双组份连续精馏的计算本章的核心内容

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1、新乡学院化工原理精品课程9.5双组份连续精馏的计算本章的核心内容本章的核心内容1.确定产品的流量D、W和组成。2.确定精馏塔的类型, 如选择板式塔或填料塔。根据塔型, 求算理论板层数或填料层高度。3.确定塔高和塔径。双组分连续精馏塔的计算主要包括以下内容：F, xF D, xDVL W, xWVL新乡学院化工原理精品课程4.对板式塔, 进行塔板结构尺寸的计算及塔板流体力学验算; 对填料塔, 需确定填料类型及尺寸, 并计算填料塔的流体阻力。5.计算冷凝器和再沸器的热负荷, 并确定两者的类型和尺寸。计算依据：物料衡算、热量衡算、汽液平衡 新乡学院化工原理精品课程9.5.1理论板与恒摩尔流假设理论板

2、与恒摩尔流假设1 、理论板的概念、理论板的概念该板上气液两相的传热、传质达到平衡该板上气液两相的传热、传质达到平衡离开该板的气液两相温度相等、组成满足平离开该板的气液两相温度相等、组成满足平衡关系衡关系新乡学院化工原理精品课程2、恒摩尔流假设、恒摩尔流假设 汽汽液液传传热热传传质质接接触触，难难挥挥发发组组分分冷冷凝凝潜潜热热易易挥挥发发组分的汽化潜热（组分的汽化潜热（mol单位）；单位）； 进进入入理理论论板板汽汽液液两两相相温温度度不不同同（如如进进入入第第n板板的的汽汽相相温温度度为为tn+1，液液相相温温度度为为tn-1，离离开开理理论论板板时时，汽汽液液相相的的温温度度均均为为tn，

3、 tn+1tntn-1）有有显显热热变变化化，但但显显热热与与潜潜热热相相比很小，可忽略不计；比很小，可忽略不计； 保温良好，没有热损失。保温良好，没有热损失。 离开精馏段的汽相流量均相等：离开精馏段的汽相流量均相等：离开精馏段的液相流量均相等：离开精馏段的液相流量均相等：离开提馏段的汽相流量均相等：离开提馏段的汽相流量均相等：离开提馏段的液相流量均相等：离开提馏段的液相流量均相等：新乡学院化工原理精品课程3.物料衡算的前提塔板为全凝器 ，即y1=xD塔釜为间接蒸汽加热溶液为理想溶液每块板均为理论板恒摩尔流 相平衡方程（理想溶液）相平衡方程（理想溶液）新乡学院化工原理精品课程9.5.2 二元连

4、续精馏的分析和计算二元连续精馏的分析和计算 基于恒摩尔流假设，则所有变量单位采用基于恒摩尔流假设，则所有变量单位采用mol为基准；基为基准；基于质量流假设，则所有变量采用于质量流假设，则所有变量采用kg单位为基准。单位为基准。 9.5.2.1 全塔物料衡算全塔物料衡算 总物料衡算总物料衡算馏出液流率馏出液流率，kmol/s加料流率加料流率，kmol/s釜液流率釜液流率，kmol/s易挥发组分衡算易挥发组分衡算原料液组成原料液组成摩尔分数摩尔分数馏出液组成馏出液组成摩尔分数摩尔分数釜液组成釜液组成摩尔分数摩尔分数F, xFD, xDVLW, xWVL图图7-27精馏塔的全塔物料衡算精馏塔的全塔物

5、料衡算新乡学院化工原理精品课程定义：定义：塔顶产品采出率：塔顶产品采出率：塔底产品采出率：塔底产品采出率：塔顶易挥发组分回收率：塔顶易挥发组分回收率：塔底难挥发组分回收率塔底难挥发组分回收率：新乡学院化工原理精品课程注意：注意： 对对一一定定的的生生产产任任务务xF为为已已知知量量，所所以以D/F、W/F、xD、xW中中只只有有2个个是是独独立立的的。如如：确确定定了了xD、xW那那么么采采出出率率D/F、W/F确定，反之亦然；确定，反之亦然； 因因为为= DxD/(FxF)1则则 (D/F)(xF/xD)，故故当当xF、xD确确定定时时，采采出出率率(D/F)的的极极限限值值就就已已确确定定

