第六章 蒸馏
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第六章 蒸馏58703
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三、 适宜回流比
以获得精馏总成本最低的回流比为 最优回流比。总成本为投资费用和操作 费用之和。
操作费用和投资费用之和最小的回 流比为最适宜的回流比 。 这一回流比 R通常选最小回流比倍数经验范围：大 多数文献建议 R=（1.1～1.2）Rmin
6—14 理论板数的简捷计算 将许多不同精馏塔的回流比、最小回流比、理论板数及最
精馏塔是提供混合物气、液两相接触条件、实现传质过 程的设备。该设备可分为两类，一类是板式精馏塔，第二类 是填料精馏塔。
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（1）.板式精馏塔 板式精馏塔如图
(a)所示。塔为一圆形
筒体，塔内设多层塔
板，塔板上设有气、
液两相通道。塔板具
有多种不同型式，分
别称之为不同的板式
塔，在生产中得到广
第六章 蒸馏
本章重点：二组分连续精馏塔的计算
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第一节 概述 蒸馏是分离液体混合物重要单元操作之一。其原理是利用
混合液中各组分在热能驱动下，具有不同的挥发能力，使得 各组分在气液两相中的组成之比发生改变，即易挥发组分 （轻组分）在气相中增浓，难挥发组分（重组分）在液相中 得到浓缩。 蒸馏操作的依据：混合液中各组分挥发度的不同。
简单蒸馏是分批加入原料，进行间歇操作。蒸馏过程中不断从 塔顶采出产品。在蒸馏过程中釜内液体中的轻组分浓度不断下 降，相应的蒸汽中轻组分浓度也随之降低。因此，馏出液通常 试按不同组成范围收集的。最终将釜液一次排出。所以简单蒸 馏是一个不稳定过程。
二 平衡蒸馏（闪蒸） 平衡蒸馏原理
液相（或气相）混合 物连续通过节流闪蒸或膨 胀或将混合气进行部分冷 凝，使物流达到一次平衡 的蒸馏过程，称之平衡蒸 馏。
6蒸馏
1）温度－组成图（t－y－x图） 2）汽－液相平衡图（y－x图）
1）温度组成图（t—y—x图） P237
t-x(y) 图 代 表 的 是在 总 压 P
一定的条件下，相平衡时汽 （液）相组成与温度的关系。
在总压一定的条件下，将组成为 xf 的溶液加热至该溶液的泡点 tA，产 生第一个气泡的组成为 yA。 继续加热，随温度升高，物系变为 互成平衡的汽液两相，两相温度相 同组成分别为 yA 和 xA 。
平衡蒸馏的流程示意图
原料连续进入加热器中，加热至一定温度经节流阀骤然减压 到规定压力，部分料液迅速汽化，汽液两相在分离器中分开， 得到易挥发组分浓度较高的顶部产品与易挥发组分浓度甚低 的底部产品。蒸汽与残液处于恒定温度与压力下，故气液两 相成平衡状态。
简单蒸馏和平衡蒸馏异同点
共同： 料液经一次汽化冷凝，只能使液体混合物得 到初步分离 不同： 1、简单蒸馏是间歇不稳定操作 2、平衡蒸馏是连续稳定操作 3、若汽化率相同，简单蒸馏较平衡蒸馏可获 得更好的分离效果，即流出液组成更高。
见P238
（6－8） （6－8）
（6－10）
2）用相对挥发度表示的气液平衡关系 （P241－242）
即挥发度ν=饱和蒸气压po
相对挥发度也是温度的函数
表示组分 A 较 B 易挥发； 值越大， 两个组分在两相中相对含量的差别越 大，越容易用蒸馏方法将两组分分离.
2、双组分理想溶液的气液平衡相图（ P237 ）
1）用饱和蒸汽压表示的气液平衡关系 2）用相对挥发度表示的气液平衡关系
2、双组分理想溶液的气液平衡相图
1)用饱和蒸汽压表示的气液平衡关系
拉乌尔定律：在一定温度下，汽相中任一组分的
【化工原理复习笔记】第六章 蒸馏
蒸馏⏹双组分溶液的气液相平衡拉乌尔定律由溶剂与溶质组成的稀溶液，在一定温度下汽液两相达到平衡时p A=p A o x Ap A：溶剂在汽相中的蒸气分压，kPap A∗：同温度下纯溶剂A的饱和蒸气压，kPax A：溶剂A在液相中的组成（摩尔分数）对于组分Bp B=p B∗x B=p B∗(1−x A)理想溶液的t−y−x关系式➢温度(泡点) — 液相组成关系式x=p−p B∗p A∗−p B∗x：液相中易挥发组分的摩尔分数p：总压，kPap A∗、p B∗：溶液温度t时，纯组分A、B的饱和蒸气压，kPa ➢恒压下t−y−x关系式y=p A∗x p若已知汽液相平衡温度t下的液相组成x，用上式就可求出与x平衡的汽相组成y ➢温度(露点) — 汽相组成关系式将上面两式合并y=p A∗p×p−p B∗p A∗−p B∗双组分理想溶液的汽液两相达到平衡时，总压p、温度t、汽相组成y及液相组成x的4个变量中，只要决定了两个变量的数值，其他两个变量的数值就被决定了。
相对挥发度与理想溶液的y−x关系式挥发度v挥发度是用来表示物质挥发能力大小的物理量，前面已提到纯组分液体的饱和蒸气压能反映其挥发能力。
理想溶液中各组分的挥发能力因不受其他组分存在的影响，仍可用各组分纯态时的饱和蒸气压表示，即挥发度v等于饱和蒸气压p∘v A=p A ov B=p B o相对挥发度α溶液中两组分挥发度之比称为相对挥发度αa=v Av B=p A op B o对于理想溶液，在操作温度范围内，取最低温度的α值与最高温度的α值之几何平均值理想溶液的汽液相平衡方程式非理想溶液汽液相平衡非理想溶液中各组分的蒸气分压不服从拉乌尔定律，他们对拉乌尔定律发生的偏差有正偏差与负偏差两大类。
实际溶液中，正偏差的溶液比负偏差者多蒸馏与精馏原理简单蒸馏与平衡蒸馏简单蒸馏：只适用于混合液中各组分的挥发度相差较大，而分离要求不高的情况，或者作为初步加工，粗略分离多组分混合液平衡蒸馏：为稳定连续过程，生产能力大。
化工基本知识王志魁第五版知识题解答-蒸馏
pA pA x 11.83 0．59 6.98kPa
乙醇分压
pB pB 1 x =5.93 1 0．59 =2.43kPa
