精馏

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第三章精馏

* A * B
*
(3-8)
当操作压强不高时，气相仍遵循道尔顿分压定律，式(3-7)可改写为
pyA x A y A x B y A ( 1 x A ) pyB x B y B x A ( 1 y A )x A
x y 1 ( 1) x
（5-12）
（3 - 11）
例3-2 由表3-3数据，求算苯-甲苯的相对挥发度、平均相对挥发度及气液两相平衡组成。

精馏是气液两相间的传质过程，传质是以两相达到平衡为极限的。在分析和解决精馏操作中所涉及的问题时，常以溶液的气液相平衡关系为基础。
§3.1 双组分溶液的气液相平衡

3.1.1理想溶液：溶液中不同组分的分子间作用力和相同分子的分子间作用力完全相等的溶液.即 AA BB AB
图3-4 具有正偏差的非理想溶液的p-x相图
正偏差很大的体系
（a）T-x(y) 图
(b)
x-y图
图3-5 乙醇－水体系的气液相平衡组成图
负偏差很大的体系
（a）T-x(y) 图
(b)
x - y图
图4-6 硝酸-水体系的气液平衡组成图
4.1.3 相对挥发度
气液平衡关系除用相图表示之外还可用相对挥发度来表示。纯液体的挥发度通常指液体在一定温度下的饱和蒸汽压由于双组分溶液中一组分的蒸气压受另一组分存在的影响，故溶液中各组分的蒸汽压比纯组分的低，溶液中的挥发度可用它在蒸汽气中的分压 pi 和与其成平衡的液相中的摩尔分数 xi 来表示。
表3-5 由平均相对挥发度计算所得苯-甲苯气液相平衡组成
T
xA yA
0
C
80.1 1.00 1.00

精馏

蒸馏概述1.什么叫蒸馏？蒸馏操作的依据是什么？有何特点？答：蒸馏是分离液体混合物的单元操作。

利用混和物中各组分间挥发性不同的性质，通过加入或去除热量的方法，使混合物形成气液两相，并让他们相互接触进行质量传递，致使易挥发组分在气相中增浓，难挥发组分在液相中增浓，实现混合物的分离，这种操作统称为蒸馏。

由此可见，蒸馏分离的依据是混和物中各组分的挥发度不同。

分离的条件是必须造成气液两相系统。

蒸馏操作具有以下特点：①通过蒸馏操作，可以直接获得所需要的产品，因此蒸馏操作流程较简单。

②蒸馏分离的使用范围广，它不仅可以分离液体混合物，而且也可以分离气体混合物或固体混合物。

例如，可以将空气加压液化或将脂肪酸混合物加热熔化并减压，以建立气液两相系统，用蒸馏方法进行分离。

③在蒸馏中由于要产生大量的气相和液相，因此需消耗大量的能量。

或者为建立气液两相系统，通常有高压、真空、高温或低温等条件，也会带来技术问题等，这是不易采用蒸馏分离某些物系的原因。

2.蒸馏和精馏有何区别？答：蒸馏是这种单元操作的统称，精馏是其中一类，具体地说蒸馏按其操作方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏等。

简单蒸馏和平衡是适用于易分离分离物系或分离要求不高的场合；精馏适用于难分离物系或对分离要求高的场合；特殊精馏适用于普通精馏难以分离或无法分离的系统。

工业生产中以精馏的应用最为广泛。

蒸馏和精馏的根本区别是精馏具有回流，因此将精馏称为具有回流的蒸馏。

可见蒸馏和精馏既有共性又有区别。

3.如何选定蒸馏操作压强？答：操作压强对物系的相平衡及蒸馏操作经济等都有影响，压强是由经济衡算或比较来加以确定的。

但是简而言之，蒸馏按其操作压强可分为常压蒸馏、减压蒸馏和加压蒸馏。

工业生产中多采用常压蒸馏。

对在常压下物系的沸点较高，或在高温下易发生分解、聚合等现象的物系（即热敏性物系），常用减压蒸馏。

对常压下物系的沸点在室温以下的混合物或为气态混合物，则采用加压蒸馏。

精馏的分类及精馏塔相关知识

• 2、常用的精馏塔有哪些结构形式呢？对精馏过程来说，精馏设备是使过程得以进行的重要条件。性能良好的精馏设备，为精馏过程的进行创造了良好的条件。它直接影响到生产装置的产品质量、生产能力、产品的收率、消耗定额、三废处理以及环境保护等方面。常用的精馏塔型式有填料塔和板式塔，填料塔有拉西环填料塔、鲍尔环填料塔、鞍型填料塔、波纹填料塔、丝网填料塔、丝网波纹填料塔等。丝网波纹填料塔因其在保持高传质效率的前提下，降低了造价，也越来越受到青睐。对于甲醇来说予塔采用这种塔型的为数不少。
• 贮槽；另一部分送至塔底部的蒸发釜（再沸器）加热气化。蒸发釜中产生的蒸气自塔底逐层上升，使蒸气中易挥发组分逐渐增浓，然后进入塔顶分凝器。一部分蒸气在分凝器中冷凝，所得的液体送回塔顶作为回流；其余部分蒸气或者作为气相产品直接引出，或者进入冷凝冷却器，将未冷凝的蒸气全部冷凝，冷凝液流至产品贮槽。 • 这种把原料液不断地加入塔内，又从塔顶和塔釜连续不断地采出的过程，就称为连续精馏。 • 4、怎样合理地选择精馏塔的操作条件？精馏塔的操作条件主要是指温度、压力。一般地说，主要是根据物料的性质，原料的组成，对产品纯度的要求，设备材料的来源，工厂生产的规模等具体情况，选择合理的操作条件。例如
• 8、什么是萃取精馏？在被分离的混合物中加入萃取剂，萃取剂的存在能使被分离混合物的组分间的相对挥发度增大。精馏时，其在各板上基本保持恒定的浓度，而且从精馏塔的塔釜排除，这样的操作称为萃取精馏。萃取剂的选择原则：（1）萃取剂的选择性要大。被分离组分在萃取剂中相对挥发度的大小称为萃取剂的选择性。被分离组分在萃取剂中相对挥发度增大的多，分离就容易，也就是选择的萃取剂选择性大。选择性是选择萃取剂最主要的依据。因为选择性的大小也就是决定了被分离组分中轻重关键组分分离的难易程度。因此塔板数的多少、回流

