理论塔板数的计算经典.ppt
理论塔板数的计算
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在一定范围内，增加塔板数可以显著提高分 离度，但超过一定值后，分离度的提高将变
得缓慢。
塔板数与产品纯度的关系
塔板数越多，产品纯度越高。这是因为塔板数越多， 物料在塔内停留的时间越长，越有利于组分的分离。
在实际操作中，为了达到所需的产品纯度，可以通过 增加塔板数来提高分离效果。
理论塔板数计算公式
理论塔板数计算公式是用于计算色谱柱分离效率的重要参数，其计算公式为：$N = 5.54(tR/W1/2)$，其中$N$为理论塔板数， $tR$为峰的保留时间，$W1/2$为半峰宽。
该公式基于色谱理论，通过将色谱峰的保留时间和峰宽等参数代入公式，即可得到理论塔板数。
实际应用中的计算方法
理论塔板数的计算
contents
目录
• 塔板数的定义 • 理论塔板数计算方法 • 塔板数的影响因素 • 塔板数与分离效果的关系 • 塔板数优化方法
01
塔板数的定义
塔板数的概念
01
塔板数是指塔内理论分离层的数 目，用于描述蒸馏塔或吸收塔等 分离设备的分离性能。
02
它反映了塔内各层分离效果的好 坏，是衡量分离设备效率的重要 参数。
在实际应用中，理论塔板数的计算通常需要借助色谱软件或仪器自带软件进行。
这些软件通常会提供自动计算或手动输入参数的功能，用户只需输入保留时间和峰 宽等参数，软件即可自动计算出理论塔板数。
此外，为了获得更准确的计算结果，还需要注意实验条件的标准化和数据的准确性。
计算过程中的注意事项
在计算理论塔板数时，需要注意峰宽的测量方法，因为不同的测量方法 可能会影响计算结果的准确性。
理论塔板数的计算课件
2021/4/9
3
（二元物系的）汽液相平衡
研究精馏过程必须掌握气液相平衡关系。汽液 相平衡关系是在一定温度和压力的条件下，气、液 两相达到平衡状态对其组成在气、液两相间的分配 关系，因为精馏过程是气、液两相间的传质过程， 常用组分在两相中偏离平衡的程度来衡量传质推动 力的大小，故气液相平衡关系是阐明精馏原理和进 行精馏计算
蒸馏方法
在实际生产中，常用的蒸馏方法有简单蒸馏、平衡 蒸馏、精馏和特殊精馏等多种。若从操作方式看， 则有间歇蒸馏和连续蒸馏之分。如果从分离混合物 组分的数目看又有双组分蒸馏和多组分蒸馏。从操 作压强看则有常压蒸馏，减压蒸馏和加压蒸馏之分。 从加入混合液中物系的特性看，还有共沸蒸馏，苹 取蒸馏，溶盐蒸馏，反应蒸馏等等。
2021/4/9
11
二、精馏装置
2021/4/9
12
三、精馏流程
2021/4/9
13
二元连续精馏的计算 基本假定： 一、理论塔板
2021/4/9
14
二、恒摩尔流
2021/4/9
15
• 例：用连续精馏法分离含苯0.44（摩尔分率，下同）的苯--二甲 苯混合液，要求塔顶馏出液含苯0.934，塔釜含苯0.0235，已知进 料为泡点进料，相对挥发度为2.46，精馏段操作线方程为：
一、具有正常偏差的系统 二、具有较大正偏差的系统 三、具有较大负偏差的系统
2021/4/9
9
简单蒸馏 一、流程
2021/4/9
10
精馏
一、精馏原理
可见液体混合物经过多次部分气化和部分冷 凝后从气相得到较纯的易挥发组分，而从液 相则得到较纯的难挥发组分。因此精馏过程 是多次部分气化和多次部分冷凝相结合的操 作。在实际生产中上述精馏操作是不能采用 的，因为每次部分气化和部分冷凝都需要用 相应的加热器和冷凝器来完成。必然产生许 多中间馏分，使得纯产品的收率很低。故工 业上的精馏过程都是采用精馏塔来完成的。
气相色谱仪塔板理论实用PPT文档
气相色谱仪塔板理论
有关塔板理论的说明： （1）说明柱效时，必须注明该柱效是针对何种物质、 固定液种类及其含量、流动相种类及流速、操作条件等； （2）应定期对柱效进行评价，以防柱效下降、延长 柱寿命。
气相色谱仪塔板理论