总压 p pA pB 6.98 2.43 9.41kPa 甲醇的汽相组成（摩尔分数）为 y 6.98 0.742
9.41 【6-5】总压为 120kPa，正戊烷(A)与正己烷(B)汽相混合物的组成为 0.6（摩尔分数），冷却冷凝到 55℃， 汽液相呈平衡状态。试求液相量与汽相量之比值（摩尔比）。此物系为理想物系。55℃下纯组分的饱和蒸
假设 t 70℃，计算 pA 125.31kPa，pB 31.17kPa
液相组成
x
p pB pA pB
101.325 31.17 =0．745 125.31 31.17
0.3
计算的 x 值大于已知的 x 值，故所假设的温度 t 偏小，再假设大些的 t ，重新计算。将 3 次假设的 t 与
假设 t 75℃
计算 pA 151.1kPa，pB 41kPa
液相组成
x
p pB pA pB
101.33 41 151.1 41
0.548
0.4
计算的 x 值大于已知的 x 值，故所假设的温度 t 偏小，重新假设大一点的 t 进行计算。将 3 次假设的 t 与
计算的 x 值列于下表，并在习题 6-3 附图 1 上绘成一条曲线，可知 x 0.4 时的平衡温度 t 79.5℃ 。
方程；（3）计算 y x 的系列相平衡数据，并与习题 6-1 作比较。
解 （1） 80.1℃时
1
pA pB
101.33 38.8
2.61
110.6℃时
2
234.6 101.33
2.32
第六章 蒸馏
第六章蒸馏第一节概述一、蒸馏分离依据---利用液体混合物中各组分具有不同的挥发度而进行分离的操作；----即利用在相同温度下各组分的蒸汽压不同。
易挥发组分（轻组分）A难挥发组分（重组分）B例如：酒精（A）与水（B）溶液，沸腾部分汽化，y A>x A同理，蒸汽部分冷凝，x B>y B∴蒸馏----使液体混合物部分汽化，利用其挥发度差异实现初步分离的一种传质操作精馏---利用多次部分汽化，多次部分冷凝，使汽相得到较纯的轻组分，液相得到较纯的重组分的操作二、蒸馏操作分类简单蒸馏（微分蒸馏）与平衡蒸馏（闪蒸）常压蒸馏、加压蒸馏与减压蒸馏连续蒸馏与间歇蒸馏普通蒸馏与特殊蒸馏三、蒸馏分离推动力与分离极限蒸馏是汽液两相间的传质过程蒸馏分离推动力——两相浓度偏离平衡的程度蒸馏分离极限——汽液两相达到相平衡（动态平衡）第二节 双组分溶液的汽液相平衡一、相组成表示法1．质量分率 iAA G G a ∑=该相的总质量一相中某组分质量可见：a <1， a A +a B …+ a N =1 2．摩尔分率 x A ，x B ， y A ，y B 3．两者关系 )/(/)/(/i i AA i i A A i A A M a M a M G M G n n x ∑=∑=∑=对两元溶液：B B A A AA A M a M a M a x ///+=BB A A AA A M x M x M x a +=二、溶液的蒸汽压与Raoult 定律1．蒸汽压：汽液相平衡是一种动态平衡纯溶液----在达到汽液动态平衡时，逸出的A 分子数=回到液相的A 分子数，此时汽相中A 的压强=该温度下A 的饱和蒸汽压0A P混合液（A 、B 互溶）----在达到平衡时，由于A 、B 分子间相互作用，使B p <0B P ， p A <0A P溶液存在三种分子间的作用力：AA f ，BB f ，AB f （1） 理想溶液：AB BB AA f f f ==显示无容积效应，无热效应如：苯-甲苯，甲醇-乙醇，烃类同系物溶液 （2）非理想溶液（实际溶液）；AB BB AA f f f ≠≠2．Roult 定律：实验证明，在一定温度下，理想溶液的汽相中，任一组分的分压等于：A A A P x p =， 00)1(B A B B B P x P x p -==00000)()1(B B A A B A A A B A P P P x P x P x p p P +-=-+=+=00BA B A P P P P x --=∴ 非理想溶液不符合Roult 定律，汽液平衡关系主要靠实验数据。
化工原理-6章蒸馏
1 yA 1 xA
y x 1 ( 1)x
——相平衡方程
当 α为已知时，可用相对挥发度表示了气液相平衡关系。
当 1 当 1
y=x, 即相平衡时气相的组成与液相的组成相同， 不能用蒸馏方法分离。
则y>x,α愈大，y比x大的愈多，组分A和B愈易分离。
三、双组分理想溶液的气液平衡相图
双组分理想溶液的汽液平衡关系用相图表示比较直观、 清晰，而且影响蒸馏的因素可在相图上直接反映出来。蒸馏 中常用的相图为恒压下的温度-组成（ t-x-y ）图和气相-液 相组成（ x-y ）图。
当生产任务要求将一定数量和组成的原料分离成指定组成 的产品时，精馏塔计算的内容有：出液和塔釜残液的流量、塔 板数、进料口位置、塔高、塔径等。
6.4.1 全塔物料衡算
1．全塔物料衡算
单位时间为基准
总物料衡算： qn,F=qn,D+qn,W 易挥发组分物料衡算：
qn,FxF=qn,DxD+qn,WxW qn,F、qn,D、qn,W——流量，kmol/h
二、蒸馏的分类
1、按蒸馏方法：简单蒸馏、平衡蒸馏(闪蒸)、精馏、特殊精馏。 2、按操作压力：常压；减压；加压。 3、按原料液组分数：双组分蒸馏和多组分蒸馏 4、按操作方式：间歇蒸馏和连续蒸馏。
三、蒸馏操作的特点
优点：* 适用面广，液体混合物和气体混合物均可 * 操作流程较简单，无需其他外加介质
缺点：* 能耗大
一、利用饱和蒸气压计算气液平衡关系
法国物理学家拉乌尔在1887年研究含有非挥发性溶质的 稀溶液的行为时发现的，可表述为：“在某一温度下，稀溶 液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数”。
PA PA0 xA ——拉乌尔定律
pA0——纯组分A在溶液温度下的饱和蒸气压，Pa； xA——溶液中组分A的摩尔分数；
y x 1 ( 1)x
——相平衡方程
当 α为已知时，可用相对挥发度表示了气液相平衡关系。
当 1 当 1
y=x, 即相平衡时气相的组成与液相的组成相同， 不能用蒸馏方法分离。
