蒸馏第一节 引言 （用途广泛）
第二节 平衡关系 （获取）
第三节 平衡精馏和简单精馏
（平衡关系的应用）
第四节 精馏原理及设计计算
精馏流程 (怎么做 )
精馏原理 (为什么这么做 )
用何设备实现 (塔 )
设计计算
–设计内容 (理论板数,回流比 )
–处理方法 (多级逆流 ; 理论级模型 ; 恒摩尔流假设等 )
4.1 精馏流程
4.1 精馏流程
7% E
93%W
95% E
5%W
0.2% E
99.8%W
4.1 精馏流程
1 为什么回流?
2 为什么再沸?
塔顶冷凝器
L D
R=L/D
再沸器
4.1 精馏流程精馏段提馏段
3 为什么称精馏?
4 为什么称提馏?
第四节 精馏原理及设计计算
精馏流程 (怎么做 )
精馏原理 (为什么这么做 )
用何设备实现 (塔 )
设计计算
–设计内容 (理论板数,回流比 )
–处理方法 (多级逆流 ; 理论级模型 ; 恒摩尔流假设等 )
4.2 精馏原理
T
xF
需再沸再沸回流塔顶回流塔顶冷凝饱和蒸汽（露点线上 ),需部分冷凝提纯饱和液体 (泡点线上 ):需部分汽化提纯质? 量? 热量?
why 1
why 2
AB,L
A,L
LV
B,L
A
B
A
B
Why 3&4
用纯的 B蒸汽把下降液体中的 A给拔出来用纯的 A液体把上升蒸汽中的 B给洗出来
A,V
B,V
上升蒸汽变得不纯下降液体变得不纯
AAAA
BBBB
AAAAL
V
BBBB
A
B
A
B
Why 3&4
用纯的 B蒸汽把下降液体中的 A给拔出来用纯的 A回流把上升蒸汽中的 B给洗出来第四节 精馏原理及设计计算
精馏流程 (怎么做 )
精馏原理 (为什么这么做 )
用何设备实现 (塔 )
设计计算
–设计内容 (理论板数,回流比 )
–处理方法 (多级逆流 ; 理论级模型 ; 恒摩尔流假设等 )
4.3 板式塔
筛板 ;
开孔 ;
降液管 ;
溢流堰,
逆流与错流第四节 精馏原理及设计计算
精馏流程 (怎么做 )
精馏原理 (为什么这么做 )
用何设备实现 (塔 )
设计计算
–设计内容 (理论板数,回流比 )
–处理方法 (多级逆流 ; 理论级模型 ; 恒摩尔流假设等 )
4.4 设计计算
给出原料的量和组成
提出产品的质量要求 (收率要求 )
级数：高度
直径：粗细
回流比 R：能耗
4.4.1 物料衡算与操作线
全塔衡算
F=D+W
FxF=DxD+WxW
回收率易挥发组分从塔顶采出的量占全部进料中轻组分量的百分数
F,
xF
D,
xD
W,
xW
Why F,D,W? X mole fraction?
操作线
什么是操作线?
如何得到?
有什么用途?
4.4.1 操作线与物料衡算
精馏段衡算
V=L+D=RD +D
Vy=Lx+DxD
F,
xF
D,
xD
W,
xW
RV L
y x
操作线
y=(L/V)x + DxD/V
=[R/(R+1)]x+ xD/(R+1)
恒摩尔流假设恒摩尔流假设
是什么？
– 在精馏段或提馏段，上升的蒸汽或者下降的液体的摩尔流量分别为常数。
为什么？
– 汽化潜热,A和 B按摩尔计的汽化潜热相等
– 热损失：为 0
4.4.1 操作线与物料衡算
提馏段衡算
V’=L’－ W
V’y=L’x－ WxWF,xF
D,
xD
W,
xW
R
V’ L’
y x 操作线
y=(L’/V’)x － WxW/V’
4.4.2 q线与进料状态
V与 V’,L与 L’的关系如何确定？
物料衡算 ＋ 焓衡算进料板
F,hF
V,H
V’,H
L,h
L’,h
4.4.2 q线与进料状态
FqF
hH
hH
LL F?
'
FqVV )1('
大家推一推
4.4.2 q线与进料状态
hH
hH
q F
q=1,饱和液体进料
q=0,饱和蒸汽进料
q>1,冷液体进料
q=0－ 1,汽液两相进料
q<0,过热蒸汽进料
4.4.2 q线与进料状态
Vy=Lx+DxD
V’y=L’x- WxW
两式相减
11
''
'
q
x
x
q
q
VV
WxDx
x
VV
LL
y
q线方程操作线方程操作线
什么是操作线?
如何得到?
有什么用途? (包括 q线 )
(N,R)
4.4.3 理论级模型与逐板计算
y1 x
D=y1
x1
1
y2
yn X
n-1
xn
n
Yn+1
什么是理论级？
离开某一个单元的两股物流呈平衡状态时，该单元称为一个理论级。
下标的定义
离开某理论级 j的物流的下标用 j表示理论级 j
yj
xj
xwhatever
ywhatever
4.4.3 理论级模型与逐板计算
y1→x1 ( 平衡关系 )
→ y2 ( 操作关系 )
→ x2( 平衡关系 )
→ y3( 操作关系 )
称为逐板计算
算到何时为止?
y1 x
D=y1
x1
1
y2
yn X
n-1
xn
n
Yn+1
加料位置如何确定?
