提馏段操作线方程

图1 理论塔板上两相组成示意图
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一、部分回流操作时物料衡算的前提
1.部分回流操作时物料衡算满足的前提条件 （1）塔顶为全凝器 ，即y1= xD； （2）塔釜为间接蒸汽加热； （3）恒摩尔流假定，包括恒摩尔气流和恒摩尔溢流。
一、部分回流操作时物料衡算的前提
2.恒摩尔流假定 （1）恒摩尔气流 在精馏段与提馏段内，每层塔板上升蒸汽的摩尔
回答——如图4所示，采用两点法，
精馏段操作线经过对角线上的点a
（ （0，
x D ）及 ， x D y轴上的截距点b
xD R 1
），则直线ab即为精
图4 精馏塔的操作线
馏段操作线。
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三、提馏段操作线方程
1.方程形式 如图3所示，按虚线范围(包括提馏段第 m层板以下塔板及再沸器)作物料衡算， 以单位时间为基础。 总物料衡算： L’ = V’ + W 易挥发组分衡算： L’x’m = V’y’m+1+WxW 整理得提馏段操作线方程如下：
3.恒摩尔流，包括恒摩尔气流和恒摩尔溢流①恒摩尔气流 在精馏
段与提馏段内，每层塔板上升蒸汽的摩尔流量都是相等的，但精 馏段与提馏段上升的蒸汽量不一定相等；②恒摩尔溢流 在精馏段
与提馏段内，每层塔板下降液体的摩尔流量都是相等的，但精馏
段与提馏段下降液体量不一定相等;
〖课堂小结 〗
4.精馏段操作线方程通过对精馏塔的精馏段进行物料衡算得到，表 示在一定操作条件下精馏段内的操作关系，即精馏段内自任意第n 块板下降液相组成xn与其相邻的下一（即n+1）块塔板上升蒸汽组 成yn+1之间的关系，该操作线为一直线，即
W 直线cg即为提馏段操作线。Wx '
xW
， ）
x xW W ），则
L W
xW
图4 精馏塔的操作线
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三、提馏段操作线方程
2.方程的讨论
由图4可看出，点c与点g离得很近，使 作图不易准确，故通常采用找出精馏段 操作线与提馏段操作线的交点d。将点c 与点d连接而得提馏段操作线。 问题10 部分回流操作时物料衡算的目 的是什么？ 回答——确定精馏塔内的操作线方程， 进而根据其它精馏操作生产数据确定理 论板层数。
图4 精馏塔的操作线
〖课堂巩固 〗
练习1 一连续精馏塔中分离苯—甲苯的混合液。泡点进料，原料液
含苯的摩尔分数为0.5，要求残液中苯的摩尔分数不超过0.05，馏出
液中苯的摩尔分数不低于0.98。进入塔顶分凝器中的蒸气量为
200kmol/h，馏出液量为50 kmol/h。求精馏段操作线方程？
〖课堂小结 〗
一、部分回流操作时物料衡算的前提
（2）恒摩尔溢流 在精馏段与提馏段内，每层塔板下降液体的摩尔 流量都是相等的，但精馏段与提馏段下降液体量不一定相等。即： 精馏段：L1=L2=L3=…＝L=常数 mol/s 表示精馏段内从第一板到第n 板的下降液体量都相等。
提馏段： L1‘=L2‘=L3’=…＝L’ =常数mol/s 表示提馏段内从第一板到
〖作业布置 〗
1.单项选择 (1)正常操作的双组分精馏塔，塔内某截面上升气相组成yn+1和下降 液相组成xn的关系是 。选择( ) D.不能确定 。选择( ) A. yn+1>xn B. yn+1<xn C. yn+1=xn
(2)精馏过程的操作线为直线，主要基于
A.塔顶泡点回流
2.判断
B.恒摩尔流假定
R x yn 1 xn D R 1 R 1
；
5.提馏段操作线方程通过对精馏塔的提馏段进行物料衡算得到，表
示在一定操作条件下提馏段内的操作关系，其操作关系与精馏段相
似，该操作线亦为一直线，即
' ym 1
L' W ' xm xW L'W L'W
；
6.部分回流操作时物料衡算为确定精馏塔的理论板层数提供了一定 的数据。
流量都是相等的，但精馏段与提馏段上升的蒸汽量不一定相等。即：
精馏段：
=常数mol/s 表示精馏段内