6、；反反之之，xD(FxF/D)、 (D/F)确定时，确定时， xD的最大极限值就已确定。的最大极限值就已确定。新乡学院化工原理精品课程9.5.2.2 精馏段物料衡算精馏段物料衡算 对虚线划定的范围进行物料衡算对虚线划定的范围进行物料衡算总物料衡算总物料衡算 V=L+D易挥发组分衡算易挥发组分衡算 Vyn+1=Lxn+DxD定义回流比定义回流比y1x1图图7-29 精馏段的分析精馏段的分析y2yn+1xn新乡学院化工原理精品课程（7-42）上述物料衡算可以用一个总式来表示，自任一第上述物料衡算可以用一个总式来表示，自任一第n块板下降块板下降的液流组成的液流组成xn与第与第n+1板上升的气流组成板

7、上升的气流组成yn+1之间有：之间有：上式是由精馏段物料衡算得到的，上式是由精馏段物料衡算得到的，反映的是精馏段由下一块反映的是精馏段由下一块理论板上升的汽相组成理论板上升的汽相组成 y 与上一块板下降的液流组成与上一块板下降的液流组成 x 之间之间的关系，的关系，称为称为精馏段操作线方程精馏段操作线方程，略去下标写成：，略去下标写成：新乡学院化工原理精品课程0 1.0xy图图10-15 精馏段操作线精馏段操作线精馏段操作线方程经过点（精馏段操作线方程经过点（xD，xD ）和（）和（0，xD/（R+1），），斜率为斜率为R/(R+1)操作线：xnyn+1的关系平衡线：xnyn的关系新乡学院化工

8、原理精品课程9.5.2.3 提馏段物料衡算提馏段物料衡算 mm+1ym+1xm图图7-31 提馏段的分析提馏段的分析 根根据据精精馏馏段段中中物物料料衡衡算算的的方方法法，同同样样可可以以获获得得提馏段中的物料衡算式：提馏段中的物料衡算式：总物料衡算总物料衡算易挥发组分衡算易挥发组分衡算（7-46） 上式反映的是提馏段中下一块理论板上升的汽相组成上式反映的是提馏段中下一块理论板上升的汽相组成 y 与上一块板下降的液流组成与上一块板下降的液流组成 x 之间的关系，称为之间的关系，称为提馏段操作提馏段操作线方程线方程。新乡学院化工原理精品课程011注意注意两操作线方程中两操作线方程中x、y的含义。

9、的含义。 x = xW时，时，y = yW ，x =0时，时， 在在相相图图上上可可以以根根据据这这两两点点作作出出提提馏馏段段操操作作线线，但但一一般般xW较较小小，作作图图误误差差大大；通通常常不不采采用用这这种种方方法法；更更有有效效、更更方方便便、更更准准确确的的方方法法后后面介绍。面介绍。新乡学院化工原理精品课程9.5.2.4 理论塔板数的计算理论塔板数的计算（1）逐板计算法）逐板计算法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（理想溶液）相平衡方程（理想溶液）y1x1图图10-14 精馏段的分析精馏段的分析y2新乡学院化工原理精品课程 计算过程总共用

10、了计算过程总共用了n+m次相平衡关系，因而全塔所需的理次相平衡关系，因而全塔所需的理论板数论板数N = n + m块（包括再沸器）。块（包括再沸器）。为什么理论板数中包含再为什么理论板数中包含再沸器的呢？沸器的呢？求求x1求求y2求求x2相平衡相平衡 yn求求y3精馏段精馏段相平衡相平衡（说明第（说明第n块板为理论加料板）块板为理论加料板）精馏段精馏段求求相平衡相平衡提馏段由提馏段由xn求求求求提馏段提馏段求求求求。，。，相平衡相平衡直至直至 为止为止。相平衡相平衡塔顶为全凝器，则塔顶为全凝器，则 y1 = xD（ xD为已知值）为已知值）新乡学院化工原理精品课程 再再沸沸器器实实现现了了部部

11、分分汽汽化化相相当当于于一一块块理理论论板板，L=V+W，xw与与yw呈呈平平衡衡关关系系。精精馏馏段段塔塔板板数数为为n-1；提提馏馏段段塔塔板板数数为为m（不含再沸器）；进料板为第（不含再沸器）；进料板为第n块。块。 这种方法适用于相平衡关系可写成数学表达式的场合。这种方法适用于相平衡关系可写成数学表达式的场合。新乡学院化工原理精品课程（2）图解法）图解法 步骤：步骤： 在在xy图图中中作作出出平平衡衡线线与与对对角线；角线； 在在x轴轴上上定定出出xD、xF、xw的的点点，并并通通过过这这三三点点作作垂垂线线定定出出对角线上的点对角线上的点a、f、b； 在在y轴轴上上定定出出yc=xD/