第六篇精馏技术

第六篇精馏技术一、基本概念1．塔在化工生产中的作用A、实现气相和液相或液相和液相间传质的设备.B、在塔设备中主要完成精馏、吸收、解吸、萃取、工业气体的冷凝与回收等单元过程。

2．蒸馏利用互溶液体混合物中各个组分沸点不同而分离成较纯组分的一种操作。

目的是分离液体混合物。

3．蒸馏的分类简单蒸馏、精馏、特殊蒸馏。

（1）简单蒸馏将液体加热汽化，再将蒸汽引入冷凝的操作称之。

简单蒸馏是一个间歇操作过程.将一批原料液加入蒸馏釜中，在恒压下加热至沸腾，使液体不断汽化，产生的蒸汽冷凝后为顶部产物，其中易挥发组分较为富集。

该过程中，传热、传质过程同时进行。

精馏是应用最广的一种蒸馏。

1．精馏原理：（1）精馏过程如图示，原料自塔的中部适当位置连续加入塔内，将塔分为两段，上段为精馏段，不含进料，下段含进料板为提留段。

塔顶设有冷凝器,将塔顶蒸汽冷凝为液体。

冷凝液的一部分回入塔顶，称为液相回流。

其余作为塔顶产品连续排出，塔底部装有再沸器以加热液体使之部分汽化产生蒸汽从塔底提供气相回流。

余下的液体作为塔底产品（残液）连续排出。

由加热釜或重沸器产生的蒸汽从塔底上升，回流液从塔顶流向塔底，原料液自加料板进入，在每层塔板上汽化，两相彼此接触，汽相被部分冷凝，液相则部分汽化，这样，汽化中易挥发组分的浓度越来越高，液相中难挥发组分越来越大，最后，将塔顶蒸汽冷凝，便得到符合要求的馏出液，将塔底液相引出。

在精馏段,气相在上升的过程中，气相轻组分不断得到精制，在气相中不断地增浓，在塔顶获高浓度的轻组分产品。

塔的上半部分完成了蒸汽的精制，因而称为精馏段。

精馏原理和流程

1－4精馏原理和流程1．掌握的内容：精馏分离过程原理及分析2．重点：精馏原理、精馏装置作用3．难点：精馏原理，部分气化和部分冷凝在实际精馏操作中有机结合的过程。

1.4.1 精馏原理精馏原理是根据图1-7所示的t-x-y图，在一定的压力下，通过多次部分气化和多次部分冷凝使混合液得以分离，以分别获得接近纯态的组分。

理论上多次部分气化在液相中可获得高纯度的难挥发组分，多次部分冷凝在气相中可获得高纯度的易挥发组分，但因产生大量中间组分而使产品量极少，且设备庞大。

工业生产中的精馏过程是在精馏塔中将部分气化过程和部分冷凝过程有机结合而实现操作的。

1.4.2 精馏装置流程一、精馏装置流程典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、冷凝器、再沸器等，如图1-8所示。

用于精馏的塔设备有两种，即板式塔和填料塔，但常采用的是板式塔。

连续精馏操作中，原料液连续送入精馏塔内，同时从塔顶和塔底连续得到产品（馏出液、釜残液），所以是一种定态操作过程。

二、精馏装置的作用精馏塔以加料板为界分为两段，精馏段和提馏段。

1．精馏段的作用加料板以上的塔段为精馏段，其作用是逐板增浓上升气相中易挥发组分的浓度。

2．提馏段的作用包括加料板在内的以下塔板为提馏段，其作用逐板提取下降的液相中易挥发组分。

3．塔板的作用塔板是供气液两相进行传质和传热的场所。

每一块塔板上气液两相进行双向传质，只要有足够的塔板数，就可以将混合液分离成两个较纯净的组分。

4．再沸器的作用其作用是提供一定流量的上升蒸气流。

5．冷凝器的作用其作用是提供塔顶液相产品并保证有适当的液相回流。

回流主要补充塔板上易挥发组分的浓度，是精馏连续定态进行的必要条件。

精馏是一种利用回流使混合液得到高纯度分离的蒸馏方法。

1－5两组分连续精馏的计算1．掌握的内容：(1)精馏塔物料衡算的应用。

(2)操作线方程和q线方程及其在x-y图上的作法和应用。

(3)理论板和实际板数的确定（逐板计算法和图解法）、塔高和塔径的计算。

精馏基本知识

精馏原理和流程3.3.1精馏原理精馏：把液体混合物进行多次部分气化，同时又把产生的蒸气多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。

一、全部气化或全部冷凝设在1个大气压下，苯～甲苯混合液的温度为，其状况以A点表示，将此混合液加热，当温度到达（J点），液体开始沸腾，所产生的蒸气组成为（如D点），与成平衡，而且> ,当继续加热，且不从物系中取出物料，使其温度升高到（E点），这时物系内，汽液两相共存，液相的组成为（F点），蒸气相的组成为与成平衡的（G点），且> 。

若再升高温度达到（H点），液相终于完全消失，而在液相消失之前，其组成为（C点）。

这时蒸气量与最初的混合液量相等，蒸气组成为，并与混合液的最初组成相同。

倘再加热到H点以上，蒸气组成为过热蒸气，温度升高而组成不变的为。

自J点向上至H点的前阶段，称为部分气化过程，若加热到H点或H点以上则称全部汽化过程，反之当自H点开始进行冷凝、则至J点以前的阶段称为部分冷凝过程，至J点及J点以下称为全部冷凝过程。

部分汽化和部分冷凝过程实际上是混合液分离过程。

二、部分汽化、部分冷凝全部汽化、全部冷凝与部分汽化、部分冷凝的区别：（1）不从物系中取出物料，（2）温度范围不同。

部分汽化：将混合液自A点加热到B点，使其在B点温度下部分汽化，这时混合液分成汽液两相，气相浓度为，液相为（< ），汽液两相分开后、再将饱和液体单独加热到C点，在温度下部分气化，这时又出现新的平衡或得的液相及与之平衡的气相，最终可得易挥发组分苯含量很低的液相，即可获得近似于纯净的甲苯。