（4）某组分在所有塔板上的分配系数相同 ； （1） 组分在各塔板内两相间的分配瞬间达至平衡； 有关塔板理论的说明：
精馏塔 。
（4）某组分在所有塔板上的分配系数相同 ；
Heff=L/neff （1）说明柱效时，必须注明该柱效是针对何种物质、固定液种类及其含量、流动相种类及流速、操作条件等； 任务四：气相色谱基本理论
塔板理论是一种半经验性理论。
每一块塔板的高度用H表示，称为塔板高度，简称板高。 任务四：气相色谱基本理论
通常用有效塔板数（neff）来评价柱的效能比较符合实际。
气相色谱仪塔板理论
塔板理论的意义： 塔板理论是一种半经验性理论。它用热力学的观点定
量说明了溶质在色谱柱中移动的速率，解释了流出曲线的 形状，并提出了计算和评价柱效高低的参数。
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积加入。气相色谱仪塔板理论塔板数（n）的计算公式为: H=L/n
气相色谱仪塔板理论
气相色谱仪塔板理论 有效塔板数（neff）的计算公式为:
Heff=L/neff
n=
1+k k
2
• neff
气相色谱仪塔板理论
气相色谱仪塔板理论
通常用有效塔板数（neff）来评价柱的效能比
n 较符合实际。 eff 越大或Heff越小，则色谱柱的柱
塔（板1）理组论分是过在一各种程塔半板经、内验两性导相理间论出的。分流配瞬出间达曲至平线衡；的数学模型、解释了流出曲线形状和 位置、提出了计算和评价柱效的参数。 1941年，Martin（马丁）、synge (辛格)等人建立“塔板理论”模型，1952年提出的塔板理论将一根色谱柱当作一个由许多塔板组成的
图解法求理论板数(图文运用)
一、图解法求理论板数图解法计算精馏塔的理论板数和逐板计算法一样，也是利用汽液平衡关系和操作关系，只是把气液平衡关系和操作线方程式描绘在y x -相图上，使繁琐数学运算简化为图解过程。
两者并无本质区别，只是形式不同而己。
（1）精馏段操作线的作法 由精馏段操作线方程式可知精馏段操作线为直线，只要在x y -图上找到该线上的两点，就可标绘出来。
若略去精馏段操作线方程中变量的下标， 11+++=R x x R R y D 上式中截距为1+R x D ，在图7－12中以c 点表示。
当D x x =时，代入上式得D x y =，即在对角线上以a 点表示。
a 点代表了全凝器的状态。
联ac 即为精馏段操作线。
（2）提馏段操作线的作法 由q 线ef ，即可求得它和精馏段操作线的交点，而q 线是两操作线交点的轨迹，故这一交点必然也是两操作线的交点d,联接bd 即得提馏段操作线。
（3）图解法求理论板数的步骤①在直角坐标纸上绘出待分离的双组分混合物在操作压强下的y x -平衡曲线，并作出对角线。
如图7-14所示。
②依照前面介绍的方法作精馏段的操作线ac ，q 线ef ，提馏段操作线bd 。
③从a 点开始，在精馏段操作线与平衡线之间作水平线及垂直线构成直角梯级，当梯级跨过d 点时，则改在提馏段与平衡线之间作直角梯级，直至梯级的水平线达到或跨过b 点为止。
④梯级数目减一即为所需理论板数。
每一个直角梯级代表一块理论板，这结合逐板计算法分析不难理解。
其中过d 点的梯级为加料板，最后一级为再沸器。
因再沸器相当于一块理论板，故所需理论板数应减一。
在图7-14中梯级总数为７。
第四层跨过d 点，即第４层为加料板，精馏段共3层，在提馏段中，除去再沸器相当的一块理论板，则提馏段的理论板数为4-1=3。
该分离过程共需6块理论板（不包括再沸器）。
图解法较为简单，且直观形象，有利于对问题的了解和分析，目前在双组分连续精馏计算中仍广为采用。
但对于相对挥发度较小而所需理论塔板数较多的物系，结果准确性较差。
气相色谱仪塔板理论课件.ppt
情境六：气相色谱对微量组分分析 任务四：气相色谱基本理论
课程：仪器分析
气相色谱仪塔板理论