12、(R+1)的的点点c，连，连a、c作出精馏段操作线；作出精馏段操作线； 由由进进料料状状况况求求出出q线线的的斜斜率率q/(q-1)，并通过点，并通过点f作作q线线;011123456789afbc新乡学院化工原理精品课程 将将q线、精馏段操作线线、精馏段操作线的交点的交点d与点与点b连成提馏段操作连成提馏段操作线线bd； 从点从点a开始，在平衡线开始，在平衡线与精馏段操作线之间作梯级，与精馏段操作线之间作梯级，当梯级跨过点当梯级跨过点d时（这个梯级相时（这个梯级相当于加料板），然后在平衡线当于加料板），然后在平衡线与提馏段操作线之间作梯级，与提馏段操作线之间作梯级，直到跨过点直到跨过点b为止

13、。数梯级的数为止。数梯级的数目，就可以分别得出精馏段和目，就可以分别得出精馏段和提馏段的理论板数，同时也就提馏段的理论板数，同时也就确定了加料板的位置。确定了加料板的位置。011123456789afbcd新乡学院化工原理精品课程 再再沸沸器器内内进进行行的的过过程程是是部部分分汽汽化化，xw与与yw达达到到平平衡衡，故故相相当当于于一一次次平平衡衡蒸蒸馏馏或或一一层层理理论论板板，则则提提馏馏段段和和全全塔塔所所需需的的理理论论板板数数应应从从以以上上得得出出的的数数目目减减1；如如果果塔塔顶顶的的冷冷凝凝器器不不是是全全凝凝器器而而是是分分凝凝器器，也也相相当当于于一一层层理理论论板板，使

14、使得分离所需的理论板数再减一层。得分离所需的理论板数再减一层。mm+1ym+1xm图图10-16 提馏段的分析提馏段的分析 应当指出：应当指出：用图解法代替逐板计算法较直观，但当所用图解法代替逐板计算法较直观，但当所需的理论板数相当多，则图解法不易准确，应采取适当的数需的理论板数相当多，则图解法不易准确，应采取适当的数值计算法；值计算法；上述解法中应用了恒摩尔流假设，与之偏差大上述解法中应用了恒摩尔流假设，与之偏差大的物系，如水的物系，如水醋酸体系，误差较大，需用其他方法。醋酸体系，误差较大，需用其他方法。 新乡学院化工原理精品课程7.5.2.5进料热状况的影响和进料热状况的影响和q线方程线方

15、程一、进料板热量衡算和物料衡算一、进料板热量衡算和物料衡算 F, iFL, HLV, HV 总物料衡算：总物料衡算： 热量衡算：热量衡算： 式中式中H为kmol焓值（kJ/kmol）。 离开、进入进料板（加料板）汽相的焓值；离开、进入进料板（加料板）汽相的焓值； 进入、离开进料板液相的焓值。进入、离开进料板液相的焓值。 热量衡算热量衡算新乡学院化工原理精品课程工程上忽略温度对焓值的影响，即工程上忽略温度对焓值的影响，即 广义的广义的q狭义的狭义的q: 新乡学院化工原理精品课程（2）进料板物料衡算）进料板物料衡算 定定义义进进料料液液中中液液相相的的分分率率为为q，kmol液液相相/kmol料料

16、液液；则则汽汽相相所所占占分分率率为为1-q 。料料液液中中的的液液相相流流量量qF进进塔塔后后向向下下流流动动与与精精馏馏段段的的液液相相流流量量L汇汇合合进进入提馏段，则：入提馏段，则： 精馏段精馏段提馏段提馏段进料板进料板属提馏段属提馏段F，xF(1-q)FVqFLL图图 加料板上的物流关系示意图加料板上的物流关系示意图（进料为汽液混合物）（进料为汽液混合物）（7-52）（7-53）新乡学院化工原理精品课程二二 、进料状态及各种进料状况下的、进料状态及各种进料状况下的q值值（1）进料状态）进料状态根据进料的料液温度有五种状态根据进料的料液温度有五种状态 T泡点泡点 过冷液体过冷液体 （q