部分冷凝：将上述蒸气分离出来冷凝至，即经部分冷凝至E点，可以得到浓度为的汽相及液相，与成平衡> ，依次类推、最后可得较近于纯净的气态苯。

三、一部分气化、部分冷凝将液体进行一次部分气化，部分冷凝，只能起到部分分离的作用，因此这种方法只适用于要求粗分或初步加工的场合。

显然，要使混合物中的组分得到几乎完全的分离，必须进行多次部分气化和部分冷凝的操作过程。

精馏培训讲义PPT课件

精馏培训讲义
目录
• 精馏技术简介 • 精馏流程与设备 • 精馏操作与控制 • 精馏分离效率与能耗分析 • 精馏安全与环保 • 精馏案例分析与实践
01 精馏技术简介
精馏的定义与原理
精馏的定义
精馏是一种利用混合物中各组分挥发度的不同，通过加热、冷凝、分馏等操作将液体混合物进行分离的物理过程。
回收率
表示实际产品中目标组分的比例，数值越高，目标组分的回收效果越好。
热力学效率
反映精馏过程热力学有效性的指标，数值越高，热力学效率越高。
能耗分析的方法与意义
能耗分析方法
通过测量和计算精馏过程中的各种能耗，如加热、冷却、压缩等，分析能耗的分布和影响因素。
能耗分析意义
有助于优化精馏过程，降低能耗，提高经济效益和环境可持续性。
精馏设备中的搅拌器、泵等机械设备可能导致夹击、割伤等事故。应保持设备清洁，定期维护保养，确保安全防护装置完好。
精馏区域可能存在电气安全隐患，如潮湿、腐蚀等。应采用防爆、防水等电气设备和电缆，定期检查电气线路和设备。
精馏过程的环保要求与处理方法
01 总结词
02 废气处理
03 废水处理
填料
填充在塔体内，增加接触面积，促进传热和传质。
塔板
设置在塔体内，形成不同的汽液分离区域。
进料口和出料口
控制原料和产品的进入和流出。
辅助设备
热源
提供加热所需的热量。
冷源
用于冷却回流液和产品。
泵
输送原料和产品。
仪表
监测温度、压力等参数。
精馏流程的优化与改进
控制进料速度和温度
调整进料速度和温度，提高分离效果。
04 噪声控制

