浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 1/18
幻灯片 5目录
§ 9.4 二元连续精馏的分析与计算六、理论板数的捷算法七、关于二元连续精馏的其它流程
1,塔顶设有分凝器
2,冷液回流
3,直接蒸汽加热流程
4,多股加料和侧线出料流程
5,回收塔流程浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 2/18
当 m i nRR? 时,N ；当R 时,m i nNN?
吉利来关联图
)1(75.0
5 6 6 8.0
XY
其中
1
m i n
R
RR
X,
1
m i n
N
NN
Y,
该 式的适用范围为 X = 0,1 ～ 0,5 。
捷算法图解法逐板法
（ N,Nmin均包括再沸器在内）
六、理论板数的捷算法浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 3/18
进料釜液馏出液全凝器再沸器泡点回流七、关于二元连续精馏的其它流程
1,塔顶设有 分凝器
2,冷液回流
3,直接蒸汽加热 流程
4,多股加料 和 侧线出料 流程
5,回收塔 流程浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 4/18
分凝器流程
D,x
D
L,x
L
V,y
1
D,y
D
分凝器
1
0
y
D
1
a
b
d
f
x
F
x
D
8
10
2
4
6
3
7
9
11
5
12
x
L
y
1
其余计算过程不变。
，梯级数注意,2N
汽相液相
P 一定
B
t-y
t
t-x
A
0 x 或 y 1
1．塔顶设有分凝器
yD与 xL满足相平衡关系,故分凝器相当于一块理论板 。
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 5/18
D,x
D
L
0
,x
D
,t
0
V
L
V
0
t
1
冷液回流据物料、热量衡算知：
)()( 0100 ttcLrLL p
0
01 )(1 L
r
ttcL p
r
ttc p )(
1 01
计算时采用内回流比 R,计算过程不变。
0LL 外回流量内回流量?
2．冷液回流内回流比 L /D
R
外回流比 L 0 /D
0R
111 R
xx
R
Ry D
nn
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 6/18
D,x
D
L
0
,x
D
,t
0
V
L
V
0
t
1
冷液回流
2．冷液回流思考：
冷液回流与泡点回流相比,
有何优缺点？
冷回流对精馏过程是有利的,但冷回流操作由于塔顶移取的热量多,相应地需要再沸器提供的热量也多 。
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 7/18
D,x
D
W *,x
W
*
F,x
F
S,y
S
=0
V? L?
WDF xWDxSFx
WDSF
0
直：
WDF WxDxFx
WDF间：
若 F,x F,q,D,x D,R 相同，则
SWW*
WW WxxW
WW?*
WW xx
3．直接蒸汽加热流程
（ 1） 全塔物料衡算式形式不同与间接蒸汽加热流程相比：
适用范围：水溶液,且水是难挥发组分可见，在相同条件下（ F,x F,q,D,x D,R 相同），釜液排出量间直 WW?,排出组成 间直,,WW xx?
FqDRVS )1()1('
WL'
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 8/18
精馏段,
11?
R
x
x
R
R
y D
提馏段,
''
'
V
xW
x
V
L
y W
在相同条件（ F,x F,q,D,
x D,R 相同）下，直接蒸汽加热与间接蒸汽加热相比，操作线及 q 线不变，但提馏段操作线需延长至 b?（
W
x,0 ）。
乙醇 - 水精馏体系直接蒸汽加热流程的 M － T 图解示意
a
b?
d
f
x
F
x
W
x
D
x
y
x *
W
b
3．直接蒸汽加热流程
（ 2） 精线,q线,提线方程形式相同过点 b?（,0）*
Wx
FqDR qFRDVL 11''
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 9/18
思考,与间接蒸汽加热相比,直接蒸汽加热有何优缺点？
优点：
可以用结构简单的塔釜鼓泡器代替造价昂贵的再沸器,且需要的加热蒸汽压力较低；
缺点：
需要的理论板数略有增多,
塔釜排出更多的废液 。
3．直接蒸汽加热流程
D,x
D
W *,x
W
*
F,x
F
S,y
S
=0
V? L?
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 10/18
11
11
)1('
'
FqVV
FqLL
22
22
)1( FqVV
FqLL
V
xFDxx
V
Ly FD
11
D,x
D
W,x
W
F
2
,x
F2
,q
2
F
1
,x
F1
,q
1
L
L?
L
V
V?
