第第3章章 精精 馏馏3.1 多组分精馏过程分析多组分精馏过程分析 3.2 恒沸精馏恒沸精馏3.3 萃取精馏萃取精馏3.4 加盐萃取精馏加盐萃取精馏12 多组分精馏多组分精馏1）掌握多组分精馏的清晰分割的物料衡算，）掌握多组分精馏的清晰分割的物料衡算，恩特伍德法最小回流比的计算，最少平衡级数恩特伍德法最小回流比的计算，最少平衡级数及塔顶和塔釜组分分配的计算，实际回流比、及塔顶和塔釜组分分配的计算，实际回流比、平衡（理论）级数、适宜进料位置的确定平衡（理论）级数、适宜进料位置的确定2）理解多组分精馏塔内流量、液相浓度和温）理解多组分精馏塔内流量、液相浓度和温度分布特点，最小回流比下不同情况时恒浓区度分布特点，最小回流比下不同情况时恒浓区的部位，芬斯克公式求最少平衡级数的几种形的部位，芬斯克公式求最少平衡级数的几种形式3）关键组分）关键组分，清晰分割和非清晰分割，分配，清晰分割和非清晰分割，分配组分和非分配组分的含义，全回流，最少平衡组分和非分配组分的含义，全回流，最少平衡级数的含义级数的含义本章要求本章要求：3 恒沸精馏恒沸精馏掌握掌握二元非均相恒沸精馏用图解法计算平衡级二元非均相恒沸精馏用图解法计算平衡级数。
数理解理解恒沸组成和恒沸精馏过程的计算方法，恒恒沸组成和恒沸精馏过程的计算方法，恒沸剂的选择原则及加入量的分析沸剂的选择原则及加入量的分析识记识记恒沸精馏和萃取精馏含义，均相恒沸物和恒沸精馏和萃取精馏含义，均相恒沸物和非均相恒沸物的特征非均相恒沸物的特征萃取精馏萃取精馏 掌握掌握萃取精馏过程特点，萃取精馏的原理萃取精馏过程特点，萃取精馏的原理理解理解萃取精馏过程溶剂作用原理，溶剂选择原萃取精馏过程溶剂作用原理，溶剂选择原则，萃取精馏的流程特点则，萃取精馏的流程特点识记识记恒沸精馏的与萃取精馏的区别及各自适用恒沸精馏的与萃取精馏的区别及各自适用情况，加盐萃取精馏的原理、特点、工业应用情况，加盐萃取精馏的原理、特点、工业应用及流程 43-1 3-1 多组分精馏多组分精馏 Multicomponent distillation 一、一、多组分精馏过程分析多组分精馏过程分析 Analysis of multicomponent distillation process二、二、多级分离过程的简捷法（群法）计算多级分离过程的简捷法（群法）计算 Short-cut Method of Multicomponent distillation 53-1 3-1 多组分精馏多组分精馏 Multicomponent distillation 63-1 3-1 多组分精馏多组分精馏 Multicomponent distillation 多次多次单级分离的串联，简称单级分离的串联，简称精馏精馏 利用利用混合物中各组分的相对挥发度不同，混合物中各组分的相对挥发度不同，采用液体多次部分汽化，蒸汽多次部分冷采用液体多次部分汽化，蒸汽多次部分冷凝等汽液间的传质过程，使汽液相间浓度凝等汽液间的传质过程，使汽液相间浓度发生变化，并结合应用回流手段，使各发生变化，并结合应用回流手段，使各组组分分离分分离. . 一一、多组分精馏过程分析、多组分精馏过程分析 多组分精馏过程分析就是分析精馏塔内的多组分精馏过程分析就是分析精馏塔内的温度、流率和浓度分布温度、流率和浓度分布。
78精馏操作流程精馏操作流程分析：分析： 平衡蒸馏平衡蒸馏以及简单蒸馏只能使混合液得到部分以及简单蒸馏只能使混合液得到部分分离分离 简单简单蒸馏操作是对液体的连续部分汽化，釜液蒸馏操作是对液体的连续部分汽化，釜液组成沿组成沿tx（y）相图的泡点线变化，其结果可）相图的泡点线变化，其结果可得难挥发组分含量很高的釜液得难挥发组分含量很高的釜液 在在一定一定压力下压力下,将将混合蒸汽进行连续混合蒸汽进行连续部分冷凝部分冷凝,蒸汽蒸汽相的组成沿相的组成沿tx（y）相图的露点）相图的露点线变化线变化,结果结果可得到易挥发组分摩尔分数可得到易挥发组分摩尔分数y很高的蒸汽很高的蒸汽精馏过程正是这二者的有机结合精馏过程正是这二者的有机结合 