精馏实验报告【最新4篇】

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蒸馏原理及蒸馏和精馏的区别

蒸馏的原理利用液体中各组分的差别,使液体混合物部分汽化并随之使蒸气部分冷凝,从而实现其所含组分的分离;是一种属于传质分离的;广泛应用于炼油、、轻工等领域;其原理以分离双组分混合液为例;将料液加热使它部分,易挥发组分在蒸气中得到增浓,难挥发组分在剩余液中也得到增浓,这在一定程度上实现了两组分的分离;两组分的挥发能力相差越大,则上述的增浓程度也越大;在工业精馏设备中,使部分汽化的液相与部分冷凝的气相直接接触,以进行汽液相际传质,结果是气相中的难挥发组分部分转入液相,中的易挥发组分部分转入,也即同时实现了液相的部分汽化和汽相的部分冷凝;液体的分子由于分子运动有从表面溢出的倾向;这种倾向随着温度的升高而增大;如果把液体置于密闭的真空体系中,液体分子继续不断地溢出而在液面上部形成蒸气,最后使得分子由液体逸出的速度与分子由蒸气中回到液体的速度相等,蒸气保持一定的压力;此时液面上的蒸气达到饱和,称为饱和蒸气,它对液面所施的压力称为饱和蒸气压;实验证明,液体的饱和蒸气压只与温度有关,即液体在一定温度下具有一定的;这是指液体与它的蒸气平衡时的压力,与体系中液体和蒸气的绝对量无关;将液体加热至沸腾,使液体变为蒸气,然后使蒸气冷却再凝结为液体,这两个过程的联合操作称为蒸馏;很明显,蒸馏可将易挥发和不易挥发的物质分离开来,也可将沸点不同的液体混合物分离开来;但液体混合物各组分的沸点必须相差很大至少30℃以上才能得到较好的分离效果;在常压下进行蒸馏时,由于大气压往往不是恰好为0.1MPa,因而严格说来,应对观察到的沸点加上校正值,但由于偏差一般都很小,即使大气压相差2.7KPa,这项校正值也不过±1℃左右,因此可以忽略不计;将盛有液体的烧瓶放在上,下面用煤气灯加热,在液体底部和玻璃受热的接触面上就有蒸气的气泡形成;溶解在液体内的空气或以薄膜形式吸附在瓶壁上的空气有助于这种气泡的形成,玻璃的粗糙面也起促进作用;这样的小气泡称为气化中心即可作为大的蒸气气泡的核心;在沸点时,液体释放大量蒸气至小气泡中,待气泡的总压力增加到超过大气压,并足够克服由于液柱所产生的压力时,蒸气的气泡就上升逸出液面;因此,假如在液体中有许多小空气或其它的气化中心时,液体就可平稳地沸腾,如果液体中几乎不存在空气,瓶壁又非常洁净光滑,形成气泡就非常困难;这样加热时,液体的温度可能上升到超过沸点很多而不沸腾,这种现象称为“过热”;一旦有一个气泡形成,由于液体在此温度时的蒸气压远远超过大气压和液柱压力之和,因此上升的气泡增大得非常快,甚至将液体冲溢出瓶外,这种不正常沸腾的现象称为“暴沸”;因此在加热前应加入助沸物以期引入气化中心,保证沸腾平稳;助沸物一般是表面疏松多孔、吸附有空气的物体,如碎瓷片、沸石等;另外也可用几根一端封闭的毛细管以引入气化中心注意毛细管有足够的长度,使其上端可搁在蒸馏瓶的颈部,开口的一端朝下;在任何情况下,切忌将助沸物加至已受热接近沸腾的液体中,否则常因突然放出大量蒸气而将大量液体从蒸馏瓶口喷出造成危险;如果加热前忘了加入助沸物,补加时必须先移去热源,待加热液体冷至沸点以下后方可加入;如果沸腾中途停止过,则在重新加热前应加入新的助沸物;因为起初加入的助沸物在加热时逐出了部分空气,再冷却时吸附了液体,因而可能已经失效;另外,如果采用浴液间接加热,保持浴温不要超过蒸馏液沸点20ºC,这种加热方式不但可以大大减少瓶内蒸馏液中各部分之间的温差,而且可使蒸气的气泡不单从烧瓶的底部上升,也可沿着液体的边沿上升,因而可大大减少过热的可能;纯粹的液体有机化合物在一定的压力下具有一定的沸点,但是具有固定沸点的液体不一定都是纯粹的化合物,因为某些有机化合物常和其它组分形成二元或三元共沸混和物,它们也有一定的沸点;不纯物质的沸点则要取决于杂质的物理性质以及它和纯物质间的相互作用;假如杂质是不挥发的,则溶液的沸点比纯物质的沸点略有提高但在蒸馏时,实际上测量的并不是不纯溶液的沸点,而是逸出蒸气与其冷凝平衡时的温度,即是的沸点而不是瓶中蒸馏液的沸点;若杂质是挥发性的,则蒸馏时液体的沸点会逐渐升高或者由于两种或多种物质组成了共沸点混合物,在蒸馏过程中温度可保持不变,停留在某一范围内;因此,沸点的恒定,并不意味着它是纯粹的化合物;蒸馏沸点差别较大的混合液体时,沸点较低者先蒸出,沸点较高的随后蒸出,不挥发的留在蒸馏器内,这样,可达到分离和提纯的目的;故蒸馏是分离和提纯液态化合物常用的方法之一,是重要的基本操作,必须熟练掌握;但在蒸馏沸点比较接近的混合物时,各种物质的蒸气将同时蒸出,只不过低沸点的多一些,故难于达到分离和提纯的目的,只好借助于分馏;纯液态化合物在蒸馏过程中范围很小0.5~1℃;所以,蒸馏可以利用来测定沸点;用蒸馏法测定沸点的方法为常量法,此法样品用量较大,要10 mL以上,若样品不多时,应采用微量法;分馏实验原理定义：分馏是利用将多次气化—冷凝过程在一次操作中完成的方法;因此,分馏实际上是多次蒸馏;它更适合于沸点相差不大的液体有机混合物;进行分馏的必要性：1蒸馏分离不彻底;2多次蒸馏操作繁琐,费时,浪费极大;混合液沸腾后蒸气进入分馏柱中被部分冷凝,冷凝液在下降途中与继续上升的蒸气接触,二者进行热交换,蒸汽中高沸点组分被冷凝,低沸点组分仍呈蒸气上升,而冷凝液中低沸点组分受热气化,高沸点组分仍呈液态下降;结果是上升的蒸汽中低沸点组分增多,下降的冷凝液中高沸点组分增多;如此经过多次热交换,就相当于连续多次的普通蒸馏;以致低沸点组分的蒸气不断上升,而被蒸馏出来；高沸点组分则不断流回蒸馏瓶中,从而将它们分离;工业蒸馏的方法①闪急蒸馏;将液体混合物加热后经受一次部分汽化的分离操作;②简单蒸馏;使混合液逐渐汽化并使蒸气及时冷凝以分段收集的分离操作;③精馏;借助回流来实现高纯度和高回收率的分离操作 ,应用最广泛;对于各组分挥发度相等或相近的混合液,为了增加各组分间的相对挥发度,可以在精馏分离时添加溶剂或盐类,这类分离操作称为特殊蒸馏,其中包括恒沸精馏、萃取精馏和加盐精馏；还有在精馏时混合液各组分之间发生化学反应的,称为反应精馏;实验室蒸馏操作蒸馏操作是中常用的实验技术,一般应用于下列几方面：1分离液体混合物,仅对混合物中各成分的沸点有较大的差别时才能达到较有效的分离；2测定纯化合物的沸点；3提纯,通过蒸馏含有少量杂质的物质,提高其纯度；4回收溶剂,或蒸出部分溶剂以浓缩溶液;加料：将待蒸馏液通过玻璃漏斗小心倒入中,要注意不使液体从支管流出;加入几粒助沸物,安好温度计,温度计应安装在通向冷凝管的侧口部位;再一次检查仪器的各部分连接是否紧密和妥善;加热：用水冷凝管时,先由冷凝管下口缓缓通入冷水,自上口流出引至水槽中,然后开始加热;加热时可以看见蒸馏瓶中的液体逐渐沸腾,蒸气逐渐上升;温度计的读数也略有上升;当蒸气的顶端到达温度计球部位时,温度计读数就急剧上升;这时应适当调小煤气灯的火焰或降低加热电炉或电热套的电压,使加热速度略为减慢,蒸气顶端停留在原处,使瓶颈上部和温度计受热,让水银球上液滴和蒸气温度达到平衡;然后再稍稍加大火焰,进行蒸馏;控制加热温度,调节蒸馏速度,通常以每秒1～2滴为宜;在整个蒸馏过程中,应使温度计水银球上常有被冷凝的液滴;此时的温度即为液体与蒸气平衡时的温度,温度计的读数就是液体馏出物的沸点;蒸馏时加热的火焰不能太大,否则会在蒸馏瓶的颈部造成过热现象,使一部分液体的蒸气直接受到火焰的热量,这样由温度计读得的沸点就会偏高；另一方面,蒸馏也不能进行得太慢,否则由于温度计的水银球不能被馏出液蒸气充分浸润使温度计上所读得的沸点偏低或不规范;观察沸点及收集馏液：进行蒸馏前,至少要准备两个接受瓶;因为在达到预期物质的沸点之前,带有沸点较低的液体先蒸出;这部分馏液称为“前馏分”或“馏头”;前馏分蒸完,温度趋于稳定后,蒸出的就是较纯的物质,这时应更换一个洁净干燥的接受瓶接受,记下这部分液体开始馏出时和最后一滴时温度计的读数,即是该馏分的沸程沸点范围;一般液体中或多或少地含有一些高沸点杂质,在所需要的馏分蒸出后,若再继续升高加热温度,温度计的读数会显着升高,若维持原来的加热温度,就不会再有馏液蒸出,温度会突然下降;这时就应停止蒸馏;即使杂质含量极少,也不要蒸干,以免蒸馏瓶破裂及发生其他意外事故;蒸馏完毕,应先停止加热,然后停止通水,拆下仪器;拆除仪器的顺序和装配的顺序相反,先取下接受器,然后拆下尾接管、冷凝管、和蒸馏瓶等;操作时要注意：1在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片,防止液体暴沸;2温度计水银球的位置应与支管口下缘位于同一水平线上;3蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的2/3,也不能少于1/3;4冷凝管中冷却水从下口进,上口出; 5加热温度不能超过混合物中沸点最高物质的沸点;蒸馏和精馏的区别：精馏是多次简单蒸馏的组合;精馏是石油化工、炼油生产过程中的一个十分重要的环节,其目的是将混合物中各组分分离出来,达到规定的纯度;精馏过程的实质就是迫使混合物的气、液两相在塔体中作逆向流动,利用混合液中各组分具有不同的挥发度,在相互接触的过程中,液相中的轻组分转入气相,而气相中的重组分则逐渐进入液相,从而实现液体混合物的分离;一般精馏装置由精馏塔、再沸器、冷凝器、回流罐等设备组成;精馏塔底部是加热区,温度最高；塔顶温度最低;精馏结果,塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分,纯高沸点组分则留在塔底;蒸馏一种分离液体混合物的方法。