V
4．多股加料和侧线出料流程特点：
1,精,提操作线方程不变
2,两股进料之间的操作线方程可通过虚线范围内的物料衡算得到：
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 11/18
x
y
x
F2
x
F1
x
Dx W
a
b
f
1
f
2
d
1
d
2
D,x
D
W,x
W
F
2
,x
F2
,q
2
F
1
,x
F1
,q
1
L
L?
L
V
V?
V
4．多股加料和侧线出料流程从上到下,操作线斜率依次增大 。
思考,当多股进料时,如何确定最小回流比？
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 12/18
4．多股加料和侧线出料流程
W,x
W
F,x
F
D
2
,x
D2
L
L
L? V?
V
V
III
II
I
D
1
,x
D1
侧线出料流程浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 13/18
只有提馏段没有精馏段的精馏塔称为 回收塔 。
D,x
D
F,x
F
W,x
W
L?V?
5,回收塔流程浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 14/18
分凝器流程
DL?
分凝器流程举例例 1 苯,甲苯两组分混合物用如图所示的釜进行常压连续蒸馏加以分离 （ 无塔板 ）,
原料直接加入釜中,进料量为 100kmol/h,其组成 x苯 =0.7，
要求得到组成为 0.8的塔顶产品 （ 以上均为摩尔分率 ） 。
塔顶用一分凝器,其中 50%
的蒸汽冷凝并返回塔内 。 出分凝器的蒸汽与冷凝液体保持相平衡 。 问塔顶,塔釜产量为多少？ 已知?＝ 2.46
V
分凝器 全凝器
y
1
L,x
L
D
x
D
= 0,8
x
F
= 0,7
W x
W
F= 1 0 0 k m o l / h
＝ 2.46
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 15/18
8.05.05.01 Lxy
DFW
xx
xxF
D
WD
WF
L
L
L
L
D x
x
x
xx
46.11
46.2
11
x L = 0,6 1 9
1?R
11 1 y
yx
W
71.0?
499.0?
hk m o l
hk m o l
/22.33
/78.66
解分凝器流程举例
V
分凝器 全凝器
y
1
L,x
L
D
x
D
= 0,8
x
F
= 0,7
W x
W
F= 1 0 0 k m o l / h
分凝器流程
DL?
111 R
xx
R
Ry D
L
＝ 2.46
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 16/18
直接蒸汽加热的回收塔流程举例例 2 如图所示,用有两块理论板 （ 包括塔釜 ） 的精馏塔提取水溶液中易挥发组分,
饱和水蒸汽 S=50kmol/h由塔底进入,加料组成 xF=0.2（ 摩尔分率,下同 ）,温度为 20℃,F=100kmol/h,料液由塔顶加入,无回流,试求塔顶产品浓度 xD及易挥发组分的回收率 。
在本题范围内平衡关系可表示为
y=3x,液相组成为 x=0.2时,泡点 为
80℃,比热为 100kJ/kmol?℃,汽化潜热
40000kJ/kmol。
D,x D
1
2
W,x W
S=50kmol/h
xF=0.2
F=100kmol/h
1
2 y=3x
20℃
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 17/18
全塔物料衡算：
WDF WxDxFx
WDSF
WD WxDx
WD
2.0100
50100
恒摩尔流假定：
qqFRDLW 100
hk m o l /11510015.1
15.1
4 0 0 0 0
20801 0 0
1
1
r
ttc
r
ttcr
hh
hh
q FbpFbp
LV
FV
直接蒸汽加热的回收塔流程举例解求塔顶产品浓度 xD及易挥发组分的回收率
D,x D
L? V?
W,x W S=50kmol/h
xF=0.2
F=100kmol/h
1
2 y=3x
20℃
泡点为 80℃,
比热为 100kJ/kmol?℃,
汽化潜热 40000kJ/kmol。
hk m o lD /3511550100
WD xx 286.3571.0 - - -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- （ 1 ）
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 18/18
逐板计算：
WnWnWnn xxxxVWxxVLy 3.2501 1 5501 1 51
F,x
F
D,x
D
y
1
1 x
1
y
2
2
S W,x
W
33
111 DD xyxxy
WD
WD
W
WD
W
D
W
xx
xxy
x
xx
x
x
xxy
7 6 7.02 5 6.0
3
3.27 6 7.0
3
3.27 6 7.0
3
3.23.2
2
12
DW xx 1 4 5.0?