17、1） T泡点泡点 饱和液体饱和液体 （q1） 泡点泡点T露点露点 汽液混合物汽液混合物 （0q1） T露点露点 饱和蒸汽饱和蒸汽 （q0） T 露点露点 过热蒸汽过热蒸汽 （q0）新乡学院化工原理精品课程（1）对于泡点进料 新乡学院化工原理精品课程新乡学院化工原理精品课程（2）对于饱和蒸汽进料 （3）对于冷液进料 新乡学院化工原理精品课程（4）汽液混合物进料 （5）过热蒸汽进料 对于饱和液体、汽液混合物及饱和蒸汽三种进料而言，q值就等于进料中的液相分率。新乡学院化工原理精品课程、q的计算a.气液共存：通过t-x-y相图求。b.过冷液体：c.过热蒸汽：新乡学院化工原理精品课程 例例：用一连续精馏

18、装置在常压下，分离含苯41%（质量%，下同）的苯-甲苯溶液。要求塔顶产品中含苯不低于97.5%，塔底产品中含甲苯不低于98.2%，每小时处理的原料量为8570kg。操作回流比为3，试计算：（1）塔顶及塔底的产品量；（2）精馏段上升蒸汽量及回流液量；（3）当原料于47进塔和蒸汽进塔时，提馏段上升蒸汽量及回流液量 。（苯的汽化潜热rA=93kcal/kg，甲苯的汽化潜热rB=87.5新乡学院化工原理精品课程kcal/kg，苯和甲苯的平均比热Cp,l=0.45 kcal/kg，蒸汽的平均比热Cp,v=0.30 kcal/kg）。分析：分析：求W、D全塔物料衡算求xF、xW、xD求V、L已知R精馏段物

19、料衡算求求q解：解： （1）产品量 新乡学院化工原理精品课程新乡学院化工原理精品课程(2)上升蒸汽量及回流量 精馏段： 新乡学院化工原理精品课程(3)47进料时 将料液由47升温到93所需的热量为： 继续加热 新乡学院化工原理精品课程饱和蒸汽进料时 新乡学院化工原理精品课程若将精馏段与提馏段操作线联立：若将精馏段与提馏段操作线联立： 且且（7-56）三、q线方程新乡学院化工原理精品课程（7-56） 该该方方程程是是精精馏馏段段与与提提馏馏段段操操作作线线联联立立得得到到的的，是是精精馏馏段段与与提提馏馏段段操操作作线线交交点点的的轨轨迹迹方方程程，同同时时又又反反映映了了进进料料中中汽汽液液组

20、组成成x、y的的物物料料衡衡算关系，称为算关系，称为q线方程（进料方程）线方程（进料方程）。 011ed 点点（xd，yd）为为q线线、精精馏馏段段操操作作线线、提提馏馏段段操操作作线线的的交交点点；点点(xe，ye)为为相相平平衡衡线线与与 q线线的的交交点点， xe，ye为为汽汽液液混混合合进进料料中中汽汽液液相相的的组成。组成。新乡学院化工原理精品课程讨论：讨论： 饱和液体，泡点进料饱和液体，泡点进料 q q线变为线变为 x = xF 饱和蒸汽，露点进料饱和蒸汽，露点进料q q线变为线变为 y = yF 汽液混合进料汽液混合进料 011图图10-20 10-20 进料状况进料状况e e新

21、乡学院化工原理精品课程四、提馏段操作线方程的其他求解方法四、提馏段操作线方程的其他求解方法 a、物料衡算方法：、物料衡算方法： 新乡学院化工原理精品课程b、两点求直线法：、两点求直线法： 011图图10-19 10-19 提馏段操作线提馏段操作线（xd，yd）新乡学院化工原理精品课程 进料状态（进料状态（q 值）对分离过程的影响值）对分离过程的影响 011 q，进料带入的热量增大，进料带入的热量增大，xF、xD 、xW 、R不变，塔不变，塔底的供热量必减少才能保证塔顶冷凝量不变，则塔釜上升的底的供热量必减少才能保证塔顶冷凝量不变，则塔釜上升的蒸汽量蒸汽量V 相应减小，相应减小，L /V,提馏段