化工第四章精馏

精馏
液体混合物如何分离？可以根据液体挥发度差异概念 1.易挥发组分：轻组分，A
液相中A摩尔分数：xA
蒸气中A摩尔分数：yA 2. 难挥发组分：重组分，B 3. 泡点：混合液开始沸腾的温度 4. 露点：混合蒸气开始凝结的温度
本章线索 1. 精馏原理双组分溶液气液相平衡：t-x-y图，x-y图
110
蒸气V1 （组成y1 ）与组成相
近的溶液L1 （组成x1 ）接触，热 t 量由蒸气向溶液传递，造成蒸气部分冷凝、溶液部分气化，同时发生传质，得到蒸气V2 （组成y2 ）
V1, y1
100
L2,x2
90 80 70 60 0 0.2 0.4 0.6
V2, y2 L1, x1
0.8
1.0
和液体L2（组成x2）。
理想物系
精馏原理 2. 简单蒸馏计算
非理想物系
平衡蒸馏
3. 连续精馏计算
物料衡算操作线方程气液平衡
理论塔板数塔效率
实际塔板数
4. 板式塔
1. 精馏原理
1.1 理想双组份互溶体系气液相平衡精馏需知双组分的气液平衡关系，
可根据纯液体饱和蒸气压求得
双组分理想体系有两个含义：（1）液相为理想溶液，服从拉乌
最低恒沸点总压 p 正偏差理想
负偏差
最高恒沸点
0
xA
1.0
（2）压力对气液平衡的影响
通常，压力降低，泡点变小，相对挥发度α 增大，分离容易。
氮-氧体系，体系压强提高到3.5 MPa以上时，体系出现恒沸点，恒沸点组成随压强改变而变化
1.0
1MPa 3.5MPa
yA
4.5MPa
0

精馏的基本概念

精馏的基本概念精馏的基本概念精馏是一种分离混合物中不同组分的方法，其原理是利用不同组分在液态和气态之间转化时的沸点差异。

在精馏过程中，混合物被加热至沸腾，然后通过冷凝器冷却，使得不同组分在液态和气态之间转化，并被收集。

一、精馏的原理1. 沸点差异原理精馏原理基于混合物中各组分沸点的差异。

当混合物被加热至其沸点时，其中具有较低沸点的组分首先蒸发，形成蒸汽。

这些蒸汽通过冷凝器冷却并变为液体，从而单独收集每个组分。

2. 热力学原理精馏还遵循热力学规律。

当两种或多种组分混合时，它们会自发地向着更稳定的状态转化。

因此，在混合物中存在着一种趋势，即使在相同温度下也会使其中某些组分具有更高的浓度。

二、精馏过程1. 简单批量蒸馏简单批量蒸馏是最基本的精馏方法。

在这种情况下，混合物在一个容器中被加热，然后通过一个冷凝器进行冷却，并收集不同组分。

这种方法通常用于分离液态混合物。

2. 稳态蒸馏稳态蒸馏是一种连续操作的精馏方法。

混合物被加热并注入塔中，然后沿着塔向上流动。

在塔的不同层次上，存在着不同的温度和压力条件，使得不同组分可以逐步分离。

3. 气相色谱法气相色谱法是一种高效、快速、准确的精馏技术。

它利用气体载体将混合物中的组分带到某个检测器中进行检测。

该技术广泛应用于化学、制药和食品工业等领域。

三、应用领域1. 化学工业在化学工业中，精馏广泛应用于提纯化学品和制备高纯度试剂。

2. 石油工业石油工业使用精馏来提取原油中的各种组分，并将其转化为成品油。

3. 食品工业食品工业中，精馏用于提取香料和调味品中的各种化合物，以及酿造酒类和饮料。

4. 制药工业制药工业使用精馏来提取药物中的活性成分，并将其纯化为高纯度药物。

四、总结精馏是一种分离混合物中不同组分的方法，其原理基于沸点差异和热力学规律。

精馏过程包括简单批量蒸馏、稳态蒸馏和气相色谱法等。

该技术广泛应用于化学、石油、食品和制药等领域。

精馏

x
A

p0A p
p

p
0 B
p
0 A

p 0B

f
A(t) p
f
p f B(t) A(t) f B(t)

f (t露 )
4.两组分理想溶液t-y-x关系式的应用
问题:
xA
p pB0 pA0 pB0

p fB (t) fA (t) fB (t)
f (t泡 )
汽液平衡时, t泡和t露及 xA ,yA关系如何??
液相（乙醇-水）
即: p
x
①对于A,B两组分混合液 A p A
xA
蒸馏
B pB
xB
于是： ② 对于理想混合液：
A
p0A x A xA

p
0 A

f
A(t)
B
p
0 B

x
B
xB

p
0 B

f
B(t)
2. 相对挥发度α —— 混合液中同温度下二组分的挥发度之比
① 对于A、B双组分溶液：习惯将易比难挥发组分
③
理论上： AB

p
0 A
p
0 B

f
At
f
Bt
AB(t)
实际上: αAB随t变化不大
故α可近似为常数或取定性温度下的平均值
表 1 苯－甲苯物系的相对挥发度随温度的变化关系
t, 0C
80.1 84 88 92 96 100 104 108 110.6
① 若已知 p(一定t时), 则可求出 xA , yA（直接计算） ② 若已知 p 、xA或yA 则可求 yA或 xA, t泡或t露（试差计算）