V 1 V 2 V3 V n V 从第一板到第n 板的上升蒸汽量都相等。
提馏段：
=常数mol/s 表示提馏段内
' ' ' ' V板的上升蒸汽量都相等。 V V V 从第一板到第n 1 2 3 n V
问题8 提馏段操作线是什么曲线？
－
WxW L' W
L' 回答——该操作线为一直线，直线的斜率是 L' W
，截距是
。
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三、提馏段操作线方程
2.Байду номын сангаас程的讨论
问题9 如何在x-y图上画出提馏段操作线？
回答——如图4所示，采用两点法，提馏 段操作线经过对角线上的点c（ 及y轴上的截距点g（0，－
二、精馏段操作线方程
1.方程形式
如图2所示，对虚线范围（包括精馏段
的第n十1层板以上塔段及冷凝器）作物 料衡算，以单位时间为基准。
总物料衡算：
易挥发组分衡算：
V L D Vy n 1 Lxn DxD
图2 精馏段的分析
整理得
L D yn 1 xn xD LD LD
二、精馏段操作线方程
1.方程形式
根据回流比的定义可得精馏段操作线方程如下：
R xD yn 1 xn R 1 R 1
问题2 方程中的流量及组成应该用什么表示呢？
回答——流量用摩尔流量，组成用摩尔分数。
二、精馏段操作线方程
2.方程的讨论 问题3 精馏段操作线方程有什么物理意义？
回答——其物理意义：表示在一定操作条件下精馏段内的操作关系，
第n板的下降液体量都相等。
一、部分回流操作时物料衡算的前提
（3）满足恒摩尔流的条件 ①两组分的摩尔汽化潜热相等；②两相接触因两相温度不同而交 换的显热可忽略不计；③塔设备保温良好，热损失可以忽略不计。 在精馏操作中，恒摩尔流虽是一项假设，但有些物系能基本满足 上述条件。 例1 苯－甲苯、乙烯－乙烷、乙醇－水等，这些物系在塔内的 气、液相视为恒摩尔流动，从而简化精馏的计算。
即精馏段内自任意第n块板下降液相组成xn与其相邻的下一（即n+1） 块塔板上升蒸汽组成yn+1之间的关系。 问题4 精馏段操作线是什么曲线？
回答——该操作线为一直线，直线的斜率是
x R ，截距是 D R 1 R 1
。
二、精馏段操作线方程
2.方程的讨论 问题5 如何在x-y图上画出精馏段
操作线？
xn 是符合相平衡关
图1 理论塔板上两相组成示意图
问题1 在精馏塔内，相邻两块塔板之间的气液组成（溢流到下一板 的液体组成 xn 与下一板上升到该板的蒸气组成 y ）之间有关系 n1 吗？ 回答——回答是肯定的，如图1所示，yn1 与 xn 之间的关系称为精 馏塔的操作关系。 这种关系由物料衡算决定。
C. 理想物系
D. 理论板假定
(1)精馏塔的操作线方程既可有用摩尔分数来表示，也可用质量分数 来表示( )。
谢谢！
知识点编号：ZYKC20112902040604
部分回流操作时物料衡算
〖新课导入〗
在《传质与分离》学习领域课程中，已进行“塔顶、塔釜产品量的 计算”和“精馏塔的分段”的内容学习。
回顾1 加料板把精馏塔分为精馏
段和提馏段。 回顾2 如图1所示，对第n层理论 板而言，离开该板的气相组成 y n 与液相组成 系的。
1.在精馏塔内，相邻两块塔板之间的气液组成（溢流到下一板的 液体组成 xn 与下一板上升到该板的蒸气组成 操作关系，这种关系由物料衡算决定； 2.部分回流操作时物料衡算必须满足以下前提条件：（1）塔顶为
yn1 ）称为精馏塔的
全凝器 ，即y1=xD；（2）塔釜为间接蒸汽加热；（3）溶液为理
想溶液；（4）每块板均为理论板；（5）恒摩尔流假定，包括恒 摩尔气流和恒摩尔溢流；
y
' m 1
L' W ' xm xW L'W L'W
图3 提馏段的分析
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三、提馏段操作线方程
1.方程形式 问题6 方程中的流量及组成应该用什么表示呢？ 回答——流量用摩尔流量，组成用摩尔分数。 2.方程的讨论 问题7 提馏段操作线方程有什么物理意义？ 回答——其物理意义与精馏段的相似：表示在一定操作条件下提馏 段内的操作关系。