22、操作线远离对角线，达提馏段操作线远离对角线，达到同样的分离要求，所需理论塔板数增大。到同样的分离要求，所需理论塔板数增大。 若若塔塔釜釜供供热热量量（V）不不变变，进进料料带带入入热热量量增增加加， q，则则V， R，精精馏馏段段操操作作线线斜斜率率L/V，靠靠近近对对角角线线，远远离离平平衡线，所需理论塔板数减小。衡线，所需理论塔板数减小。 在热量不变的情况下，热量应尽在热量不变的情况下，热量应尽可能在塔底输入，使所产生的汽相回可能在塔底输入，使所产生的汽相回流能在全塔中发挥作用；而冷量应尽流能在全塔中发挥作用；而冷量应尽可能施加于塔顶，使所产生的液体回可能施加于塔顶，使所产生的液体回流能经

23、过全塔而发挥最大的效能。流能经过全塔而发挥最大的效能。新乡学院化工原理精品课程9.5.2.6 回流比的确定及其意义回流比的确定及其意义 设设计计时时，分分离离要要求求xD、xW、分分离离任任务务如如xF、F、q等等确确定定，若若R，R /(R+1)，xD /(R+1)，L/V，操操作作线线均均远远离离平平衡衡线线，完完成成一一定定分分离离要要求求所所需需的的理理论论塔塔板板数数N，设设备备投投资资；但但R，V=(R+1)D，V=V-(1-q)F，操操作作费用费用。 011回流比增大（回流比增大（设计时设计时）费费用用年总费用年总费用设备费设备费操作费操作费 若若R，则则设设备备投投资资，操操作

24、作费费用用，故故必必然然存存在在一一适适宜宜（最最佳佳）回回流流比比Ropt使使得得设设备备费费与与操操作作费费总总和和最最小小，在在经经济济上上最最合合理理，故故在在设设计计中中回回流流比比的的选选择应慎重，它是重要的设计参数。择应慎重，它是重要的设计参数。新乡学院化工原理精品课程 操操作作时时，进进料料量量F、进进料料状状况况q、 xF等等不不变变，精精馏馏塔塔的的总总板板数数、精精馏馏段段的的塔塔板板数数、提提馏馏段段塔塔板板数数不不变变，若若R，R /(R+1)，xD /(R+1)，提提馏馏段段操操作作线线斜斜率率L/V，但但塔塔板板数数不不变变只只能能是是xD，xW，即即精精馏馏段段

25、操操作作线线斜斜率率增增大大有有利利于于分分离离，分分离离能能力力提提高高；而而提提馏馏段段操操作作线线斜斜率率减减小小有有利利于于分分离离，分分离离能能力力提提高高；此此时时分分离离能能力力提提高高的的代代价价是采出率减小：是采出率减小： 011回流比增大（回流比增大（操作时操作时）新乡学院化工原理精品课程（1）最大回流比（全回流）最大回流比（全回流） 当回流比当回流比R增大，在一定的分离要求下，所需的理论塔板增大，在一定的分离要求下，所需的理论塔板数减少；当数减少；当R 时，时， 即塔顶没有出料，为保持稳定，不能有进料，塔底也没有出即塔顶没有出料，为保持稳定，不能有进料，塔底也没有出料，料

26、，F=0，W=0 精精馏馏段段与与提提馏馏段段操操作作线线斜斜率率均均为为1，操操作作线线与与（对对角角线线y=x）重重合合。故故R时时，所所需需理理论论塔塔板板数数最最少少NNmin，称称为为全全回回流流。新乡学院化工原理精品课程011 在全回流条件下，所需的理论塔板数可作图求解，对理在全回流条件下，所需的理论塔板数可作图求解，对理想溶液也可采用解析法求解。想溶液也可采用解析法求解。 相平衡方程：相平衡方程： 操作线方程：操作线方程： 新乡学院化工原理精品课程若塔顶为全凝器若塔顶为全凝器 依此类推依此类推 新乡学院化工原理精品课程定义定义 或或 故在全回流条件下，所需的最小理论塔板数为：故在

27、全回流条件下，所需的最小理论塔板数为： 该式称为芬斯克（该式称为芬斯克（Fenske）方程，可适用于多组分理想溶）方程，可适用于多组分理想溶液中任意两组分；对二元理想溶液，可略去下标。液中任意两组分；对二元理想溶液，可略去下标。 新乡学院化工原理精品课程 式中式中Nmin均包括再沸器在内，故求得均包括再沸器在内，故求得Nmin后应减一块，后应减一块，才是所需的理论塔板数。全回流由于不须进料，也没有出才是所需的理论塔板数。全回流由于不须进料，也没有出料，其主要用于开车阶段，质量波动须稳定以及测板效率料，其主要用于开车阶段，质量波动须稳定以及测板效率等场合。等场合。 新乡学院化工原理精品课程（2）