塔板理论（ Martin and Synge 1941） 1941年，Martin（马丁）、synge (辛格)等人建立 “塔板理论”模型，1952年提出的塔板理论将一根色谱 柱当作一个由许多塔板组成的精馏塔 。
气相色谱仪塔板理论
塔板理论的意义： 塔板理论是一种半经验性理论。它用热力学的观点定
量说明了溶质在色谱柱中移动的速率，解释了流出曲线的 形状，并提出了计算和评价柱效高低的参数。
气相色谱仪塔板理论
塔板数（n）的计算公式为: H=L/n
气相色谱仪塔板理论
气相色谱仪塔板理论 有效塔板数（neff）的计算公式为:
H43;k k
2
• neff
气相色谱仪塔板理论
气相色谱仪塔板理论
通常用有效塔板数（neff）来评价柱的效能比
n 较符合实际。 eff 越大或Heff越小，则色谱柱的柱
效越高。
气相色谱仪塔板理论
有关塔板理论的说明： （1）说明柱效时，必须注明该柱效是针对何种物质、 固定液种类及其含量、流动相种类及流速、操作条件等； （2）应定期对柱效进行评价，以防柱效下降、延长 柱寿命。
气相色谱仪塔板理论
（3）塔板理论描述了组分在柱内的分配平衡和分离 过程、导出流出曲线的数学模型、解释了流出曲线形状和 位置、提出了计算和评价柱效的参数。
气相色谱仪塔板理论
把色谱柱比作一个精馏塔，沿用精馏塔中塔板的概念 来描述组分在两相间的分配行为，同时引入理论塔板数作 为衡量柱效率的指标，即色谱柱是由一系列连续的、相等 的水平塔板组成。每一块塔板的高度用H表示，称为塔板 高度，简称板高。
5-4 双组分精馏理论塔板数的计算2010
0 x W
xF
xD 1
结果：精馏段操作线下移，操作线与平衡线距离加大， N T ，但热耗 （以热耗为代价换取N T减少）
小 结
一般而言，在热耗不变的条件下，热量尽可能在塔 底输入，冷量尽可能在塔顶输入，即 “ 热在塔底”、 “冷在塔顶 ”，目的使气相回流及液体回流能经过
全塔而发挥作用。
（2）Rmin的求取
1.0 a
xD ye Rmin Rmin 1 xD xe
q
xD Rmin 1
ye
e
Rmin
xD ye ye xe
0 xW
xe
xF
xD 1.0
式中存在求取ye、xe的问题
因挟点为 q 线与相平衡线交点 坐标，联立二方程求解可得：
xf q ye q 1 xe q 1 xe y e 1 ( 1) xe
L D 物料在塔内循环的操作， W F 0，R D （2）全回流时精、提操作线与对角线重合 L D yn+1 xn xD xn V V
yn +1
L W xn xw xn V V
（3）平衡线与操作线间的距离最大，理论板数最少 （4） N Tmin 的求取
QF QB 定值
1
分析：
0 q 1
q0
q 1
q 1
y
若q值愈小，则Q F ,QB , 那么V ,提馏线斜率 ， 提馏线向平衡线靠近，N T 。
q0
0
xW
xF
xD 1
工业上有时采用热态甚至气态进料，其目的： 不是为了：减少塔板数 而是为了：减少塔釜的加热量，避免塔釜温度过高， 物料产生聚合或者结焦。
7-4 理论塔板数的计算、进料热状况参数q
L L Hm,V Hm,F
F
Hm,V Hm,L
令q Hm,V Hm,F Hm,V Hm,L
使原料从进料状况变为 饱和蒸汽的摩尔焓变 原料由饱和液体变为饱 和蒸汽的摩尔焓变
化工原理----精馏
L L Hm,V Hm,F q
作业
化工原理----精馏
x x2 x1 xD 1
化工原理----精馏
讨论（图解法）
♫ 优点：简明清晰，便于分析影响因素 ♫ 缺点：计算不够精确
化工原理----精馏
♫（2）梯级的意义
n-1 Xn-1
n xn
n+1
yn-1 yn yn+1
yn yn+1
Xn+1
xn
Xn-1
梯级跨度越大（操作线与平衡线的偏离程度越大），表 示每块理论板的增浓程度越高，则所需理论板数越少。
F
Hm,V Hm,L
L L qF
由上式和进料板 V V (1 q)F
物料衡算，得
q
液化分数