---------（ 2）
联立求解式 1,2 得,x D = 0,3 8 7
x W = 0,0 5 6
易挥发组分的回收率 %7.67
2.0100
387.035
F
D
Fx
Dx
直接蒸汽加热的回收塔流程举例
y=3x
S=50kmol/h
幻灯片 5目录
§ 9.4 二元连续精馏的分析与计算六、理论板数的捷算法七、关于二元连续精馏的其它流程
1,塔顶设有分凝器
2,冷液回流
3,直接蒸汽加热流程
4,多股加料和侧线出料流程
5,回收塔流程浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 2/18
当 m i nRR? 时,N ；当R 时,m i nNN?
吉利来关联图
)1(75.0
5 6 6 8.0
XY
其中
1
m i n
R
RR
X,
1
m i n
N
NN
Y,
该 式的适用范围为 X = 0,1 ～ 0,5 。
捷算法图解法逐板法
（ N,Nmin均包括再沸器在内）
六、理论板数的捷算法浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 3/18
进料釜液馏出液全凝器再沸器泡点回流七、关于二元连续精馏的其它流程
1,塔顶设有 分凝器
2,冷液回流
3,直接蒸汽加热 流程
4,多股加料 和 侧线出料 流程
5,回收塔 流程浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 4/18
分凝器流程
D,x
D
L,x
L
V,y
1
D,y
D
分凝器
1
0
y
D
1
a
b
d
f
x
F
x
D
8
10
2
4
6
3
7
9
11
5
12
x
L
y
1
其余计算过程不变。
，梯级数注意,2N
汽相液相
P 一定
B
t-y
t
t-x
A
0 x 或 y 1
1．塔顶设有分凝器
yD与 xL满足相平衡关系,故分凝器相当于一块理论板 。
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 5/18
D,x
D
L
0
,x
D
,t
0
V
L
V
0
t
1
冷液回流据物料、热量衡算知：
)()( 0100 ttcLrLL p
0
01 )(1 L
r
ttcL p
r
ttc p )(
1 01
计算时采用内回流比 R,计算过程不变。
0LL 外回流量内回流量?
2．冷液回流内回流比 L /D
R
外回流比 L 0 /D
0R
111 R
xx
R
Ry D
nn
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 6/18
D,x
D
L
0
,x
D
,t
0
V
L
V
0
t
1
冷液回流
2．冷液回流思考：
冷液回流与泡点回流相比,
有何优缺点？
冷回流对精馏过程是有利的,但冷回流操作由于塔顶移取的热量多,相应地需要再沸器提供的热量也多 。
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 7/18
D,x
D
W *,x
W
*
F,x
F
S,y
S
=0
V? L?
WDF xWDxSFx
WDSF
0
直：
WDF WxDxFx
WDF间：
若 F,x F,q,D,x D,R 相同，则
SWW*
WW WxxW
WW?*
WW xx
3．直接蒸汽加热流程
（ 1） 全塔物料衡算式形式不同与间接蒸汽加热流程相比：
适用范围：水溶液,且水是难挥发组分可见，在相同条件下（ F,x F,q,D,x D,R 相同），釜液排出量间直 WW?,排出组成 间直,,WW xx?
FqDRVS )1()1('
WL'
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 8/18
精馏段,
11?
R
x
x
R
R
y D
提馏段,
''
'
V
xW
x
V
L
y W
在相同条件（ F,x F,q,D,
x D,R 相同）下，直接蒸汽加热与间接蒸汽加热相比，操作线及 q 线不变，但提馏段操作线需延长至 b?（
W
x,0 ）。
乙醇 - 水精馏体系直接蒸汽加热流程的 M － T 图解示意
a
b?
d
f
x
F
x
W
x
D
x
y
x *
W
b
3．直接蒸汽加热流程
（ 2） 精线,q线,提线方程形式相同过点 b?（,0）*
Wx
FqDR qFRDVL 11''
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 9/18
思考,与间接蒸汽加热相比,直接蒸汽加热有何优缺点？
优点：
可以用结构简单的塔釜鼓泡器代替造价昂贵的再沸器,且需要的加热蒸汽压力较低；
缺点：
需要的理论板数略有增多,
塔釜排出更多的废液 。
3．直接蒸汽加热流程
D,x
D
W *,x
W
*
F,x
F
S,y
S
=0
V? L?
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 10/18
11
11
)1('
'
FqVV
FqLL
22
22
)1( FqVV
FqLL
V
xFDxx
V
Ly FD
11
D,x
D
W,x
W
F
2
,x
F2
,q
2
F
1
,x
F1
,q
1
L
L?
L
V
V?
V
4．多股加料和侧线出料流程特点：
1,精,提操作线方程不变
2,两股进料之间的操作线方程可通过虚线范围内的物料衡算得到：
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 11/18
x
y
x
F2
x
F1
x
Dx W
a
b
f
1
f
2
d
1
d
2
D,x
D
W,x
W
F
2
,x
F2
,q
2
F
1
,x
F1
,q
1
L
L?