28、最小回流比）最小回流比 操操作作线线、q线线与与相相平平衡衡线线交交于于e点点（挟挟点点、挟挟紧紧点点），此此时时在在e点点组组成成达达平平衡衡，塔塔板板数数逐逐板板计计算算作作图图时时在在点点无无法法越越过过，也也就就是是说说此此时时塔塔板板数数趋趋于于无无穷穷多多，无无法法达达到到分分离离要要求求，因因此此实实际际操操作作的的回回流流比比不不应应小小于于等等于于这这一一最最小小回流比，此最小回流比用回流比，此最小回流比用Rmin表示。表示。 011图图10-27 在在x-y图中分图中分析最小回流比析最小回流比 根据分离要求根据分离要求xD已知，若能求得已知，若能求得e点组成，即可求得最点组

29、成，即可求得最小回流比，那么小回流比，那么(xq，yq)如何求？如何求？ xqyq新乡学院化工原理精品课程（xq，yq） q =1时（泡点进料），时（泡点进料），xq= xF ； q =0时（露点进料），时（露点进料）， yq= xF 。 能否用进料线与精馏段操作线方程联立求解？能否用进料线与精馏段操作线方程联立求解？ 不能，它求出的是不能，它求出的是(xd，yd) ，d点不一定是点点不一定是点e，只有，只有R=Rmin时，对本情况时，对本情况d点与点与e点重合。点重合。 011图图 在在x-y图中分析最图中分析最小回流比小回流比 新乡学院化工原理精品课程 R = Rmin时时，d点点与与e点

30、点也也有有不不重重合合的的情情况况。对对平平衡衡线线不不正正常常（有有明明显显下下凹凹）的的情情况况，不不能能采采用用解解析析法法，只只能能采采用用图图解法求最小回流比。而正常的平衡线也可采用图解法。解法求最小回流比。而正常的平衡线也可采用图解法。 011011新乡学院化工原理精品课程（3）操作回流比的确定）操作回流比的确定 R Rmin时，时，N；R， N Nmin 操操作作回回流流比比的的正正常常范范围围 Rmin R N间接间接 在塔顶采出率一定情况下，直在塔顶采出率一定情况下，直接蒸汽加热所需的理论塔板数略大接蒸汽加热所需的理论塔板数略大于间接蒸汽加热，但直接蒸汽加热于间接蒸汽加热，但

31、直接蒸汽加热分离效果好且可以节省再沸器。分离效果好且可以节省再沸器。 新乡学院化工原理精品课程当当xF、xD、R、q、 xW相同时：相同时： 新乡学院化工原理精品课程 结合相图可以看出，结合相图可以看出， N直接直接 N间接间接 在在分分离离要要求求一一定定的的情情况况下下，采采用用直直接接蒸蒸汽汽加加热热可可以以节节省省塔塔板板数数，但但塔塔顶顶的的采采出出率减低。率减低。011新乡学院化工原理精品课程9.8 二元连续精馏的操作型问题二元连续精馏的操作型问题9.8.1 操作型计算操作型计算 理理论论塔塔板板数数N=4及及、xF、xD、xW、q已已知知，要要求求计计算算满满足足该该分分离离要要

32、求求所所需需的的操操作作回回流流比比；则则先先估估计计回回流流比比，求求出出理理论论塔塔板板数数与与已已知知的的理理论论塔塔板板数数比比较较，若若不不相相等等则则改改变变回回流流比比重重新计算，直至相等为止；故操作型计算须采用试差法。新计算，直至相等为止；故操作型计算须采用试差法。N=5 R太小太小N=3.3 R太大太大N=4 R合适合适新乡学院化工原理精品课程9.8.2 操作型问题分析操作型问题分析（1）回流比变化）回流比变化 塔釜蒸发量不变塔釜蒸发量不变 问问题题：回回流流比比R，F、xF、q、V不不变变，L、V、L、D、W、xD、xW如何变化？如何变化？ 分析分析：V= V-（1-q）不