从最接近的组成处进入
为什么?
– 返混反映在 y-x图上,则是 画阶梯 的方法,
x
y
xDxFxW
以上计算基于已知 R的前提,
那么 R如何确定呢?
x
y
4.4.4 回流比 R与最小回流比 Rmin
推动力?
板数?
R=(1.1-2)Rmin
xDxFxW
x
y
4.4.4 回流比 R与最小回流比 Rmin
推动力?
板数?
R=(1.1-2)Rmin
xDxFxW
4.4.5 简捷法求 N
Rmin
N无限多
R无限大
全回流
Nmin
(作图,Fenske方程 )
x
y
xDxFxW
全回流
无出料,无加料 (有什么用途?)
– 开车时
– 测定塔板或填料的性能时
操作线,y=x
Fenske方程
n
n
2
2
211
)(
)(
)()()(
x
x
x
x
y
y
x
x
y
y
Gilliland图
2
m in
N
NN
1
m in
R
RR
Gilliland图
N 为不包括再沸器的理论级数问题,
再沸器什么时候相当于一块理论板?
第四节 精馏原理及设计计算
精馏流程
精馏原理
用何设备实现 (可以 用板式塔 )
设计计算
–设计内容 (板数,回流比,塔径?)
–处理方法 (多级逆流 (实际在板上错流 ); 理论级模型 ; 恒摩尔流假设 )
–操作线,q线,最小回流比,全回流
AB,L
A,L
LV
B,L
A
B
A
B
Why 3&4
A,V
B,V
NT和 R计算方法的评价
逐板计算,准确,但是本课程中做了简化
图解法,是简化了的逐板计算在 y-x图上的反映
Gilliland图,估算,可以不必追求精度内回流对操作是好是坏？
工业实例
什么是内回流？
如何影响操作？
作业
用逐板计算法,图解法和简捷法计算如下精馏塔所需的理论板数和进料位置,
设计一分离苯 -甲苯溶液的连续精馏塔,料液含苯 0.5,要求馏出液中含苯 0.97,残液中含苯低于 0.04 (均为摩尔分数 ),泡点加料,回流比取最小回流比的 1.5倍,苯与甲苯的相对挥发度平均可以取 2.5,可以用恒摩尔流假设,
出现小数块板数如何办?
第二节 平衡关系 （获取）
第三节 平衡精馏和简单精馏
（平衡关系的应用）
第四节 精馏原理及设计计算
精馏流程 (怎么做 )
精馏原理 (为什么这么做 )
用何设备实现 (塔 )
设计计算
–设计内容 (理论板数,回流比 )
–处理方法 (多级逆流 ; 理论级模型 ; 恒摩尔流假设等 )
4.1 精馏流程
4.1 精馏流程
7% E
93%W
95% E
5%W
0.2% E
99.8%W
4.1 精馏流程
1 为什么回流?
2 为什么再沸?
塔顶冷凝器
L D
R=L/D
再沸器
4.1 精馏流程精馏段提馏段
3 为什么称精馏?
4 为什么称提馏?
第四节 精馏原理及设计计算
精馏流程 (怎么做 )
精馏原理 (为什么这么做 )
用何设备实现 (塔 )
设计计算
–设计内容 (理论板数,回流比 )
–处理方法 (多级逆流 ; 理论级模型 ; 恒摩尔流假设等 )
4.2 精馏原理
T
xF
需再沸再沸回流塔顶回流塔顶冷凝饱和蒸汽（露点线上 ),需部分冷凝提纯饱和液体 (泡点线上 ):需部分汽化提纯质? 量? 热量?
why 1
why 2
AB,L
A,L
LV
B,L
A
B
A
B
Why 3&4
用纯的 B蒸汽把下降液体中的 A给拔出来用纯的 A液体把上升蒸汽中的 B给洗出来
A,V
B,V
上升蒸汽变得不纯下降液体变得不纯
AAAA
BBBB
AAAAL
V
BBBB
A
B
A
B
Why 3&4
用纯的 B蒸汽把下降液体中的 A给拔出来用纯的 A回流把上升蒸汽中的 B给洗出来第四节 精馏原理及设计计算
精馏流程 (怎么做 )
精馏原理 (为什么这么做 )
用何设备实现 (塔 )
设计计算
–设计内容 (理论板数,回流比 )
–处理方法 (多级逆流 ; 理论级模型 ; 恒摩尔流假设等 )
4.3 板式塔
筛板 ;
开孔 ;
降液管 ;
溢流堰,
逆流与错流第四节 精馏原理及设计计算
精馏流程 (怎么做 )
精馏原理 (为什么这么做 )
用何设备实现 (塔 )
设计计算
–设计内容 (理论板数,回流比 )
–处理方法 (多级逆流 ; 理论级模型 ; 恒摩尔流假设等 )
4.4 设计计算
给出原料的量和组成
提出产品的质量要求 (收率要求 )
级数：高度
直径：粗细
回流比 R：能耗
4.4.1 物料衡算与操作线
全塔衡算
F=D+W
FxF=DxD+WxW
回收率易挥发组分从塔顶采出的量占全部进料中轻组分量的百分数
F,
xF
D,
xD
W,
xW
Why F,D,W? X mole fraction?