通式
化工原理----精馏
☼2、各种进料热状况下的q值
♫（1）过冷液体进料 q＞1
LV F
♫（2）饱和液体进料 q =1
LV F
L V
过冷液体进料
L V
饱和液体进料
化工原理----精馏
♫（3）汽液混合进料 0＜q＜1
V
♫（4）饱和蒸汽进料 q=0
F
♫（5）过热蒸汽进料 q＜0
L V
过热蒸汽进料
化工原理----精馏
小结
☼ 1、逐板计算法求理论塔板数 ☼ 2、用图解法求理论塔板数
精馏塔理论塔板数计算
2 0.398 0.612
0.392 0.612
3 0.392 0.602
精馏塔逐板计算
解除密码：
wulijian2710
塔板编号 xi yi
1 0.952 0.980
2 0.913 0.963
3 0.860 0.938
4 0.795 0.905
5 0.721 0.863
6 0.645 0.817
说明:这里给出了最小Rmin算法,偏差比较大,可以调整 点在平衡线上,回流比最小,记入Rmin计算理
平衡线方程y
精馏段方程yn＋1
画 提馏段方程yn＋1 图 q线方程xq 数 q线方程yq 据
区 精折线
0.000
0.400 0.400 塔板编号 x: y:
0.048 0.048 0.357 0.409 0.456 0.363 0.376 0.376 0.479 0.501
-0.011 0.020 0.020 0.278 0.333
FALSE 0.001 0.003
FALSE -0.004 -0.009
FALSE -0.007 -0.017
FALSE -0.009 -0.022
FALSE -0.010 -0.025
FALSE 0.406 0.619
FALSE -0.001 -0.003
FALSE
0.406 0.619
0.406 0.619
FALSE
-0.012 -0.012 -0.030 -0.030
FALSE
0.406 0.619
0.406 0.619
FALSE
-0.012 -0.012 -0.030 -0.030
FALSE
0.406 0.619
连续精馏理论塔板数的计算
5.3 连续精馏理论塔板数的计算本节重点：理论塔板数的计算。
本节难点：理论塔板数的计算—逐板计算法和图解法；双组分连续精馏塔所需理论板数，可采用逐板计算法和图解法。
5.3.1逐板计算法假设塔顶冷凝器为全凝器，泡点回流，塔釜为间接蒸汽加热，进料为泡点进料如图5－5所示。
因塔顶采用全凝器，即y 1=x D 5－24而离开第1块塔板的x 1与y 1满足平衡关系，因此x 1可由汽液相平衡方程求得。
即111)1(y y x --=αα 5－25第2块塔板上升的蒸汽组成y 2与第1块塔板下降的液体组成x1满足精馏段操作线方程，即Dx R x R R y 11112+++=5－26同理，交替使用相平衡方程和精馏段操作线方程，直至计算到x n <x q (即精馏段与提馏段操作线的交点)后，再改用相平衡方程和提馏段操作线方程计算提馏段塔板组成，至x w ’<x w 为止。
现将逐板计算过程归纳如下：相平衡方程： x1 x2 x3……x n <x q-------x w ’<x w 操作线方程： x D =y1 y2 y3在此过程中使用了几次相平衡方程即可得到几块理论塔板数（包括塔釜再沸器）。
5.3.2 图解法应用逐板计算法求精馏塔所需理论板数的过程，可以在y-x 图上用图解法进行。
具体求解步骤如下：1、相平衡曲线 在直角坐标系中绘出待分离的双组分物系y-x 图，如图5－13。
2、精馏段操作线3、提馏段操作线4、画直角梯级 从a 点开始，在精馏段操作线与平衡线之间作水平线及垂直线，当梯级跨过q 点时，则改在提馏段操作线与平衡线之间作直角梯级，直至梯级的水平线达到或跨过b 点为止。
其中过q 点的梯级为加料板，最后一个梯级为再沸器。