则y>x,α愈大，y比x大的愈多，组分A和B愈易分离。
三、双组分理想溶液的气液平衡相图
双组分理想溶液的汽液平衡关系用相图表示比较直观、 清晰，而且影响蒸馏的因素可在相图上直接反映出来。蒸馏 中常用的相图为恒压下的温度-组成（ t-x-y ）图和气相-液 相组成（ x-y ）图。
当生产任务要求将一定数量和组成的原料分离成指定组成 的产品时，精馏塔计算的内容有：出液和塔釜残液的流量、塔 板数、进料口位置、塔高、塔径等。
6.4.1 全塔物料衡算
1．全塔物料衡算
单位时间为基准
总物料衡算： qn,F=qn,D+qn,W 易挥发组分物料衡算：
qn,FxF=qn,DxD+qn,WxW qn,F、qn,D、qn,W——流量，kmol/h
二、蒸馏的分类
1、按蒸馏方法：简单蒸馏、平衡蒸馏(闪蒸)、精馏、特殊精馏。 2、按操作压力：常压；减压；加压。 3、按原料液组分数：双组分蒸馏和多组分蒸馏 4、按操作方式：间歇蒸馏和连续蒸馏。
三、蒸馏操作的特点
优点：* 适用面广，液体混合物和气体混合物均可 * 操作流程较简单，无需其他外加介质
缺点：* 能耗大
一、利用饱和蒸气压计算气液平衡关系
法国物理学家拉乌尔在1887年研究含有非挥发性溶质的 稀溶液的行为时发现的，可表述为：“在某一温度下，稀溶 液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数”。
PA PA0 xA ——拉乌尔定律
pA0——纯组分A在溶液温度下的饱和蒸气压，Pa； xA——溶液中组分A的摩尔分数；
第六章 蒸馏
• 6.3.4 进料热状况——q 线方程
提馏段操作线不易确定，但可以通过两条操作 线的交点（轨迹）来确定（两点一线） 精馏段操作线：V yn+1=L xn+
D
xD…………………………A 提馏段操作线： L’ xn =V’ ym+1+ W xw……………………B
则交点轨迹：（V’－V）y＝（L’－L）x－（DxD＋ WxW）… C y L' L x F x 由全塔物料衡算： F xF=D xD+W xw ，（C）式为 28
21
6.3 双组分连续精馏塔的计算
• 6.3.1 全塔物料衡算
V
总物料： F=D+W 易挥发组分： F xF=D xD+W xw
应用见P263例7－1
原料液
馏出液 L
D , xD , ID
F , xF , IF
L’
V’ 釜残液 W , xW ,22W I
6.3 双组分连续精馏塔的计算
• 6.3.2 恒摩尔流的假设
5
6.1 双组分溶液的气液相平衡 6.1.1 溶液的蒸汽压与拉乌尔定律
条件：双组分理想溶液
pA p xA
0 A
p B p xB p (1 x A )
0 B 0 B
双组分理想溶液的气液相平衡关系式：
P p xA 0 pA p
P： 系 统 的 总 压 强
0 B 0 B
p yA xA P
饱和液体 气液混合 物 饱和蒸汽
IF<IL
IF=IL
q>1
q=1
+
无穷大
IL<IF<IV
IF=IV
CH6 第六章 蒸馏、蒸发(浓缩)与干燥
中药药剂学
中药药剂学
3、薄膜蒸发 含义：使液体在蒸发时形成薄膜增加气化表面进行 蒸发的方法。 特点：
• 浓缩速度快，受热时间短； • 不受液体静压和过热影响，成分不易被破坏； • 能连续操作，可在常压或减压下进行； • 能回收溶剂 。
中药药剂学
进行方式： 1 、使液膜快速流过加热面进行蒸发。
药液变稠后易粘附在加热面上，加大热阻，影响 蒸发，故较少使用。 2 、使药液剧烈地腾产生大量泡沫。
负压抽出
中药药剂学
设备：喷雾器是关键组成部分。影响产品的 质量和能量消耗。 常用喷雾器：压力式喷雾器；气流式喷雾器； 离心式喷雾器。
中药药剂学
1）压力式喷雾器：较普遍。适用于粘性药液。动力 消耗量小。 由高压液泵将料液加压后通入喷嘴，喷嘴内有 螺旋室，料液在其中高速旋转后从出口的小孔处呈 雾状喷出。
中药药剂学
第六章 蒸馏、蒸发（浓 缩）与干燥
中药药剂学 第一节 蒸馏与蒸发 第二节 干燥
中药药剂学
第一节 蒸馏与蒸发(浓缩)
1、蒸馏的目的：在于分离，并获得易挥发的液体。 用途：一有机溶剂浸提药材浸提液的溶媒回收。
2、蒸发的目的：在于除去易挥发的液体，从而获 得浓缩的产物。 用途：药材浸提液的浓缩。
特点：适于浓缩药液、粘性液体，产品呈薄片状， 易于粉碎。
设备分单鼓式和双鼓式两种。
中药药剂学
中药药剂学
中药药剂学
（二）烘干法（气流干燥） 烘干法是将湿物料摊放在烘盘内，利用热的干
燥气流使湿物料水分气化进行干燥的方法。 物料静止，干燥速度较慢。
1）烘箱 适用于各类物料的干燥或干热灭菌。 将自然气流改为强制气流—装备鼓风装置,可获
厚度薄，传热系数高，设备体积小，蒸发强度大，浓 缩比高，物料受热时间短(约1s)，浓缩时不易起泡和 结垢．蒸发室便于拆洗等优点。 缺点：结构复杂．价格较高 。
化工原理 第六章 蒸馏(传质过程)
X=0.894 78.15℃
t
121.9℃
X=0.383
负偏差
x y
x y
y
y
x
x
19
挥发度与相对挥发度
挥发度：表示某种溶液易挥发的程度。 若为纯组分液体时，通常用其当时温度下饱和蒸 气压PA°来表示。 若为混合溶液时，各组分的挥发度，则用它在一 定温度下蒸气中的分压和与之平衡的液相中该组 分的 摩尔分数之比来表示， vA = pA / xA vB = pB / xB
演示
37
xn
xn 1 yn 1 yn
第四节 双组分连续精馏计算
38
物料衡算
F—原料(液)摩尔流量，kmol/h； D—馏出液摩尔流量，kmol/h； W—釜残液摩尔流量，kmol/h； 总物料衡算 易挥发组分的物料衡算
D xD F xF
F D W
D F ( xF xW ) xD xW
xn 1
n 1
yn xn yn 1
n
n 1
T-x(y) 图
t 假设蒸汽和液体充分接触，并在离 n 1 开第 n 层板时达到相平衡，则 yn 与 xn t n t n 1 平衡，且yn>yn+1，xn<xn-1。
这说明塔板主要起到了传质作用， 使蒸汽中易挥发组分的浓度增加， 同时也使液体中易挥发组分的浓度 减少。
