第五章
蒸 馏
第一节 概述
蒸馏是分离液体混合物的典型单元操 作。这种操
作是利用液体混合物中各组分挥发度不同的特性 而实现分离的目的。
蒸馏按操作是否连续可分为连续蒸馏和间歇蒸馏。
按蒸馏方法可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和
特殊精馏等。
按操作压强可分为常压、加压和减压精馏 。
第二节 两组分理想物系气液平衡
E NT NP 100%
3．塔高的确定
Z =（NP－1）·T H
二、塔径的计算
V
D

4
D 2u
4V u
5-5-8 两组分精馏的其它类型
（1）直接蒸气加热；
（2）多侧线进料或出料； （3）塔顶为分凝器； (4）回收塔。
一、直接蒸汽加热 总物料 : L′+V0=V′+W
易挥发组分
L′xm′+V0y0=V′ym+1′+Wxw
一、进料热状况的影响
A
B
冷液
泡点 饱和液体 气液混合 平衡
C
DLeabharlann 露点饱和蒸汽E 过热蒸汽
1.q与五种进料的关系
q
L L F
进料中液相所占的比例
L L qF
V V 1 q F
泡点进料
q 1
L´=F+L
V´=V
平衡进料
0 q 1
L´=qF+L
V´=V-(1-q)F
R R 1 xD R 1
yn 1
xn
xD
x
5.5.2
提馏段操作线方程推导
y
xD R 1
xW
ym 1 L' L W
'
xm
WxW L W
'
xD
上次课主要内容

理论板的概念和恒摩尔流假定 物料衡算和操作线方程 进料热状况参数
？
理论板
n
t1
t2 n+1
t3
t4
？
Wxm′=V0ym+1′+Wxw
y m 1
W W xm xw V0 V0
y
xD R 1
xW
xD
x
三、塔顶为分凝器
塔顶产品流量D与分凝
器中未冷凝的蒸气量Dv
相等,产品组成与分凝器 中 未 冷 凝 的 蒸 气 组 成 y0 相等
D=Dv，xD=y0
y n 1 R 1 xn y0 R 1 R 1
三、用相对挥发度表示的气液平衡关系
vA
a=
pA xA
pA / xA pB / xB
pB vB xB
vA vB
a= Py A / x A y A x B
Py B / x B
yB x A
ax y 1 a 1x
5.2.2 两组分理想溶液的气液平衡相图
一、温度—组成（t-x-y）图

dL L

dy yx
ln
F W

x1 x2
dx yx
5.4
精馏原理和流程
5.4.1 多次部分汽化、部分冷凝
5.4.2 塔板的作用
液体与蒸气在塔 板上充分接触， 发生物质传递和 热量传递
5.4.3 精馏操作流程图
5.5 常压双组分连续精馏的计算
5.5.1精馏段操作线 y
xD R 1
D,ID F,IF
QB----外界通过蒸馏釜输入的热量流率 QF----由原料加热器输入的热量流率 QC----由全凝器输出的热量流率
W,IW QB
QF
回流比的影响（全回流）
全回流理论板数
最小回流比
适宜回流比确定
R=(1.2~2.0)Rmin
5-5-6 理论板数的简捷计算 （gililand图）
计算机技术的发展使逐板计算法应用愈来愈广。
二 、 图 解 法 （ ） 法
1.特征点
a (xD,xD)
g (xW, xW)
M-T
d (xq,yq)
2.图解法步骤 在x--y图上作对角线和平衡线；
作精馏段操作线及提馏段操作线； 从a点开始，在精馏段操作线与平衡线之间绘直角 梯级； 当梯级跨过两操作线交点d时，改为在提馏段操作 线与平衡线之间绘梯级，梯级的铅垂线达到或超过g 点时为止。
一、逐板计算法
平 衡 线
y2 y3
••••••
操作线
x1
x2
y 2
x3
••••••
x1 xn xF
x m xW
第n板为加料板，精馏段有n-1块板 提馏段有m块板（包括再沸器）
应用说明
逐板计算法是求解理论板数的基本方法，计算 结果准确，且可同时求得各层板上的气液相组 成，比较繁琐；
总压为101.33kPa下， 苯—甲苯混合液的相图 上曲线为t-y线,下曲 线为t-x线,分成三个 区域即：液相区、过 热蒸气区、气液共存 区
二、x-y图
苯—甲苯混合液在P=101.33kPa下的x-y图
第三节 平衡蒸馏和简单蒸馏
5.3.1 平衡蒸馏
平衡蒸馏（或闪蒸）是一 种单级蒸馏操作。当在单 级釜内进行平衡蒸馏时， 釜内液体混合物被部分汽 化，并使气相与液相处于 平衡状态，然后将气液两 相分开。
5-2-1 两组分理想物系的气液平衡关系
一、两组分理想物系的相律 F=C－φ +2 二、用饱和蒸汽压和相平衡常数表示气液平衡关系 根据拉乌尔定律，理想溶液上方的平衡分压为 pA=pA° xA pB=pB°xB=（1－x A）
气液平衡时气相组成与平衡温度间的关系 p A P pB yA P p A pB
精馏段 操作线方程 提馏段
yn 1
R R 1
xn
xD R 1
精馏段操作线 方程
问题的提出：
?
已知xF、xD和xW及进料热状态
完成指定生产任务，需多少块NT?
本次课主要内容
5.5.3理论板层数的求法 5.5.4理论板数的影响因素
5.5.3 理论板数的求法
离开任一理论板的气液两相平衡 原理： 相邻板间气液相符合操作线关系 假设 塔顶为全凝器，泡点回流 塔底间接蒸汽加热 泡点进料
四、回收塔
y n 1
L W xn xw V V
回收塔图解
q
xW
xF
xD
第六节 板式塔
3.应用说明
图解法直观形象，有利于问题的分析，对于平衡关
系难以用解析式表示的情况也适用，若所需理论板
数较多，误差较大。
三、其它情况
1.塔顶：全凝器 泡点回流 2.塔底：间接蒸汽加热 分凝器 冷回流 直接蒸汽加热
3.多股进料或侧线出料
5.5.4 理论板数的影响因素
精馏塔的影响因素 进料热状况 的影响 回流比 的影响 加料位置 的影响
5-5-7 塔高和塔径的计算
一、塔高的计算 1．单板效率
EMV =
E ML
yn - yn-1 一块实际板汽相浓度的变化
* yn - yn-1 一块理论板汽相浓度的变化
x n 1 x n
* x n 1 x n
一块实际板液相浓度的变化 一块理论板液相浓度的变化
2．全塔效率
平衡蒸馏计算所应用的基本关系：
一、物料衡算
F=D+W
令
W F q
FxF=Dy+Wx
则
xF q y x q 1 q 1
Fcp（T－te）=（1－q）Fr
二、热量衡算 Q=Fcp（T－tF） 三、气液平衡关系 ax y 1 a 1x
及
te=f（x）
5.3.2 简单蒸馏
简单蒸馏又称微分蒸馏， 也是单级蒸馏操作，常 以间歇方式进行。 是非定态过程，计算应 该作微分衡算 总物料： dD=-dL 易挥发组分： Lx=(L+dL)(x+dx)+ydD
进料热状况 冷液
泡点 平衡 露点 过热蒸气
q值
q>1 q=1 0<q<1 q=0 q<0
2.进料方程（q线方程） y
q q 1
x
1 q 1
xF
y
xD R 1
（xF,xF）
xW
x xF
xD
q=1 0<q<1
q>1
q=0 q<0
3.q对理论板数的影响
q2 q1
q3
QC
FIF+QF+QB= DID+WIW+QC