L
V
V?
V
4．多股加料和侧线出料流程从上到下,操作线斜率依次增大 。
思考,当多股进料时,如何确定最小回流比？
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 12/18
4．多股加料和侧线出料流程
W,x
W
F,x
F
D
2
,x
D2
L
L
L? V?
V
V
III
II
I
D
1
,x
D1
侧线出料流程浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 13/18
只有提馏段没有精馏段的精馏塔称为 回收塔 。
D,x
D
F,x
F
W,x
W
L?V?
5,回收塔流程浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 14/18
分凝器流程
DL?
分凝器流程举例例 1 苯,甲苯两组分混合物用如图所示的釜进行常压连续蒸馏加以分离 （ 无塔板 ）,
原料直接加入釜中,进料量为 100kmol/h,其组成 x苯 =0.7，
要求得到组成为 0.8的塔顶产品 （ 以上均为摩尔分率 ） 。
塔顶用一分凝器,其中 50%
的蒸汽冷凝并返回塔内 。 出分凝器的蒸汽与冷凝液体保持相平衡 。 问塔顶,塔釜产量为多少？ 已知?＝ 2.46
V
分凝器 全凝器
y
1
L,x
L
D
x
D
= 0,8
x
F
= 0,7
W x
W
F= 1 0 0 k m o l / h
＝ 2.46
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 15/18
8.05.05.01 Lxy
DFW
xx
xxF
D
WD
WF
L
L
L
L
D x
x
x
xx
46.11
46.2
11
x L = 0,6 1 9
1?R
11 1 y
yx
W
71.0?
499.0?
hk m o l
hk m o l
/22.33
/78.66
解分凝器流程举例
V
分凝器 全凝器
y
1
L,x
L
D
x
D
= 0,8
x
F
= 0,7
W x
W
F= 1 0 0 k m o l / h
分凝器流程
DL?
111 R
xx
R
Ry D
L
＝ 2.46
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 16/18
直接蒸汽加热的回收塔流程举例例 2 如图所示,用有两块理论板 （ 包括塔釜 ） 的精馏塔提取水溶液中易挥发组分,
饱和水蒸汽 S=50kmol/h由塔底进入,加料组成 xF=0.2（ 摩尔分率,下同 ）,温度为 20℃,F=100kmol/h,料液由塔顶加入,无回流,试求塔顶产品浓度 xD及易挥发组分的回收率 。
在本题范围内平衡关系可表示为
y=3x,液相组成为 x=0.2时,泡点 为
80℃,比热为 100kJ/kmol?℃,汽化潜热
40000kJ/kmol。
D,x D
1
2
W,x W
S=50kmol/h
xF=0.2
F=100kmol/h
1
2 y=3x
20℃
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 17/18
全塔物料衡算：
WDF WxDxFx
WDSF
WD WxDx
WD
2.0100
50100
恒摩尔流假定：
qqFRDLW 100
hk m o l /11510015.1
15.1
4 0 0 0 0
20801 0 0
1
1
r
ttc
r
ttcr
hh
hh
q FbpFbp
LV
FV
直接蒸汽加热的回收塔流程举例解求塔顶产品浓度 xD及易挥发组分的回收率
D,x D
L? V?
W,x W S=50kmol/h
xF=0.2
F=100kmol/h
1
2 y=3x
20℃
泡点为 80℃,
比热为 100kJ/kmol?℃,
汽化潜热 40000kJ/kmol。
hk m o lD /3511550100
WD xx 286.3571.0 - - -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- （ 1 ）
浙江大学本科生课程化工原理 第九章 蒸馏 18/18
逐板计算：
WnWnWnn xxxxVWxxVLy 3.2501 1 5501 1 51
F,x
F
D,x
D
y
1
1 x
1
y
2
2
S W,x
W
33
111 DD xyxxy
WD
WD
W
WD
W
D
W
xx
xxy
x
xx
x
x
xxy
7 6 7.02 5 6.0
3
3.27 6 7.0
3
3.27 6 7.0
3
3.23.2
2
12
DW xx 1 4 5.0?
---------（ 2）
联立求解式 1,2 得,x D = 0,3 8 7
x W = 0,0 5 6
易挥发组分的回收率 %7.67
2.0100
387.035
F
D
Fx
Dx
直接蒸汽加热的回收塔流程举例
y=3x
S=50kmol/h