最后应注意的是，当某梯级跨越两操作线交点q 时（此梯级为进料板），应及时更换操图5-13 理论板数图解法示意图作线，因为对一定的分离任务，此时所需的理论板数最少，这时的加料板为最佳加料板。
理论塔板数的计算
共需9块理论塔板，在第5块塔板进料。
2.捷算法求理论塔板数
由芬斯克公式：
N min
lg
1
x
D
x
D
1 xW xW
lg lg 0.9 1 0.0667
1 0.1 0.0667
lg 2.47 5.35
X R Rm 1.875 1.25 0.217
R 1
2.875
由吉利兰关联式：Y 0.75(1 X ) 0.567 0.439
y6 1.522 0.359 0.0359 0.51
y5 0.58 x5 0.359 xF
x6
y6 2.47 1.47 y6
0.51
0.296
2.47 1.47 0.51
y7 0.415 x7 0.186
y8 0.247 x8 0.117
y9 0.147 x9 0.0629 xW 0.0667
xm
W RD F
W
xW
y m1
1.875 40 100 1.875 40 100 60
xm
60 0.0667 (1.875 1)40
1.522xm
0.0369
相平衡方程为：x
y
y
( 1) y 2.47 1.47 y
1.利用逐板法求理论塔板数：
y1 xD＝0.9(泡点回流）
x1
y1 2.47 1.47 y1
解： D＝FxF xD 0.9 100 0.4 / 0.9 40kmol / h
W F D 100 40 60kmol / h
xW
FxF DxD W
100 0.4 40 0.9 60
0.0667
q线与平衡线的交点为：xq xF 0.4
化工原理下1.4 理论板计算(逐板、图解ppt课件
yB
xB
(
x x
A B
)
D
(
yA yB
)1
1(
xA xB
)1
1(
yA yB
)2
1
2(
xA xB
)2
1 1
2( 2
yyBA3)(3xxBA
)3
1 1
2 3( 2 3
yA yB
)4
W
(
xA xB
)W
(
yA yB
)n1
22
2. 最小回流一比、全回流和最小回流比
g
斜率
Rm in Rmin 1
yq
夹 紧 区
夹
R2
紧
点
R1
xW
xF xq
xD
23
一、全回流和最小回流比
(1)最小回流比的概念
对于一定分离任务，减小操作回流比，两操作 线向平衡线靠近，所需理论板层数增多。当回流比 减小到某一数值，两操作线的交点d落到平衡线上 时，若在平衡线与操作线之间绘阶梯，将需要无穷 多阶梯才能到达点d，相应的回流比即为最小回流 比，以Rmin表示。
(
xA xB
)n
N 1 m
(
xA xB
)W
(xA / xB )D (xA / xB )W
mN1
m N1 12 N+1
(N
1) lgm
lg
(xA (xA
/ /
xB )D xB )W
lg (xA / xB )D
Nmin
(xA / xB )W 1
化工单元操作：理论塔板数计算
1
2
a
3
f4
5d
6
e
7
b8 c
xW
xF
xD
理论塔板数
实际塔板数的确定
全塔效率 ：在指定的分离条件下，所需的理论塔板数NT（不包括塔釜）与 实际塔板数N之比，用符号ET表示。即
ET
NT N
则实际塔板数：
N NT ET
L
泡罩塔塔板效率关系曲线
（2）画出三条操作线
（3）画直角梯级：从塔顶a点 开始，跨越d点，到达c点结束
每一个梯级顶点代表一层 理论板，过d点为进料板， 末级为再沸器
1
2
a
3
f4
5d
6
e
7
b8 c
xW
xF
xD
理论塔板数
图解法
最适宜的进料位置 一般应在塔内液相或气相组成
与进料组成相同或相近的塔板上 ，分离效果好或一定的分离要求 所需理论板较少。
yn1
R R
1
xn
1 R
1
xD
ym1
L qF L qF W
xm
L
W qF
W
理论塔板数
逐板计算法
精馏段 从塔顶开始 ：塔顶采用全凝器，泡点回流
y1 xD (已知）
y1
1
x1 ( 1)x1