t5 t4 t3 t2 t1
E D
C
B A
x（y）
温度-组成图（ t-x-y 图）
12
上述的两条曲线将tx-y图分成三个区域。
液相线以下的区域 代表未沸腾的液体, 称为液相区 气相线上方的区域 代表过热蒸气,称为 过热蒸气区； 二曲线包围的区域 表示气液同时存在, 称为气液共存区。
t
121.9℃
X=0.383
负偏差
x y
x y
y
y
x
x
19
挥发度与相对挥发度
挥发度：表示某种溶液易挥发的程度。 若为纯组分液体时，通常用其当时温度下饱和蒸 气压PA°来表示。 若为混合溶液时，各组分的挥发度，则用它在一 定温度下蒸气中的分压和与之平衡的液相中该组 分的 摩尔分数之比来表示， vA = pA / xA vB = pB / xB
演示
37
xn
xn 1 yn 1 yn
第四节 双组分连续精馏计算
38
物料衡算
F—原料(液)摩尔流量，kmol/h； D—馏出液摩尔流量，kmol/h； W—釜残液摩尔流量，kmol/h； 总物料衡算 易挥发组分的物料衡算
D xD F xF
F D W
D F ( xF xW ) xD xW
xn 1
n 1
yn xn yn 1
n
n 1
T-x(y) 图
t 假设蒸汽和液体充分接触，并在离 n 1 开第 n 层板时达到相平衡，则 yn 与 xn t n t n 1 平衡，且yn>yn+1，xn<xn-1。
这说明塔板主要起到了传质作用， 使蒸汽中易挥发组分的浓度增加， 同时也使液体中易挥发组分的浓度 减少。
t5 t4 t3 t2 t1
E D
C
B A
x（y）
温度-组成图（ t-x-y 图）
12
上述的两条曲线将tx-y图分成三个区域。
液相线以下的区域 代表未沸腾的液体, 称为液相区 气相线上方的区域 代表过热蒸气,称为 过热蒸气区； 二曲线包围的区域 表示气液同时存在, 称为气液共存区。
第六章石油蒸馏过程
21
3、平衡气化曲线
• 在实验室平衡气化设备中，将油品加热气 化，使气液两相在恒定的压力和温度下接 触一段足够长的时间后迅即分离，即可测 得油品在该条件下的平衡气化分率 • 在恒压下选择几个合适的温度（一般至少 要五个）进行试验，就可以得到恒压下平 衡气化率与温度的关系 • 根据平衡气化曲线，可以确定油品在不同 气化率时的温度、泡点温度、露点温度等
轻重燃料润滑油馏分?减压系统的流程比燃料型的复杂减压一般设45个侧线且每个侧线均设汽提塔?减压炉管内的最高油温不超过39529二气化段数?在原油蒸馏流程中原油经历的加热气化次数称为气化段数?气化段数和流程中的精馏塔数是直接相关的1一段气化一段气化?只有一个常压蒸馏只有一个常压蒸馏302两段气化?常减压蒸馏就是两段气化流程中有常压塔和减压塔原油常减压蒸馏原理流程原油常减压蒸馏原理流程313三段气化?在此流程中在常压塔前再设置一个初馏塔三段气化常减压蒸馏工艺流程三段气化常减压蒸馏工艺流程323三段气化?采用初馏塔的依据主要与原油性质有关轻馏分含量多脱水脱盐效果差原油硫含量高增加蒸馏操作的灵活性?问题流程复杂投资增加常压炉的温度需要提高33第四节精馏塔的工艺特征?精馏的基本原理不仅适用于二元或多元系精馏过程而且也同样适用于石油精馏过程但石油精馏有其明显的特点?石油是烃类和非烃类的复杂混合物石油精馏是典型的复杂系精馏石油精馏对分馏精确度的要求一般不如化工产品的精馏要求高?炼油工业是大规模生产的工业其大的处理量会反映到石油精馏在工艺设备成本安全等方面的要求34一常压精馏塔的工艺特征?1复合塔原油通过常压蒸馏要切割成汽油煤油轻柴油重柴油和常压重油等四五种产品按照一般的多元精馏办法需要有n1个精馏塔才能把原料分割成n个产品石油精馏中各种产品本身也还是一种复杂混合物它们之间的分离精确度并不要求很高两种产品之间需要的塔板数并不多351复合塔为了节省投资降低能耗和占地面积通常把几个塔合成一个塔复合塔复合塔的分离精度不是很高原油原油重油重油常压整理排列方案常压整理排列方案362汽提塔和汽提段?在复合塔内在汽油煤油柴油等产品之间只有精馏段而没有提馏段侧线产品中必然会含有相当数量的轻馏分不仅影响侧线产品的质量而且降低了较轻馏分的收率?为此在常压塔的外侧为侧线产品设汽提塔在汽提塔底部吹入少量过热水蒸汽以降低侧线产品的油气分压使混入产品中的较轻馏分气化而返回常压塔?侧线汽提用的过热水蒸汽量通常为例线产品的23372汽提塔和汽提段?常压塔进料气化段中未气化的油料流向塔底这部分油料中还含有相当多的350的轻馏分?在进料段以下也要有汽提段在塔底吹入过热水蒸汽以使其中的轻馏分气化后返回精馏段以达到提高常压塔拔出率和减轻减压塔负荷的目的?塔底吹入的过热水蒸汽的质量分数一般为24?常压塔不是一个完全精馏塔它不具备真正的提馏段383全塔热平衡?由于常压塔塔
石油炼制工程第6章-石油蒸馏过程
恩氏蒸馏（简单蒸馏） 实沸点蒸馏（间歇精馏） 平衡汽化（闪蒸）
6.2 石油体系的表征及其馏分的气-液平衡
恩氏蒸馏（ASTM D86）曲线
6.2 石油体系的表征及其馏分的气-液平衡
实沸点（TBP）蒸馏曲线
6.2 石油体系的表征及其馏分的气-液平衡
平衡汽化（EFV）曲线
三种蒸馏曲线的比较
恩氏蒸馏：表征油品质量（馏程） 实沸点蒸馏：原油评价 平衡汽化：确定汽化率
焦点压力=2.72＋0.78=3.5（MPa）
在P-T-e相图坐标纸上标出焦点和常压平衡汽化的 各点，联成一组直线，得P-T-e相图，见图6-21。 由图得220kPa平衡汽化数据： 汽化%V 10 30 50 70
温度℃
356
448
515
600
4、不同压力下平衡汽化曲线的换算
（2）常压与减压平衡汽化曲线换算
石 油 炼 制 工 程
主讲教师：刘英杰
石油化工学院
1
第六章
石油蒸馏过程
原油预处理
石油体系的表征及其馏分的气-液平衡
原油蒸馏塔的操作特征 常减压蒸馏塔的流程 原油精馏塔工艺计算 其他石油蒸馏塔
6.1 原油预处理 必要性：原油中含有杂质
少量泥沙、铁锈等固体杂质。
含水（油田伴生水、开采过程中注水）
馏出%V 0
10
30
50 287.9