精馏的条件

精馏的条件精馏是一种常用的分离纯化技术，其基本原理是通过在不同温度下使液体混合物的组分挥发和冷凝，从而分离出不同组分。

精馏条件包括以下几个方面：1.适当的压力精馏过程中需要控制适当的压力。

一般来说，精馏压力越低，挥发温度也越低，分离效果越好。

但是，过低的压力会导致液体沸点降低，从而影响分离效果。

因此，在实际操作中需要根据不同的物质选择适当的精馏压力。

2.充足的加热精馏过程需要充足的加热，以使液体混合物中的组分挥发。

加热方式可以是外加热源或自热。

一般来说，外加热源可以快速加热液体混合物，但是需要消耗大量能量。

自热方式则需要一定的时间，但是能耗较低。

3.充足的冷却精馏过程还需要充足的冷却，以使挥发的组分能够冷凝。

常用的冷却方式包括水冷和空气冷却。

水冷可以快速冷却，但是需要消耗大量水资源。

空气冷却则需要一定的时间，但是无需消耗水资源，适用于一些小规模的实验室精馏。

4.适当的分馏比精馏过程中需要控制适当的分馏比。

分馏比是指精馏过程中收集到的馏分与原液的比值。

一般来说，如果分馏比过高，会使得分离效果不理想；而分馏比过低，则会导致分离时间过长。

因此，在实际操作中需要根据不同的物质选择适当的分馏比。

5.适当的加热温度精馏过程中需要控制适当的加热温度。

加热温度的选择需要根据不同的物质和精馏压力来确定。

一般来说，加热温度越高，挥发温度也越高，分离效果越好。

但是，过高的加热温度会导致物质分解或热分解，从而影响分离效果。

6.适当的馏分收集精馏过程中需要适当的馏分收集。

一般来说，馏分的收集需要根据不同的物质和分馏比来确定。

如果馏分收集不当，会影响精馏的分离效果。

精馏的条件包括适当的压力、充足的加热、充足的冷却、适当的分馏比、适当的加热温度和适当的馏分收集。

在实际操作中，需要根据不同的物质和要求来选择相应的精馏条件，以达到最佳的分离效果。

精馏的工作原理

精馏的工作原理
精馏是一种分离混合物中不同组分的方法，它基于不同组分的沸点不同，通过加热混合物使其沸腾，然后将蒸汽冷凝回液体，从而分离出不同组分。

精馏广泛应用于化学、石油、食品、制药等领域。

精馏的工作原理可以分为以下几个步骤：
1.加热混合物
将混合物加热到沸点以上，使其开始沸腾。

在沸腾过程中，混合物中的组分会逐渐转化为蒸汽，从而实现分离。

2.蒸汽冷凝
将蒸汽通过冷凝器冷却，使其转化为液体。

冷凝器通常是一个长管子，内部充满了冷却剂，如水或空气。

当蒸汽通过冷凝器时，它会受到冷却剂的影响，从而冷却并转化为液体。

3.收集液体
将冷凝后的液体收集起来。

由于不同组分的沸点不同，它们会在不同的温度下沸腾并冷凝，因此可以通过收集不同温度下冷凝的液体来分离不同组分。

4.重复操作
如果需要更高纯度的组分，可以重复以上步骤。

每次重复操作都会分离出更纯的组分，直到达到所需的纯度。

精馏的工作原理基于不同组分的沸点不同，因此可以通过控制温度来实现分离。

在实际应用中，通常使用专门的设备来进行精馏，如蒸馏塔、分馏柱等。

这些设备可以通过控制温度、压力等参数来实现更精确的分离。

精馏是一种常用的分离方法，它基于不同组分的沸点不同，通过加热混合物使其沸腾，然后将蒸汽冷凝回液体，从而分离出不同组分。

精馏的工作原理简单易懂，广泛应用于化学、石油、食品、制药等领域。

精馏

第七章精馏§1 概述一、概念1）易挥发组分：混合物中沸点低，容易汽化的组分。

2）难挥发组分：混合物中沸点高，不易汽化的组分。

3）对于板式塔，易挥发组分从塔顶排出；难挥发组分从塔底排出。

4）易挥发组分常以下标A表示；难挥发组分常以下标B表示。

5）混合物中各组分的挥发能力相差越大，精馏分离越容易；混合物中各组分的挥发能力相差越小，精馏分离越难。

二、蒸馏与蒸发的区别蒸馏：溶质和溶剂都具有挥发性。

塔顶和塔底都有可能是产品。

蒸发：溶剂挥发，溶质不挥发。

蒸发产品是被浓缩了的溶液。

三、分类1、按操作方式分类1）简单蒸馏——一次部分汽化冷凝。

2）精馏——多次部分汽化冷凝。

3）特殊精馏：水蒸气蒸馏、恒沸蒸馏、萃取蒸馏。

2、根据原料的组分数目分类双组分蒸馏多组分蒸馏3、操作流程的不同分类1）间歇精馏2）连续精馏4、按操作压力分类常压精馏、减压精馏、加压精馏。

混合液加热汽化，易挥发组分相对富集于汽相，难挥发组分相对富集于液相，而易挥发组分有多少量富集于汽相，难挥发组分有多少量富集于液相，这是以相平衡决定的，欲定量讨论精馏过程，必须首先了解相平衡关系。

所以，气液相平衡关系是分析精馏操作过程和进行设备设计的理论基础。

精馏传质的推动力是不同组分在两相中的浓度与平衡的偏离程度。

§2 双组分理想溶液的气液平衡一、纯液体的气液平衡汽化速度等于冷凝速度——动态平衡气液平衡时，汽相为饱和蒸汽；蒸汽所具有的压力称为饱和蒸汽压；液体的温度为饱和温度。