y1 x1(平衡关系)
x1
y1
1
y1
x1 y2（操作关系）
y2
R R 1
x1
xD R 1
理论塔板数
逐板计算法
精馏段
x
y
1
y
理论塔板数的计算
理论塔板数的计算一、逐板计算法精馏段操作线方程： 提馏段操作线方程： 相平衡方程： 或第一板：第二板：…… 第m 板：第m+1板： (1)11+++=+R x x R R y D n n w m m x R f x R R f y 1111+--++=+nn n x x y )1(1-+=ααnn n y y x )1(--=ααD, V, L, xD F,xx y m m-逐板计算示意图 111)1(y y x --=ααDx y =11112+++=R x x R R y D 222)1(y y x --=αα111+++=-R x x R R y D m m F m m m x y y x ≤--=)1(αα第m 板为进料111)1(+++--=m m m y y x ααw m m x R f x R R f y 1111+--++=+第N 板：在计算过程中, 每使用一次平衡关系, 表示需要一层理论板. 由于一般再沸器相当于一层理论板.结果: 塔内共有理论板N 块, 第N 板为再沸器, 其中精馏段m-1块, 提馏段N-m+1块 (包括再沸器), 第m 板为进料板。
二、图解法图解法求理论板层数的基本原理与逐板计算法的完全相同,只不过是用平衡曲线和操作线分别代替平衡方程和操作线方程,用简便的图解法代替繁杂的计算而已。
1、操作线的作法首先根据相平衡数据, 在直角坐标上绘出待分离混合物的x-y 平衡曲线, 并作出对角线.W NN N x y y x ≤--=)1(ααw N N x R f x R R f y 1111+--++=-在x=xD 处作铅垂线, 与对角线交于点a, 再由精馏段操作线的截距xD /(R+1) 值, 在y 轴上定出点b, 联ab. ab为精馏段操作线.在x=xF 处作铅垂线, 与精馏段操作线ab交于点d.在x=xW 处作铅垂线, 与对角线交于点c, 联cd. cd为提留段操作线.2、求N 的步骤自对角线上a点始, 在平衡线与精馏段操作线间绘出水平线及铅垂线组成的梯级.当梯级跨过两操作线交点d 时, 则改在平衡线与提馏操作线间作梯级, 直至某梯级的垂直线达到或小于xw为止.每一个梯级代表一层理论板. 梯级总数即为所需理论板数.3、梯级含义：如第一梯级:由a点作水平线与平衡线交于点1(y1, x1), 相当于用平衡关系由y1求得x1；再自点1作垂线与精馏段操作线相交, 交点坐标为(y2, x1), 即相当于用操作线关系由x1求得y2。
课件3-色谱分离理论-塔板理论
色谱经典理论之塔板理论塔板高度 \ 理论塔板数
色谱理论-塔板理论
塔板理论:
将连续的色谱柱设想成若干小段，
每一段均由固定相和流动相填充，
组分在其内迅速达到分配平衡。
每段称作一个理论塔板；
其长度称理论塔板高度。
塔板理论：基本假设
◆ 色谱柱内径一致、填充均匀；
◆ 组分在每个塔板的分配系数不变；瞬间可达平衡；
◆ 纵向分子扩散可忽略；
溶质分布平衡与迁移过程
塔板理论：色谱流出曲线方程
R
V V V V M e N c R
R N 2
22
12⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛--⎪⎭
⎫ ⎝⎛=πR
V M N c ⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛=2
12max
π任意时刻流出色谱柱的组分的浓度值
理论塔板数的计算公式
Ø 理论塔板高度（H）
N
L H =
Ø
理论塔板数（N ）
2
2
2
154516⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=W t W t N R b R .