70
90
100
-5 温度℃
-11
-3.8
+4.5
+6.2
+3.2
268.1 273.1 284.1 287.9 292.4 298.6 301.8
1、常压蒸馏曲线的相互换算
3）将1）得到的实沸点蒸馏曲线换算为平衡汽化曲线 。。。。。。
6.2 石油体系的表征及其馏分的气-液平衡
恩氏蒸馏（ASTM D86）曲线
6.2 石油体系的表征及其馏分的气-液平衡
实沸点（TBP）蒸馏曲线
6.2 石油体系的表征及其馏分的气-液平衡
平衡汽化（EFV）曲线
三种蒸馏曲线的比较
恩氏蒸馏：表征油品质量（馏程） 实沸点蒸馏：原油评价 平衡汽化：确定汽化率
焦点压力=2.72＋0.78=3.5（MPa）
在P-T-e相图坐标纸上标出焦点和常压平衡汽化的 各点，联成一组直线，得P-T-e相图，见图6-21。 由图得220kPa平衡汽化数据： 汽化%V 10 30 50 70
温度℃
356
448
515
600
4、不同压力下平衡汽化曲线的换算
（2）常压与减压平衡汽化曲线换算
石 油 炼 制 工 程
主讲教师：刘英杰
石油化工学院
1
第六章
石油蒸馏过程
原油预处理
石油体系的表征及其馏分的气-液平衡
原油蒸馏塔的操作特征 常减压蒸馏塔的流程 原油精馏塔工艺计算 其他石油蒸馏塔
6.1 原油预处理 必要性：原油中含有杂质
少量泥沙、铁锈等固体杂质。
含水（油田伴生水、开采过程中注水）
馏出%V 0
10
30
50 287.9
70
90
100
-5 温度℃
-11
-3.8
+4.5
+6.2
+3.2
268.1 273.1 284.1 287.9 292.4 298.6 301.8
1、常压蒸馏曲线的相互换算
3）将1）得到的实沸点蒸馏曲线换算为平衡汽化曲线 。。。。。。
第六章酒精蒸馏原理及设备
2
图2—6—3 乙醇—水的气—液平衡y-x图
图中曲线表示在一定外压下乙醇蒸汽的 组成y和与之相平衡的液相组成x之间的 关系(均为摩尔分数)。 图中平衡曲线与对角线相交于M点，此 点即恒沸点。在此点，y＝x，即蒸汽中 的酒精含量和与之相平衡的液相中的酒 精含量相等(y＝x=0.894)。
二、相对挥发度和相平衡方程
当酒精—水溶液的浓度为x＝0．894(摩尔 ％)或酒精含量为95.57％(质量分数)或97.3 ％(体积分数)时（即M点），它将在一恒 定的温度下沸腾，此时所产生的蒸汽中酒 精含量与原液相同，即y=x=0.894。 M点称为恒沸点，温度是78.15℃。这个 沸点较纯酒精的沸点78.3℃，水的沸点 100℃都低。故称之为最低恒沸点。 具有恒沸点的酒精—水溶液不可能用普通 的常压蒸馏方法得到无水酒精。
四、酒精精馏原理
发酵成熟醪经蒸馏后所获得的粗酒精，杂 质较多。为了除去粗酒精中的杂质，进一 步提高酒精含量，利用气液两相的互相接 触、反复进行部分汽化和部分冷凝，使粗 酒精分离成高浓度的纯净酒精。这一过程 的实质是利用传质和传热原理，是使其多 次汽化和多次冷凝的简单蒸馏过程的集合 A / xA p B / xB =
,
yA xB xA yB
y/x
（1 - y）/ （1 – x）
表2—6—1列出了酒精—水溶液的相对挥 发度的部分数据。 从此表可以看出： ⑴酒精—水溶液的相对挥发度α>1，表示 酒精较水容易挥发。 ⑵在酒精浓度较低时，α值较大，即表示容 易分离； ⑶当酒精浓度· 较高时，α值变小，则较难 分离。
第六章
酒精蒸馏原理及设备
蒸馏分离提纯操作，主要是指将某些 液相和液相的混合物分离开，或将其 某组分再进行提纯的化工单元操作。 生物工程中采用蒸馏方法提取或提纯 的主要有白酒、酒精、甘油、丙酮、 丁醇等工业产品，以及某些萃取过程 中的溶剂回收。 本章主要讨论酒精的蒸馏和提纯。
第六章蒸馏
第六章蒸馏
简单蒸馏的计算（3）
略去高阶无穷小，分离变量得
dW dx W yx
确定边界条件，积分得
ln W1 x1 dx W2 x2 y x 第六章蒸馏
①理想溶液
理想溶液相平衡关系可写为
将y表达式代入后积分得
y x 1 ( 1)x
lnW W 1 21 1lnx x1 2((1 1 x x2 1))ln1 1 x x1 2
第六章蒸馏
理想溶液的气液相平衡（2）
式 压中，： Pa；PA, PB —— 溶液上方A和B两组分的平衡分
PPAao；,PBo —— 同温度下，纯组分A和B的饱和蒸汽压，
xA ,xB —— 混合液组分A和B的摩尔分率。 理想物系气相服从道尔顿分压定律，即总压等于各
组分分压之和。
对双组分物系：
成分别为x、y（摩尔分率），经过时间dτ后，液相量
减为 (W-dW，) 组成降为 ( x -d x )，则残液中所含
易挥发组分的量为
(W-dW)(x-dx)
，而蒸出的易挥发
组分的量为 y d，W根据物料衡算：
W x = (W -d W )(x -d x ) y d W
即
0 = (y -x )d W W d x d W d x
度不同，α也会有所变化，因此对于整个精馏
塔，一般采用相对挥发度的平均值，即平均
相对挥发度来表示,以符号αm表示。即：
（6-13）
式中：α顶——塔顶的相对挥发度；
α釜——塔m釜的相顶对挥釜 发度。
第六章蒸馏
6.2.5非理想溶液的汽液相平衡
在工业生产中，理想溶液很少，原因在于同 种分子间的作用力与异种分子间的作用力不 同，因偏差有正有负，故将溶液分为对拉乌 尔定律具有正偏差的溶液和具有负偏差的溶 液。
蒸馏
本节重点：精馏原理及回流的作用
一、简单蒸馏与平衡蒸馏 1、简单蒸馏 2、平衡蒸馏（闪蒸）
特点：简单蒸馏和平衡蒸馏——
一次部分汽化
二、精馏原理
精馏——多次部分汽化与多次部分冷凝
一次汽化与一
次冷凝的t-y-x图
y3
y 2
B
x x2 x1 3
tF
2 x3 x
y3
A
x1 x2
对角线
y=x 为辅助曲线
y-x曲线上各点具有不同
的温度；
平衡线离对角线越远，挥 发性差异越大，物系越易分 离。 0 即：在一定压力下，给出一个物质A在液相 pA yA x A 浓度x,其在饱和状态时（温度），则A在汽 p总 相中的浓度y?