操作线
什么是操作线?
如何得到?
有什么用途?
4.4.1 操作线与物料衡算
精馏段衡算
V=L+D=RD +D
Vy=Lx+DxD
F,
xF
D,
xD
W,
xW
RV L
y x
操作线
y=(L/V)x + DxD/V
=[R/(R+1)]x+ xD/(R+1)
恒摩尔流假设恒摩尔流假设
是什么？
– 在精馏段或提馏段，上升的蒸汽或者下降的液体的摩尔流量分别为常数。
为什么？
– 汽化潜热,A和 B按摩尔计的汽化潜热相等
– 热损失：为 0
4.4.1 操作线与物料衡算
提馏段衡算
V’=L’－ W
V’y=L’x－ WxWF,xF
D,
xD
W,
xW
R
V’ L’
y x 操作线
y=(L’/V’)x － WxW/V’
4.4.2 q线与进料状态
V与 V’,L与 L’的关系如何确定？
物料衡算 ＋ 焓衡算进料板
F,hF
V,H
V’,H
L,h
L’,h
4.4.2 q线与进料状态
FqF
hH
hH
LL F?
'
FqVV )1('
大家推一推
4.4.2 q线与进料状态
hH
hH
q F
q=1,饱和液体进料
q=0,饱和蒸汽进料
q>1,冷液体进料
q=0－ 1,汽液两相进料
q<0,过热蒸汽进料
4.4.2 q线与进料状态
Vy=Lx+DxD
V’y=L’x- WxW
两式相减
11
''
'
q
x
x
q
q
VV
WxDx
x
VV
LL
y
q线方程操作线方程操作线
什么是操作线?
如何得到?
有什么用途? (包括 q线 )
(N,R)
4.4.3 理论级模型与逐板计算
y1 x
D=y1
x1
1
y2
yn X
n-1
xn
n
Yn+1
什么是理论级？
离开某一个单元的两股物流呈平衡状态时，该单元称为一个理论级。
下标的定义
离开某理论级 j的物流的下标用 j表示理论级 j
yj
xj
xwhatever
ywhatever
4.4.3 理论级模型与逐板计算
y1→x1 ( 平衡关系 )
→ y2 ( 操作关系 )
→ x2( 平衡关系 )
→ y3( 操作关系 )
称为逐板计算
算到何时为止?
y1 x
D=y1
x1
1
y2
yn X
n-1
xn
n
Yn+1
加料位置如何确定?
从最接近的组成处进入
为什么?
– 返混反映在 y-x图上,则是 画阶梯 的方法,
x
y
xDxFxW
以上计算基于已知 R的前提,
那么 R如何确定呢?
x
y
4.4.4 回流比 R与最小回流比 Rmin
推动力?
板数?
R=(1.1-2)Rmin
xDxFxW
x
y
4.4.4 回流比 R与最小回流比 Rmin
推动力?
板数?
R=(1.1-2)Rmin
xDxFxW
4.4.5 简捷法求 N
Rmin
N无限多
R无限大
全回流
Nmin
(作图,Fenske方程 )
x
y
xDxFxW
全回流
无出料,无加料 (有什么用途?)
– 开车时
– 测定塔板或填料的性能时
操作线,y=x
Fenske方程
n
n
2
2
211
)(
)(
)()()(
x
x
x
x
y
y
x
x
y
y
Gilliland图
2
m in
N
NN
1
m in
R
RR
Gilliland图
N 为不包括再沸器的理论级数问题,
再沸器什么时候相当于一块理论板?
第四节 精馏原理及设计计算
精馏流程
精馏原理
用何设备实现 (可以 用板式塔 )
设计计算
–设计内容 (板数,回流比,塔径?)
–处理方法 (多级逆流 (实际在板上错流 ); 理论级模型 ; 恒摩尔流假设 )
–操作线,q线,最小回流比,全回流
AB,L
A,L
LV
B,L
A
B
A
B
Why 3&4
A,V
B,V
NT和 R计算方法的评价
逐板计算,准确,但是本课程中做了简化
图解法,是简化了的逐板计算在 y-x图上的反映
Gilliland图,估算,可以不必追求精度内回流对操作是好是坏？
工业实例
什么是内回流？
如何影响操作？
作业
用逐板计算法,图解法和简捷法计算如下精馏塔所需的理论板数和进料位置,
设计一分离苯 -甲苯溶液的连续精馏塔,料液含苯 0.5,要求馏出液中含苯 0.97,残液中含苯低于 0.04 (均为摩尔分数 ),泡点加料,回流比取最小回流比的 1.5倍,苯与甲苯的相对挥发度平均可以取 2.5,可以用恒摩尔流假设,
出现小数块板数如何办?