二、拉乌尔定律均相混合溶液中某组分的饱和蒸汽压一定比该组分在纯态时的饱和蒸汽压低。

1880年，法国人拉乌尔（Francois Maric Raoult ，1830~1901）提出：一定温度下，当气液达到平衡时，理想溶液中某组分的饱和蒸汽压等于该组分在纯态时的饱和蒸汽压与该组分在溶液中的摩尔分率的乘积。

p A = p A o · x A p B = p B o · x B对于双组分溶液，则有p B = p B o · x B = p B o ·（1－x A）式中：p A、p B分别为溶液上方A、B两组分的平衡分压。

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精馏章一、选择题1、题号：①某二元混合物要求用精馏方法分离，规定产品浓度为xD , xW，如进料为xf1时，则相应的回流比为Rm1，若进料为xF2，相应为Rm2，现xF1<xF2，则：（ Rm1>Rm2;）②精馏操作时，若F,XF,q,R均不变，而将塔顶产品量D增加，其结果是：（xD 下降，xW下降A ）2、①两组分的相对挥发度越小，则表示分离该物质越（困难 B ）②二元溶液连续精馏计算中，进料热状况的变化将引起以下线的变化（操作线与q线B ）③下列情况不是诱发降液管液泛的原因（过量漏液）④在常压下苯的沸点为80.1℃，环己烷的沸点为80.73℃，为使这两组分的混合液能得到分离，可采用哪种分离方法（萃取精馏C ）3、某精馏塔精馏段理论塔板数为N1层，提留段理论板数为N2层，现因设备改造，使精馏段理论板数增加，提留段理论板数不变，且F,xF,q,R,V等均不变，则此时：（ xD增加，xW减小）4、①操作中的精馏塔，保持F,xF,q,R,V’不变，减小xF，则（D减小，R增加）②操作中精馏塔，保持F,xF,q,R,V’不变，减少D，则塔顶易挥发组分回收率变化为（变小）二、填空题2、（1）在连续精馏塔中，进行全回流操作，已测得相邻两板上液相组成分别为xn-1=0.7,xn=0.5（均为易挥发组分摩尔分率）。

已知操作条件下相对挥发度为3，则yn=0.7,xn*=0.4735，以液相组成表示的第n板的单板效率Eml=76.2%。

（2）判断：在精馏塔任意一块理论板上，其液相的泡点温度小于气相的露点温度。

（错（小于→等于））3、①分离要求一定，当回流比一定时，在五种进料状况中，冷液进料的q值最大，其温度低，此时，提馏段操作线与平衡线之间的距离远，分离所需的总理论板数少。

②判断：对有恒沸现象的二元体系，用恒沸精馏比萃取精馏好，因为前者能耗小。

（错）4、①连续精馏过程的进料热状况有 5 种。

②已知q=1.1，则加料中液体量与总加料量之比是 1 。

③理论板图解时，与F，xF,xD,q,xW,R,操作压力P等参数中 F 无关。

5、已知某精馏塔在情况一下操作得到F1,xF1,q1,R1,D1,xD1,xW1,；今改变操作为情况二，且知F1=F2,xD1=xD2,q1=q2,xW1=xW2但xF1=xF2，试比较D1<D2, W1>W2, R1>R26、设计二元理想溶液精馏塔时，若F,，xF,xD,xW不变，则随原料中q的增加，①其最小回流比减少。

②在相同回流比下，总理论板数减少，精馏段理论板数减少。

③塔顶冷凝器热负荷不变，塔釜热负荷增大。

（增大、减小、不变、无法确定）7、①在设计连续操作的精馏塔时，如保持xF,D/F,xD,R一定，进料热状态q及所用的气速也一定，则增大进料量将使塔径增大，而所需的理论板数不变。

②全回流时，精馏段操作线的斜率为 1 ，提馏段操作线的斜率为 1 ，对相同的xD和xW，部分回流比全回流所需的理论板数多。

8、操作中精馏塔，保持F,q,xF,D不变，（1）若采用回流比R小于最小回流比Rmin，则xD减小，xW增大（2）若R增大，则xD增大, xW减小 ,L/V增大。

9、连续精馏塔操作时，增大塔釜蒸汽用量，而回流量及进料状态F,xF,q不变，则L/V变小，xD变小，xW变小。

10、精馏塔设计时采用的参数F,q,xF,D,xD,R均为定值，若降低塔顶回流液的温度，则塔内实际下降液体量增大，塔内实际上升蒸汽量增大，精馏段液汽比增大，所需理论板数减小。

11、某精馏塔的设计任务：原料为F,xF，要求塔顶为xD，塔底为xW，设计时若已定的塔釜上升蒸汽量V’不变，加料热状况由原来的饱和蒸汽改为饱和液体加料，则所需理论板数NT 增加，精馏段上升蒸汽量V 减少，精馏段下降液体量L 减少，提馏段下降液体量L’不变。

（增加、不变、减少）12、操作中的精馏塔，保持F,q，xD,xW,V’,不变，增大xF,，则：D变大,R变小,L/V变小（变大、变小、不变、不确定）三、计算题1某二元系统精馏塔在泡点下进料，全塔共有三块理论板及一个再沸器，塔顶采用全冷凝器，进料位置在第二块理论板上，塔顶产品组成xD=0.9（摩尔分率），二元系统相对挥发度α=4，进料组成xF=0.5，（摩尔分率），回流比R=1时，求：（1）离开第一块板的液相组成1x为多少？（2）进入第一块板的气相组成2y为多少？（3）两操作线交点d的气液组成？答案：已知： NT =3+1=4，xD=0.9, α=4,xF=x2=0.5,R=1解：1）精馏段操作y=Rx/(R+1)+xD/(R+1)=0.5x+0.45平衡线y=αx/[1+(α-1)x]x=y/(4-3y)y1=yDx1=y1/(4-3y1)=0.9/(4-3*0.9)=0.6922）y2=0.5x1+0.45=0.5*0.692+0.45=0.7963）第二块理论板为进料板，因为q=1,所以x2=xq,y2=yqx2=y2/(4-3y2)=0.796/(4-3*0.796)=0.494,y2=0.7962、某一正在操作的连续精馏塔，有塔板15块，塔顶设有全凝器，用于分离苯-甲苯混合液，料液中含苯35%，泡点进料，馏出液含苯97%，残液含苯5%（以上皆为摩尔分率）求：（1）最小回流比Rimn；（2）如采用回流比R=4.3，求理论塔板数NT及总板效率ET；（3）如果单板效率等于总板效率，试求提馏段最下一块板上升蒸汽的组成。