上次课内容
蒸馏的概念：蒸馏、精馏、轻（重）组分，简 单蒸馏、平衡蒸馏，二组分蒸馏，常压蒸馏等 纯组分的饱和蒸汽压 （平衡时） 理想液体液体混合物平衡时上方蒸汽压（拉乌 尔定律） pA=pA0·A x t-y-x图（两条线，三个区域） 温度上升及下降时变化 0 0 0 p pB p A p pB t-y-x x xA 0 0 y p A pB 0 0 p p A pB x 汽液平衡关系式 y 1 ( 1) x
两式相减
Vy Lx Dx D
——两操作线的原始方程
(V V ) y ( L L) x ( DxD WxW )
而我们知
DxD WxW FxF
整理后得：
( L L qF )
'
(V ' V (q 1) F )
——q线方程 例7－3p269
上次课内容
y 1 y
一、简单蒸馏与平衡蒸馏 1、简单蒸馏 2、平衡蒸馏（闪蒸）
特点：简单蒸馏和平衡蒸馏——
一次部分汽化
二、精馏原理
精馏——多次部分汽化与多次部分冷凝
一次汽化与一
次冷凝的t-y-x图
y3
y 2
B
x x2 x1 3
tF
2 x3 x
y3
A
x1 x2
对角线
y=x 为辅助曲线
y-x曲线上各点具有不同
的温度；
平衡线离对角线越远，挥 发性差异越大，物系越易分 离。 0 即：在一定压力下，给出一个物质A在液相 pA yA x A 浓度x,其在饱和状态时（温度），则A在汽 p总 相中的浓度y?
上次课内容
蒸馏的概念：蒸馏、精馏、轻（重）组分，简 单蒸馏、平衡蒸馏，二组分蒸馏，常压蒸馏等 纯组分的饱和蒸汽压 （平衡时） 理想液体液体混合物平衡时上方蒸汽压（拉乌 尔定律） pA=pA0·A x t-y-x图（两条线，三个区域） 温度上升及下降时变化 0 0 0 p pB p A p pB t-y-x x xA 0 0 y p A pB 0 0 p p A pB x 汽液平衡关系式 y 1 ( 1) x
两式相减
Vy Lx Dx D
——两操作线的原始方程
(V V ) y ( L L) x ( DxD WxW )
而我们知
DxD WxW FxF
整理后得：
( L L qF )
'
(V ' V (q 1) F )
——q线方程 例7－3p269
上次课内容
y 1 y
第六章酒精蒸馏设备
K′0.58
6.1.3杂质的分类及意义
82年以前分为三类:
头级杂质
中级杂质 尾级杂质 比乙醇易挥发的杂质称头级杂质； 挥发能力与乙醇接近的杂质称为中级杂质； 比乙醇难挥发的杂质称为尾级杂质。
82年以后分为四类：
头级杂质
中级杂质
尾级杂质 端级杂质
头级杂质：
精馏系数K′始终＞1的为头级杂质，如
6.1.2酒精蒸馏杂质的概念及分离原理
杂质概念
在高纯度酒精蒸馏中，乙醇以外的物质统 称为杂质。杂质可分为挥发性杂质和不挥发性杂 质，挥发性杂质又可分为大量的挥发性杂质和少 量的挥发性杂质。
蒸馏分离原理
蒸馏是挥发性物质之间的分离，分离原理是利用 各组分挥发能力之间的差异。
化工原理，用挥发度表示挥发能力，用相对挥发
排醛
7 4 发酵液
3
5
6
次酒精
2 水 9 9 10 蒸气 10 废液 淡酒精 醪池 8 杂醇油
成品酒精
1
蒸气
蒸馏余水
1、粗馏塔；2、精馏塔；3、预热器；4、5、6、7冷凝器；8、成品冷却器； 9、杂醇油分离器；10、排糟器；
高级醇在精馏塔板层上的分布
塔板层数
酒头 14 13 12 产品 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
B
C D E
玉米
木薯 薯干 木薯
95.9
357.4 390.3 74.1
33.5
10.4 19.3 2.8
4.6
0.8 未检出 未检出
1.7
未检出 未检出 未检出
6.2
两塔蒸馏流程
酒精蒸馏流程
两塔三段蒸馏流程（强制回流）
三塔蒸馏流程
石油炼制概论6-蒸馏过程
原油常减压蒸馏原理流程
常压塔顶生产：重整原料，汽油组分，石脑油。
减二，三线生产 ：生产催化原料----蜡油。 减压塔底生产：渣油。
2、三段汽化 在此流程中，在常压塔前再设置一个初馏塔（也叫 预汽化塔）。 （1）流程
（2）采用初馏塔的依据－主要与原油性质有关 a. 原油的含砷量 b. 轻馏分含量 c. 脱水脱盐效果 d. 原油硫含量 e. 增加蒸馏操作的灵活性 （3）问题 流程复杂，投资增加，常压炉的温度要提高。
原油脱水脱盐的要求： 含盐量<5毫克/升 含水量0.1～0.2％
I、原油脱水脱盐的原理
原油中的盐大多溶于水中，所以脱水脱盐同时进行。 1、油水两相的自由沉降分离 符合斯托克定律：
d (ρ1 − ρ 2 ) u = g 18νρ2
2
提高温度，促进水滴的凝结。
2、原油的乳状液性质 原油一般是油包水型的乳状液，即水相以微滴形式分 散于连续的油相中，并为原油中所含的天然乳化剂（环烷 酸、胶质和沥青质）所稳定。 影响原油乳状液稳定性的因素： （1）乳化剂的性质和数量； （2）原油的粘度；
第六章 石油蒸馏过程
三、 精馏塔的工艺特征
精馏的基本原理不仅适用于二元或多元系精馏过程， 而且也同样适用于石油精馏过程，但石油精馏有其明显的 特点，即： （1）石油是烃类和非烃类的复杂混合物，石油精馏是 典型的复杂系精馏，石油精馏对分馏精确度的要求一般不 如化工产品的精馏要求高。
（2）炼油工业是大规模生产的工业，其大的处理量会 反映到石油精馏在工艺、设备、成本、安全等方面的要求。
原油 电脱盐 闪蒸塔 常压炉
重整原料 常 压 塔 轻柴油 减 压 炉 减 压 塔
催化料
焦化料
一、原油的预处理
第六章蒸馏设备
第六章蒸馏设备
酒精-水混合液的相平衡
在一定温度下，液体与其蒸气可形成相平衡，此时 的蒸气为该液体的饱和蒸汽，纯的酒精和水的混 合液的相平衡中，具有酒精蒸气和水的蒸气两种 饱和蒸汽，各自具有一定的饱和蒸汽压，蒸汽压 的大小随温度的升高而增加。两种蒸汽共存并相 互影响，液面上的总蒸汽压等于酒精与水两者的 蒸汽压之和。
冷凝器condenser
塔顶产品, xD Overhead product 液相回流 Liquid reflux