9精馏操作流程精馏操作流程10精馏操作流程精馏操作流程11精馏操作流程精馏操作流程简单塔简单塔精精馏馏段段提提馏馏段段塔顶产品塔顶产品塔釜产品塔釜产品原料原料12相对挥相对挥发性差发性差异异多次部多次部分汽化、分汽化、多次部多次部分冷凝分冷凝塔顶冷塔顶冷凝液部凝液部分分回流回流塔塔釜溶釜溶液部分液部分汽化汽化再沸器再沸器精馏段精馏段提馏段提馏段冷凝器冷凝器精馏操作流程精馏操作流程13精馏操作流程精馏操作流程14精馏操作流程精馏操作流程15精馏操作流程精馏操作流程16多组分精馏过程分析就是多组分精馏过程分析就是分析精馏塔内的分析精馏塔内的温度、流率和浓度分布温度、流率和浓度分布。
FNa=串级数串级数(2)分配器分配器(1) 侧线采出侧线采出(0)传热单元传热单元(2) = 5已被指定的可调变量：已被指定的可调变量：（1）进料位置；（）进料位置；（2）回流比；）回流比；（3）全凝器饱和液体回流或）全凝器饱和液体回流或冷凝器的传热面积或馏出液温冷凝器的传热面积或馏出液温度余下的余下的2个可调个可调设计变量往往用设计变量往往用来指定组分在馏来指定组分在馏出液和釜液中的出液和釜液中的浓度17对于两组分精馏，指定馏出液中一个组分的浓对于两组分精馏，指定馏出液中一个组分的浓度，就确定了馏出液的全部组成；指定釜液中度，就确定了馏出液的全部组成；指定釜液中一个组分的浓度，也就确定了釜液的全部组成一个组分的浓度，也就确定了釜液的全部组成对于多组分精馏，待定设计变量数仍是对于多组分精馏，待定设计变量数仍是2，所，所以只能指定两个组分的浓度，其他组分的浓度以只能指定两个组分的浓度，其他组分的浓度则相应确定则相应确定通常，把由设计者指定分离要求的这通常，把由设计者指定分离要求的这2个组分称为个组分称为关键组分关键组分 相对易挥发的组分称为相对易挥发的组分称为轻关键组分（轻关键组分（LK），）， 相对不易挥发的组分称为相对不易挥发的组分称为重关键组分（重关键组分（HK）。
18名词解释名词解释 关键组分关键组分 在设计或在设计或操作控制中操作控制中,有有一定一定分离要求分离要求,且且在塔在塔顶、塔釜都有一定数量的组分称为关键组分顶、塔釜都有一定数量的组分称为关键组分 轻关键组分轻关键组分（LK):指指在在塔釜塔釜液中该组分的浓度液中该组分的浓度有严格限制，并在进料液中比该组分有严格限制，并在进料液中比该组分轻轻的组的组分及该组分的绝大部分应从分及该组分的绝大部分应从塔顶塔顶采出采出 重关键组分重关键组分(HK): 塔顶塔顶 重重 塔釜塔釜 LK和和HK形成分离界线，且形成分离界线，且 越小，越小， 分离越难分离越难19精馏塔的任务：精馏塔的任务：LK尽量多的进入塔顶馏出液尽量多的进入塔顶馏出液HK尽量多的进入塔釜馏出液尽量多的进入塔釜馏出液关键组分关键组分 塔顶回收率：塔顶回收率： 塔釜回收率：塔釜回收率： 20关键组分关键组分关键组分的指定方法和原则关键组分的指定方法和原则由工艺分离要求决定由工艺分离要求决定1）指定）指定回收率回收率： 注意：注意：同一组分，规定了一端的回收率同一组分，规定了一端的回收率 （控制量），另一端的量已确定（控制量），另一端的量已确定 21非关键组分非关键组分 分配与非分配组分分配与非分配组分塔顶、塔釜同时出现的组分为塔顶、塔釜同时出现的组分为分配组分分配组分只在塔顶或塔釜出现的组分为只在塔顶或塔釜出现的组分为非分配组分非分配组分 关键组分必定是分配组分关键组分必定是分配组分非关键组分不一定是非分配组分非关键组分不一定是非分配组分关键组分以外的组分称为关键组分以外的组分称为非关键组分非关键组分 轻轻非关键组分非关键组分:比比轻轻关键组分挥发度关键组分挥发度更大更大或或更轻更轻的组分，简称的组分，简称轻轻组分组分 重重非关键组分非关键组分: 