答案：已知：Np=，xF=0.35,xD=0.97,xW=0.05,q=1.R=4.3解：若已知α=2.46（苯-甲苯）1）Rimn=(xD -yq)/(yq-xq)q=1,xq=xF=0,35Yq=αxq/[1+(α-1)xq]=2.46*0.35/(1+1.46*0.35)=0.57Rmin=(0.97-0.57)/(0.57-0.35)=1.822）R=4.3 ∴精馏段操作线方程为y=Rx/(R+1)+xD/(R+1)xF=0.35,yd=0.811*0.35+0.183提馏段操作线方程 (y-0.467)/(0.467-0.05)=(x-0.35)/(0.35-0.05)所以y=1.39x-0.0195逐板计算：3、实验测得常压精馏塔在部分回流情况下，在精馏段相邻两塔板的上升气相组成为yn=0.885,yn+1=0.842,已知操作条件下平均相对挥发度α=5，回流比R=3.5，塔顶产品组成xD=0.95（以上均为易挥发组分的摩尔分率），求以气相组成表示的第n块板的单板效率。

解：已知： yn=0.885,yn+1=0.842,α=5，R=3.5,xD=0.95平衡线方程y=5x/(1+4x)精馏段操作线方程y=3.5x/4.5+0.95/4.5=0.778x+0,211因为yn+1=0.842,所以xn=(yn+1-0.211)/0.778=0.811yn*=5*0.811/(1+4*0.811)=0.955所以En =(yn-yn+1)/(yn*-yn+1)=(0.885-0.842)/(0.955-0.842)=0.384、某精馏塔分离A、B混合液，料液为含A和B各为50%的饱和液体，处理量为100kmol/h,塔顶、塔底的产品量各为50kmol/h，要求塔顶组成xD=0.9（摩尔分率），取回流比为5，间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，试求：（1）塔底产品组成；（2）塔顶全凝器每小时冷凝蒸汽量；（3）蒸馏釜每小时产生蒸汽量；（4）提馏段操作线方程式；（5）相对挥发度α=3，塔顶第一层板的板效率Eml=0.6，求离开第二块板（实际板）的上升蒸汽组成。

答案：已知：xF=0.5,F=100kmol/h,D=W=50kmol/hxD=0.9,R=5,q=1(1)由物料衡算F=D+WFxF =DxD+WxW所以xW=(100*0.5-50*0.9)/50=0.1(2)V=(R+1)D=6*50=300kmol/h(3)V’=V+（q+1）=V=300kmol/h(4)L=RD,L'=RD+qF=5*50+100=350kmol/hy=L’x/V’-WxW/V’=350x/300-50*0.1/300=1.167x-0.0167(5) α=3,Eml=0.6平衡线方程y=3x/(1+2x)因为y1=xD=0.9所以x1*=y1/(3-2y1)=0.9/(3-2*0.9)=0.75即0.6=(0.9-x1)/(0.9-x1*)x1=0.81精馏段操作线方程y=5x/6+0.9/6=0.833x+0.15所以y2=0.833x1+0.15=0.8255. 原料以饱和液体状态由塔顶加入，F=1klom/h,xF=0.5 (摩尔分率，下同)，塔釜间接蒸汽加热，塔顶无回流，要求xD=0.65,xW=0.03,相对挥发度α=2.7，试求：（1）操作线方程；（2）设计时若理论板数可增至无穷，F,xF和D不变，xD的最大值是多少？答案：1）已知q=1,xF =0.5,xD=0.65,F=1kmol/h, α=2.7F=D+WFxF=DxD+WxW所以W=F(xD-xF)/(xD-xW)W=0.242kmol/s,D=0.758kmol/s恒摩尔流假设F=L’(q=1),D=V’y=L’x/(L’-W)-WxW/(L’-W)=x/0.758-0.242*0.03/(1-0.242)=1.319x-0.0095 2)因为N可增至无穷则①由平衡关系计算xDmax =x*F=2.7xF/(1+1.7xF)=2.7×0.5/(1+1.7×0.5)=0.73②由物料衡算FxF =DxDmax,所以xDmax=0.5×1/0.758=0.66<0.73综合①②取其小 xDmax=0.666、分离苯-甲苯混合液，原料液中含苯0.5（摩尔分率，下同），泡点进料，馏出液中要求含苯0.95，塔顶用一分凝器和一全凝器，测得塔顶回流液中含苯0.88，离开塔顶第一层理论板的液体含苯0.79，求：（1）操作条件下平均相对挥发度；（2）操作回流比R；（3）最小回流比Rmin。

答案： xF =0.5,q=1,xD=0.95,x=0.88,x1=0.79（理论板）1）因为分凝器相当于一块理论塔板的作用则y0=xD=0.95=αx/[1+(α-1)x]=0.88α/[1+(α-1)0.88]得α=2.592）y1=Rx/(R+1)+xD/(R+1)y 1=αx1/[1+(α-1)x1]=2.59×0.79/(1+1.59*0.79)=0.907 因为第一块为理论板，联立以上两式，R=1.593）q=1,xq =xF=0.5,yq=2.59xq/(1+1.59xq)=0.721Rmin =(xD-yq)/(yq-xq)=(0.95-0.721)/(0.721-0.5)=1.0347、某精馏塔分离A组分和水的混合物（其中A为易挥发组分），xD=0.95,xW=0.1,xF=0.5（均为摩尔分率），原料液在泡点下进入塔的中部，塔顶采用全凝器，泡点回流，回流比 R=1.5，塔底采用饱和水蒸气直接加热，每层塔板气相默夫里板效率Emv=0.5，在本题计算范围内，相平衡关系为y=0.5x+0.5,试求：（1）从塔顶的第一块实际板下降的液体浓度；（2）塔顶的采出率FD/。