10.4精馏10.4.1精馏过程原理和条件一、精馏原理平衡蒸馏和简单蒸馏都只能使液体混合物得到初步的分离，为获得高纯度的产品，可以采用多次部分汽化和多次部分冷凝的方法。即将每次得到的气相再部分冷凝以得到纯度更高的气相；将每次得到的液相再部分汽化以得到易挥发组分更低，难挥发组分更高的液相。只要部分冷凝、部分汽化的次数足够多，就可以得到高纯度的的产品。在精馏操作中，塔底产生蒸气上升及塔顶液体回流是过程得以正常进行的必要条件。二、精馏流程原料液加入的位置称加料板，加料板以上部分完成上升蒸气的精制—精馏段；加料板以下部分完成下降液体的提浓（难挥发份）—提馏段；一个完整的精馏过程包括精馏段和提馏段，如此，才能在塔顶得到轻组分，在塔底得到重组分，达到完全分离。三．精馏塔操作分析进入第块塔板的汽相组成：温度：液相组成：温度：二者温度不平衡；浓度不平衡与呈平衡的液相浓度。进行传热、传质，使得离开第块板的汽、液组成变为、，而与呈平衡。板上：平衡关系，；板间：衡算关系（操作关系）10.4.2二元连续精馏的分析与计算一．恒摩尔流假设恒摩尔流汽化：精馏段内每板上升蒸汽量相等，提馏段也是这样。或者提馏段：一般，不等于。恒摩尔溢流：精馏段各板下降液量相等，提馏段也是。精馏段：或提馏段：一般，不一定等于。二．物料衡算及操作线方程1．全塔的物料衡算确定塔顶，塔底2.精馏段操作线方程令回流比更一般地：精馏段操作线方程（3．提馏段操作线方程一般地：提馏段操作线方程应与有关，还与加料液的状况有关，即与进料状况有关。4．进料状况的影响进料状况：（1）饱和蒸汽进料（露点进料）（2）饱和液体进料（泡点进料）（3）汽液混合物（4）过热蒸汽（5）过冷液体它将影响提馏段下降液量，精馏段上升蒸汽量，但是对和没有影响。设原料液中液相比例，则进料中汽相比例或者精馏段上升蒸汽量所以前面的式子又可以写成以下形式：的大小与进料的热状况有关，以0℃为基准温度，进料液的焓为，其中饱和蒸汽的焓为，饱和液体的焓，则有：饱和液体（泡点）进料饱和蒸汽进料（露点）进料汽液混合物进料低于泡点的过冷液进料（）即高于露点的过热蒸汽进料（）三．操作方程的图示—操作线1.精馏段操作线方程的分析与图示斜率=，截距=，过点（，）和点（，）的直线；2.提馏段操作线方程的分析与图示当一定时，过点（，）的直线，斜率与有关。精馏段和提馏段操作方程均为一直线，同处于平面，而斜率又不同，因此必然相交，设其交点坐标为则有：由（1）式可得：由（2）式可得：由（4）—（3）可得：线方程是两条操作线交点的轨迹，也是一条直线。其斜率为。当时，，即该直线通过点。两线交点坐标为：四q线对提馏段操作线位置的影响q<0q=00<q<1q=1q>1FQ1Q2Q3Q4Q5Xy五理论塔板及理论塔板数计算1．理论板的定义理论板：指这样一块塔板，当汽、液两相在其上进行接触传质时，离开该塔板的两相在传质、传热方面都达到了平衡。即汽、液两相的温度相同、组成互呈平衡，常又称为平衡级。塔内任一截面的上升蒸气经过一个理论板的变化，正好是图上相平衡曲线和操作线间的一个“阶梯”，如图中操作线上的。2．计算方法（1）逐板计算法逐板计算法是一种最直接的设计型计算方法，通常从塔顶开始进行计算。第一块板：，由于离开每层理论板的气液两相组成是成平衡的，故可由用气液平衡方程求得，与符合精馏段操作线关系，故用精馏段操作线方程可由求得，即。同理，与互成平衡，即可用平衡方程由求得，再用精馏段操作线方程由求得，如此重复计算，直至计算到(仅指饱和液体进料情况)时，说明第层理论板是加料板，因此精馏段所需理论板层数为。应予注意，在计算过程中，每使用一次平衡关系，表示需要一层理论板。此后，可改用提馏段操作线方程，继续用与上述相同的方法求提馏段的理论板层数。精馏段理论数加提馏段理论数即为总理论板数。下图为逐板计算示意图。图解法在图中，作出平衡线、精馏段操作线、进料线，然后作出提馏段操作线，如图所示。然后在平衡线和操作线之间绘制梯级。绘制方法如下：从开始，即点开始作水平线交于相平衡曲线于点，过a'点作垂线交精馏段操作线于点，再过作水平线交相平衡曲线于，再过a''点作铅垂线交精馏段操作线