重重 更小更小 更重更重 重重 22清晰与非清晰分割清晰与非清晰分割规定分离要求后，塔顶、塔釜浓度未确定规定分离要求后，塔顶、塔釜浓度未确定物料衡算确定塔顶、塔釜浓度物料衡算确定塔顶、塔釜浓度清晰清晰分割分割：轻组分在塔顶产品的收率为轻组分在塔顶产品的收率为1 重组重组分在塔釜产品的收率为分在塔釜产品的收率为1 轻轻组分全部从塔顶馏出液中采出组分全部从塔顶馏出液中采出 重组重组分全部从塔釜排出分全部从塔釜排出 非非关键组分为非分配组分关键组分为非分配组分特点：可以用物料衡算求得塔顶、塔釜物流的量特点：可以用物料衡算求得塔顶、塔釜物流的量和组成和组成非清晰分割非清晰分割：非关键组分为分配组分非关键组分为分配组分特点：不能只用物料衡算求得塔顶、塔釜物流的特点：不能只用物料衡算求得塔顶、塔釜物流的量和组成，需要估算。
量和组成，需要估算23多组分精馏过程的复杂性多组分精馏过程的复杂性 求解方法求解方法 二组分精馏二组分精馏：无需试差无需试差 多组分精馏：多组分精馏：反复试差求解反复试差求解 摩尔流率摩尔流率 二元精馏二元精馏：在进料级处液体组成有突变，：在进料级处液体组成有突变，各级的摩尔流率基本各级的摩尔流率基本为常数为常数 可视为可视为恒摩尔流恒摩尔流 多组分精馏多组分精馏：液、汽流量有一定的变化，：液、汽流量有一定的变化，但液汽比接近于常数但液汽比接近于常数 24二组分二组分精馏流量精馏流量、温度、温度、浓、浓度分布度分布 二元精馏除了在二元精馏除了在进料板处液体组成进料板处液体组成有突变外，各板的有突变外，各板的摩尔流率基本为常摩尔流率基本为常数 多组分精馏，液、多组分精馏，液、汽流量有一定的变汽流量有一定的变化，但液汽比却接化，但液汽比却接近于常数原因是近于常数原因是各组分的摩尔汽化各组分的摩尔汽化潜热相差较大潜热相差较大25苯、甲苯、异丙苯精馏苯、甲苯、异丙苯精馏塔内汽液流量分布塔内汽液流量分布苯、甲苯、异丙苯苯、甲苯、异丙苯精馏塔内温度分布精馏塔内温度分布26苯、甲苯、异丙苯精馏苯、甲苯、异丙苯精馏塔内液相浓度分布塔内液相浓度分布苯、甲苯、异丙苯精馏苯、甲苯、异丙苯精馏塔内液相浓度分布塔内液相浓度分布27温度分布温度分布 温度分布从再沸器到冷凝器单调下降温度分布从再沸器到冷凝器单调下降 组成分布（浓度）组成分布（浓度） 二二组元：组元：在精馏段和提馏段中段组成变化明显在精馏段和提馏段中段组成变化明显 多多组分精馏：组分精馏：在进料级各个组分都有显著的数量在进料级各个组分都有显著的数量 28多组分精馏与二组分精馏在含量分布上的区别：多组分精馏与二组分精馏在含量分布上的区别：（1）关键组分含量存在极大值；）关键组分含量存在极大值；（2）非关键组分通常是非分配的，）非关键组分通常是非分配的， 即重组分通常仅出现在釜液中，即重组分通常仅出现在釜液中， 轻组分仅出现在馏出液中；轻组分仅出现在馏出液中；（3）重、轻非关键组分分别在进料板下、上）重、轻非关键组分分别在进料板下、上 形成几乎恒浓的区域；形成几乎恒浓的区域；（4）全部组分均存在于进料板上，但进料板）全部组分均存在于进料板上，但进料板 含量不等于进料含量。
含量不等于进料含量29精馏过程的内在规律：精馏过程的内在规律：在精馏塔中，温度分布主要反映物流在精馏塔中，温度分布主要反映物流的组成，而总的级间流量分布则主要的组成，而总的级间流量分布则主要反映了热衡算的限制反映了热衡算的限制30二、多级分离过程的简捷法（群法）计算二、多级分离过程的简捷法（群法）计算 FUG(Fenske-Underwood-Gilliland)简捷设计法简捷设计法给定：进料量给定：进料量F，分离要求，分离要求xHD、xLW； 计算平衡级计算平衡级N、回流比、回流比R、进料位置、进料位置NF 等等 将将多组分溶液简化为一对关键组分的分离多组分溶液简化为一对关键组分的分离 物料衡算物料衡算按清晰分割按清晰分割计算，求得。