精馏段 Rectifying section
提馏段 Stripping section 汽相回流 Vapor reflux
再沸器 Reboiler 塔底产品, xW Bottoms product
lg（1+ x 0（K qm,D 1))
n' m.L
式中：X0-上限酒精浓度，X0=0.2%（摩尔分数） Xw- 下限酒精浓度（即酒槽中允许的残留酒精浓度）一般为0.004% K为酒精挥发系数 qm，D为加热蒸汽量，Kg/h qm,L为溢流量，Kg/h
由于溢流液中的酒精浓度很低（x<0.2%)可视为水。故公式中的qm，D和qm,L可 同时用Kg/h代替。此时溢流量可按下式计算： qm,L=δqm,F
理想混合溶液液体与蒸汽间的平衡关系满足 拉乌尔定律，即在一定的温度下，混合液 面生蒸汽总压P=PA+PB,且任一组分的分 压等于此纯组分在该温度下的饱和蒸汽压 乘以其在溶液中的摩尔分数：
酒精和水分子间的吸引力比酒精和酒精分子间的吸引力 小，此时诸分子所受的吸引力比之在个纯组分中所受的 吸引力小，因此，分子容易汽化，液面上各组分的蒸汽 分压比理想溶液大。所以酒精和水的混合溶液对拉乌尔 定律具有偏差。
2 S（SD）形塔板
酒精-水混合液的相平衡
在一定温度下，液体与其蒸气可形成相平衡，此时 的蒸气为该液体的饱和蒸汽，纯的酒精和水的混 合液的相平衡中，具有酒精蒸气和水的蒸气两种 饱和蒸汽，各自具有一定的饱和蒸汽压，蒸汽压 的大小随温度的升高而增加。两种蒸汽共存并相 互影响，液面上的总蒸汽压等于酒精与水两者的 蒸汽压之和。
冷凝器condenser
塔顶产品, xD Overhead product 液相回流 Liquid reflux
精馏段 Rectifying section
提馏段 Stripping section 汽相回流 Vapor reflux
再沸器 Reboiler 塔底产品, xW Bottoms product
lg（1+ x 0（K qm,D 1))
n' m.L
式中：X0-上限酒精浓度，X0=0.2%（摩尔分数） Xw- 下限酒精浓度（即酒槽中允许的残留酒精浓度）一般为0.004% K为酒精挥发系数 qm，D为加热蒸汽量，Kg/h qm,L为溢流量，Kg/h
由于溢流液中的酒精浓度很低（x<0.2%)可视为水。故公式中的qm，D和qm,L可 同时用Kg/h代替。此时溢流量可按下式计算： qm,L=δqm,F
理想混合溶液液体与蒸汽间的平衡关系满足 拉乌尔定律，即在一定的温度下，混合液 面生蒸汽总压P=PA+PB,且任一组分的分 压等于此纯组分在该温度下的饱和蒸汽压 乘以其在溶液中的摩尔分数：
酒精和水分子间的吸引力比酒精和酒精分子间的吸引力 小，此时诸分子所受的吸引力比之在个纯组分中所受的 吸引力小，因此，分子容易汽化，液面上各组分的蒸汽 分压比理想溶液大。所以酒精和水的混合溶液对拉乌尔 定律具有偏差。
2 S（SD）形塔板
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设计目标： 1）根据分离任务，确定产品流量 D，W；
D, xD F, q, xF
2）选择操作条件R、进料状态；
乙醇
78.3℃
水
100℃
乙醇-水恒沸物
78.15℃
19
（二）对拉乌尔溶液有负偏差的溶液
（1）无恒沸点溶液 如氯仿-苯溶液 pA<pA理， pB<pB理，介于pao、pBo 之间。
（2）有最高恒沸点的溶液 如硝酸-水溶液
20
第二节 蒸馏与精馏原理
一、简单蒸馏与平衡蒸馏
二、精馏原理
21
（一）简单蒸馏
N ET NT
ET 代表了全塔各层塔板的平均效率，其值恒小于 1.0 。一般 由实验确定或用经验公式计算。 对一定结构形式的板式塔，由分离任务和工艺条件确定出理 论板数后，若已知一定操作条件下的全塔效率，便可求得实 际板数。
30
（三）回流作用 连续精馏的充分必要条件： 最上要有高纯度易挥发组分的液相：液相回流 最下要有高纯度难挥发组分的气相：气相回流(上升蒸气) 问题：1. 精馏过程的能耗在何处？ 2. 无液相回流，分离结果如何？
简单蒸馏也称微分蒸馏，为间歇 非稳态操作（unsteady batch operation）。 加入蒸馏釜的原料液持续吸热沸 腾汽化，产生的蒸汽由釜顶连续 引入冷凝器得馏出液产品。
冷凝器
y
原料液
蒸气
x xD1 xD2 xD3
特点：釜内任一时刻的汽、液两相组成互成平衡。蒸馏过 程中系统的温度和汽、液相组成均随时间改变。间 歇、非定态，R=0
D, yD, te
原料液
F, xF, tF
加 热 器
t0
减 压 阀
塔顶产品
y
A
Q
闪 蒸 x 罐
A
塔底产品
W, xW, te
特点：可连续； 定态； 单级。
23
二、精馏原理 （一）精馏塔内气液两相的流动、传热与传质
精馏原理：多次部分冷
凝、多次部分汽化、液
相回流及上升蒸气。 进料板 精馏段 提馏段 塔顶冷凝器 塔低再沸器
第六章 蒸馏 第一节 双组分溶液的气液相平衡 第二节 蒸馏与精馏原理 第三节 双组分连续精馏的计算与分析 第四节 间歇精馏 第五节 恒沸精馏与萃取精馏 第六节 板式塔
1
蒸馏在化工生产中的应用 • 分离多组分混合物； 目的： • 某一组分的提纯；
• 有用组分的回收。
广泛性： • 液体混合物；
• 气体混合物；
y n y n1
x n x n 1
yn与xn 相平衡
理论级：离开该级的气液两相组成相平衡。
27
理论板和板效率（Ideal plate and plate efficiency）
理论板的概念（Concept of ideal plate） (1) 汽、液两相在板上充分接触混合，塔板上不存在温度差 和浓度差； (2) 离开塔板的汽、液两相达平衡，即离开理论板的两相温 度相等，组成互成平衡。 表达理论板上传递过程特征的温度和汽、液组成可直接由相 平衡关系描述，如 t-x(y) 相图、泡点方程或露点方程。 实际塔板上气液两相难以达到平衡，且传递过程与物系的性 质、操作条件以及塔板结构和安装状况等因素有关，很难用 简单地确定离开实际塔板的汽、液两相温度和组成关系。
