操作过程中因塔板数不变，每一釜液组成必对应一回流比，可用数值积分从上式求出每批料液的精馏时间。
9.7.3回流比保持恒定的间歇精馏因塔板数及回流比不变，在精馏过程中塔釜组成与馏出液组成必同时降低。因此只有使操作初期的馏出液组成适当提高，馏出液的平均浓度才能符合产品的质量要求。
设计计算的命题为：已知料液量及组成，最终的釜液组成，馏出液的平均组成。
选择适宜的回流比求理论板数。
计算可以操作初态为基准，假设一最初的馏出液组成，根据设定的与釜液组成求出所需的最小回流比（参见图9-49a），然后，选择适宜的回流比，计算理论板数。
的验算设定的 是否合适，应以全精馏过程所得的馏出液平均组成满足分离要求为准。与简单蒸馏相同，对某一瞬间作物料衡算，蒸馏釜中易挥发组分的减少量应等于塔顶蒸汽所含的易挥发组分量，这一衡算结果与式（9-32）相同。此时，式中的气相组成即为瞬时的馏出液组成，故有
式中 ——瞬时的釜液量，操作时由投料量F降为残液量；
——瞬时的釜液组成，由降为。
从图9-49b可知，因板数及回流比为定植，任一精馏瞬间的釜液组成必与一馏出液组成相对应，于是可通过数值积分由上式算出残液量。馏出液平均组成由全过程物料衡算决定，即
当此等于或稍大于规定值，则上述计算有效。
处理一批料液塔釜的总蒸发量为
由此可计算出加热蒸汽的消耗量。
9.7.1 间歇精馏过程的特点当混合液的分离要求较高而料液品种或组成经常变化时，采用间歇精馏的操作方式比较灵活机动。从精馏装置看，间歇精馏与连续精馏大致相同。作间歇精馏时，料液成批投入精馏釜，逐步加热气化，待釜液组成降至规定值后将其一次排出。由此不难理解，间歇精馏过程具有如下特点。
① 间歇精馏为非定态过程。在精馏过程中，釜液组成不断降低。若在操作时保持回流比不变，则馏出液组成将随之下降；反之，为使馏出液组成保持不变，则在精馏过程中应不断加大回流比。为达到预定的要求，实际操作可以灵活多样。例如，在操作初期可逐步加大回流比以维持馏出液组成大致恒定；但回流比过大，在经济上并不合理。故在操作后期可保持回流比不变，若所得的馏出液不符合要求，可将此部分产物并入下一批原料再次精馏。
此外，由于过程的非定态性，塔身积存的液体量（持液量）的多少将对精馏过程及产品的数量有影响。为尽量减少持液量，间歇精馏往往采用填料塔。
② 间歇精馏时全塔均为精馏段，没有提馏段。因此，获得同样的塔顶、塔底组成的产品，间歇精馏的能耗必大于连续精馏。
间歇精馏的设计计算方法，首先是选择基准状态（一般以操作的始态或终态）作设计计算，求出塔板数。然后按给定的塔板数，用操作型计算的方法，求取精馏中途其他状态下的回流比或产品组成。
为简化起见，在以下计算中均不计塔板上液体的持液量对过程的影响，即取持液量为零。
9.7.2 保持馏出液组成恒定的间歇精馏
设计计算的命题为：已知投料量及料液组成，保持指定的馏出液组成不变，操作至规定的釜液组成或回收率，选择回流比的变化范围，求理论板数。
1．确定理论板数间歇精馏塔在操作过程中的塔板数为定植。不变但不断下降，即分离要求逐渐提高。因此，所设计的精馏塔应能满足过程的最大分离要求，设计应以操作终了时的釜液组成为计算基准。
间歇精馏的操作先线如图9-48所示。在操作终了时，将组成为的釜液提浓至必有一最小回流比，在此回流比下需要的理论板数为无穷多。由图9-48b可知，一般情况下此最小回流比为
为使塔板数保持在合理范围内，操作终了的回流比应大于上式的某一倍数。此最终回流比的选择由经济因素决定。
选定后，即可从图9-48c中a点开始，以为截距作出操作终了的操作线并求出理论板数。在操作初期可采用较小的回流比，此时的操作线如图9-48c中虚线所示。
2．每批料液的操作时间设：——每批料液的投料量，Kmol；
——馏出液量，Kmol，其值随精馏时间而变化；
——釜液的摩尔分数组成，其值在操作中由降为；
——蒸馏釜的气化能力，Kmol/s，在操作中可保持为某一常数。
在时间内的气化量为，此气化量应等于塔顶的蒸汽量
任一瞬时之前已馏出的液体量由物料衡算式确定，即
将此式代入式（9-93）
积分得
在操作过程中因塔板数不变，每一釜液组成必对应一回流比，可用数值积分从上式求出每批料液的精馏时间。
9.7.3回流比保持恒定的间歇精馏因塔板数及回流比不变，在精馏过程中塔釜组成与馏出液组成必同时降低。因此只有使操作初期的馏出液组成适当提高，馏出液的平均浓度才能符合产品的质量要求。
设计计算的命题为：已知料液量及组成，最终的釜液组成，馏出液的平均组成。
选择适宜的回流比求理论板数。
计算可以操作初态为基准，假设一最初的馏出液组成，根据设定的与釜液组成求出所需的最小回流比（参见图9-49a），然后，选择适宜的回流比，计算理论板数。
的验算设定的 是否合适，应以全精馏过程所得的馏出液平均组成满足分离要求为准。与简单蒸馏相同，对某一瞬间作物料衡算，蒸馏釜中易挥发组分的减少量应等于塔顶蒸汽所含的易挥发组分量，这一衡算结果与式（9-32）相同。此时，式中的气相组成即为瞬时的馏出液组成，故有
式中 ——瞬时的釜液量，操作时由投料量F降为残液量；
——瞬时的釜液组成，由降为。
从图9-49b可知，因板数及回流比为定植，任一精馏瞬间的釜液组成必与一馏出液组成相对应，于是可通过数值积分由上式算出残液量。馏出液平均组成由全过程物料衡算决定，即
当此等于或稍大于规定值，则上述计算有效。
处理一批料液塔釜的总蒸发量为
由此可计算出加热蒸汽的消耗量。