33、变）不变 V不变；不变； V=（R+1）D不变且不变且R增大增大 D； V=L+D不变且不变且D减小减小 L L ； L=L+qF， L L L L ； F=D+W， D W； R（L/V）精馏段分离能力提高，精馏段分离能力提高， xD ； L，V不变不变（L/V）；提馏段分离能力；提馏段分离能力，xW 。结论结论： V不变，不变，R， xD ， D 。新乡学院化工原理精品课程塔顶产品量不变塔顶产品量不变 问问题题：R，F、xF、q、D不不变变，L、V、L、V、W、xD、xW如何变化？如何变化？ 分析分析： L=RD 且且 R L ； V=（R+1）D且且R V ； L=L+qF且且 L L

34、L L ； V= V-（1-q）且）且V V ； F=D+W不变，且不变，且D不变不变 W不变；不变； R（L/V）精馏段分离能力提高，精馏段分离能力提高， xD ； L，V(L/V)=1+(W/V)；提馏段分离能力；提馏段分离能力，xW。 结结论论：要要保保证证馏馏出出液液量量不不变变，而而提提高高回回流流比比，必必须须提提高高塔釜蒸发量。塔釜蒸发量。 新乡学院化工原理精品课程（2）适宜进料口变化）适宜进料口变化问问题题：进进料料口口位位置置偏偏离离适适宜宜进进料料位位置置上上移移或或下下移移， xD、xW如如何变化？何变化？ 分分析析：上上移移、下下移移都都使使所所需需理理论论塔塔板板数数

35、；实实际际塔塔板板数数不不变变，故塔分离能力故塔分离能力，而且操作线斜率不变，所以，而且操作线斜率不变，所以xD、 xW。结论结论：精馏塔存在最佳进料位置，及精馏段操作线和提馏段：精馏塔存在最佳进料位置，及精馏段操作线和提馏段操作线的交点，偏离最佳位置进料均使分离效果下降。操作线的交点，偏离最佳位置进料均使分离效果下降。 新乡学院化工原理精品课程 （3）进料热状态变化；（）进料热状态变化；（4）进料浓度变化；）进料浓度变化； （5）处理量变化；）处理量变化； （6）塔釜蒸发量变化）塔釜蒸发量变化 。注注意意： 以以上上的的分分析析均均是是针针对对间间接接蒸蒸汽汽加加热热精精馏馏，对对于于直直接

36、接蒸蒸汽汽加加热热的的情情况况与与之之类类似似，但但要要注注意意这这两两种种情情况况操操作作线线和和物物料衡算的区别；料衡算的区别； 精精馏馏段段操操作作线线斜斜率率，精精馏馏段段分分离离能能力力，馏馏出出液液组组成成xD；提提馏馏段段操操作作线线斜斜率率，提提馏馏段段分分离离能能力力，残残液液组组成成xW；若若精精馏馏段段操操作作线线斜斜率率不不变变，进进料料状状态态不不变变，并并不不能能说说明明馏馏出出液液组成不变，此时应综合全塔情况进行判断；组成不变，此时应综合全塔情况进行判断； 对对各各种种情情况况无无法法一一一一枚枚举举，但但可可触触类类旁旁通通；对对流流量量L、L、V、V、D、W可

37、可用用物物料料衡衡算算分分析析其其变变化化趋趋势势，而而组组成成xD、xW通通常常无无法法利利用用物物料料衡衡算算式式判判断断，可可结结合合相相图图、操操作作线线斜斜率率的的变化情况及塔板数不变条件进行判断；变化情况及塔板数不变条件进行判断； 在判断出在判断出xD、xW的变化趋势后，可用全塔物料衡算进行检的变化趋势后，可用全塔物料衡算进行检验是否正确。验是否正确。新乡学院化工原理精品课程9.9间歇蒸馏（分批蒸馏）间歇蒸馏（分批蒸馏）（1） 恒回流比操作恒回流比操作 在在操操作作过过程程中中保保持持回回流流比比不不变变，随随着着蒸蒸馏馏过过程程的的进进行行，釜釜液液组组成成及及塔塔顶顶馏馏出出液液组组成成下下降降，最最终终得得到到的的馏馏出出液液组组成成为为平均值。平均值。011恒回流比操作恒回流比操作N=3恒馏出液操作恒馏出液操作N=3011（2）恒馏出液操作）恒馏出液操作 由由于于馏馏出出液液组组成成随随时时间间进进行行不不断断减减小小，为为保保持持馏馏出出液液组组成成不变，则在蒸馏过程中必须不断提高回流比。不变，则在蒸馏过程中必须不断提高回流比。