24
精馏原理
精馏段：汽相中的重组分向 液相（回流液）传递，而液 相中的轻组分向汽相传递， 从而完成上升蒸气的精制。
冷凝器condenser
塔顶产品, xD Overhead product
液相回流 Liquid reflux 精馏段 Rectifying section
提馏段：下降液体（包括回 流液和料液中的液体部分） 中的轻组分向汽相（回流） 传递，而汽相中的重组分向 液相传递，从而完成下降液 体重组分的提浓。
即：液相量L1=汽相量L2
量 浓度差
12
•x~y线上各点温度不同；
•对角线y=x为辅助曲线，y>x ， 平衡线在对角线之上； •平衡线离对角线越远，
挥发性差异越大，物系越
易分离。
13
压力对t~xA（yA）图及x~y图的影响
压力增加，平衡线靠近对角线，分离难度大
14
（三） 相对挥发度与理想溶液的y－x关系 1. 挥发度
• 固体混合物。ห้องสมุดไป่ตู้
2
3
蒸馏过程的分离依据
蒸馏分离操作：利用液体混合物中各组分（component） 挥发性（volatility）的差异，以热能为媒介使其部分汽化， 从而在汽相富集轻组分，液相富集重组分，使液体混合物得 以分离的方法。
蒸馏过程
液体混合物 部分汽化
加热
汽相：yA, yB 冷凝 液相
液相：xA, xB
二、 理想溶液气液相平衡
（一）理想溶液t ~y ~ x关系式 理想液体 理想气体
pA p A xA
1 x A pB pB xB pB
0 0 0 p p A pB p 0 x p x p x p A A B B A A B (1 x A )
10
7
一、溶液的蒸气压与拉乌尔定律 密闭容器内，一定温度，纯组分液体的气液 两相达到平衡状态，饱和状态。蒸汽为饱和蒸汽， 其压力为饱和蒸汽压（蒸气压）。 Antoine方程：
B lgp A tC
0
po—纯组分液体的饱和蒸汽压，kPa A、B、C—组分常数
8
理想溶液与拉乌尔定律
理想溶液：微观 ：fAB= fAA= fBB；
yn-1 xn-2
n-1
yn n yn+1 xn n+1 yn+2 xn+1 xn-1
tn-1
tn
yn-1
xn+1
tn+1
板式塔内相邻几块板的温度、组成的关系为
tn1 tn tn 1 xn 1 xn xn1 yn1 yn yn1
t n 1 t n 1
x n1与y n1不平衡
易挥发组分(或轻组分): 挥发性高的组分，以A表示； 难挥发组分(或重组分): 挥发性低的组分，以B表示。
4
必有： yA > xA, yB < xB
即：
yA xA y B xB
蒸馏过程的分类方法 简单蒸馏 按蒸馏方式： 平衡蒸馏 精馏 特殊精馏
5
按物系的组分数
双组分蒸馏
多组分蒸馏
常压蒸馏 按操作压力： 加压蒸馏 减压（真空）蒸馏 按操作方式： 间歇蒸馏 连续蒸馏
3. 无气相回流，分离结果如何？
31
第三节 双组分连续精馏的计算与分析
一、 二、 三、 四、 五、 六、 七、 八、 全塔物料衡算 恒摩尔流量的假定 进料热状态参数q 操作线方程与q线方程 理论板数的计算 回流比与进料热状态对精馏的影响 塔顶回流比的选择 理论板数的捷算法计算
32
九、 精馏塔的操作计算
22
（二）平衡蒸馏
平衡蒸馏是液体的一次部分汽化或蒸汽的一次部分冷凝的蒸 馏操作。 闪蒸操作流程：一定组成的 液体物料被加热后经节流阀 减压进入闪蒸室。液体因沸 点下降变为过热而骤然汽化 ，汽化耗热使得液体温度下 降，汽、液两相温度趋于一 致，两相组成趋于平衡。由 闪蒸室塔顶和塔底引出的汽 、液两相即为闪蒸产品。
按分离难易：
普通蒸馏 特殊蒸馏
6
第一节
双组分溶液的气液相平衡
一、溶液的蒸气压与拉乌尔定律 二、理想溶液气液相平衡 三、非理想溶液气液相平衡 根据相律 (phase rule) ，双组分两相物系自由度 (degrees of freedom)为 2，即相平衡时，在温度、压强和汽、液两相组 成四个变量中，只有两个独立变量。 若物系的温度、压强一定，汽、液两相的组成就一定；若压 强和任一相的组成一定，则物系的温度和另一相组成将被唯 一确定。
x y 1 ( 1) x
——相平衡方程
讨论:
• α 的物理意义：汽相中两组分组成之比是液相中两
组分组成 之比的倍数。 • 其值标志着分离的难易程度。
17
理想物系的 x-y 相图：
说明： （1）相平衡曲线必落在对角 1 线的上方； （2） 越远离1，也就愈 有利于蒸馏操作。
----越大，相平衡曲线偏 离对角线愈远，表示达到汽 液相平衡时汽、液两相组成 的差异愈大。 • 若α =1，则普通蒸馏方式将 无法分离此混合物。 • α <1, 则重新定义轻组分与 重组分，使α >1。 • 平均相对挥发度αm：
x y 1 ( 1) x
大 小
y
y
y x
x
0
x y 理想物系的 y-x 相图
x
1
m 顶 釜
三、 非理想溶液气液相平衡 （一）对拉乌尔定律有正偏差的溶液 （1）无恒沸点的溶液 如甲醇-水溶液 pA>pA理， pB>pB理，介于pAo、pBo 之间。
（2）有最低恒沸点的溶液 如乙醇-水
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板效率（Plate efficiency） 塔板效率（板效率）表征的是实际塔板的分离效果接近理论 板的程度。单板效率与全塔板效率是常用的两种表示方法。 单板效率 Em 又称默弗里（Murphree）板效率，可用气相单 板效率 EmV 或液相单板效率 EmL 表示，其定义分别为
EmV EmL yn yn 1 * yn yn 1 xn 1 xn * xn 1 xn
精馏与简单蒸馏的区别：汽 相和液相的部分回流。也是 精馏操作的基本条件。
料液, xF Feed
提馏段 Stripping section
汽相回流 Vapor reflux 再沸器 Reboiler 塔底产品, xW Bottoms product 25