有效理论塔板数
2
2
2
154516⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=W t W t N R b R ef
'.'2
1⎪
⎭
⎫ ⎝⎛+=k k N N eff
'
''R R R M R t t t t t k -=
=。
理论塔板数求取-61页文档资料
由
Vs
4
D2u
得 D 4V s
u 20
十二、连续精馏装置的热量衡算 (一)全塔的热量衡算
原料液所带入的热量:
QFGF.CF.tF
再沸器所带入的热量:
QGG.R
回流液所带入的热量:
QLGL.CL.tL
21
馏出液所带走的热量: 残液所带走的热量: 热损失:
Q D G D R 1 .IV
简单、造价低、安装维修方便等。
30
二、板式塔结构
板式塔结构如右图所示， 主要由塔体、塔板、裙座、接 口等部分组成。
31
三、板式塔的类型 塔板：有降液管式塔板和无降液管式塔板。
32
（一）泡罩塔
主要元件：升气管及泡罩 泡罩安装在升气管的顶部， 泡罩的下部周边有很多齿 缝，泡罩在塔板上按一定 规律排列。
y x 1( 1)x
代入
得
yq
xq 1(1)xq
Rmi n
xD yq
yq xq
18
（三）适宜回流比的选择
最适宜回流比应通过经济衡算来决定，即按照操作费用与 设备折旧费用之和为最小的原则来确定，它是介于全回流与最 小回流比之间的某个值。通常适宜回流比可取最小回流比的 （1.1－2.0）倍，即
8
2.求N 的步骤 自对角线上a点始, 在平衡线与
精馏段操作线间绘出水平线及铅垂 线组成的梯级. 如右图所示。
当梯级跨过两操作线交点d 时, 则改在平衡线与提馏操作线间作梯 级, 直至某梯级的垂直线达到或小 于xW为止。
每一个梯级代表一层理论板。 梯级总数即为所需理论板数。
9
八、适宜的进料位置
如前所述，图 解过程中当某梯级 跨过两操作线交点 时，应更换操作线。 跨过交点的梯级即 代表适宜的加料板 (逐板计算时也相同), 这是因为对一定的 分离任务而言, 如此 作图所需的理论板 层数为最少。
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xm
W RD F
W
xW
y m1
1.875 40 100 1.875 40 100 60
xm
60 0.0667 (1.875 1)40
1.522 xm
0.0369
相平衡方程为： x
y
y
( 1) y 2.47 1.47 y
0.0
2
1.利用逐板法求理论塔板数：
y1 xD＝0.9(泡点回流）
0.622
1
最小回流比Rm为：
Rm
xD yq
yq xq
0.9 0.622 1.25 0.622 0.4
R 1.25Rm 1.5 1.25 1.875
精馏段操作线为：y n1
R R 1
xn
1 R 1
xD
0.652xn
0.313
提馏段操作线为：y
m1
L V
xm
W V
xW
RD qF RD F W
共需9块理论塔板，在第5块塔板进料。
0.0
3
2.捷算法求理论塔板数
由芬斯克公式：
N min
lg
1
xD x
D
1 xW xW
lg lg 0.9 1 0.0667
1 0.1 0.0667
lg 2.47 5.35
X R Rm 1.875 1.25 0.217
R 1
2.875
由吉利兰关联式： Y 0.75(1 X ) 0.567 0.439
Y N Nmin 0.434，解得：N＝10.2 N 1
N min，精
lg
1
x
D
பைடு நூலகம்xD
1 xF xF
lg lg 0.9 1 0.4
1 0.1 0.4
lg 2.47 2.878
N精 Nmin精 2.878 0.538 N Nmin 5.35
N精＝5.5，进料板为第 6.5块
0.0
4
解： D＝FxF xD 0.9 100 0.4 / 0.9 40kmol/ h
W F D 100 40 60kmol/ h
xW
FxF DxD W
100 0.4 40 0.9 60
0.0667
q线与平衡线的交点为： xq xF 0.4
yq
xq
1 ( 1)xq
1
2.47 0.4 1.470.0 0.4
x1
2.47
y1 1.47 y1
2.47
0.9 1.47 0.9
0.785
y2 0.652 0.785 0.313 0.825
x2
y2 2.47 1.47 y2
0.825 2.47 1.47 0.825
0.656
交替使用精馏段操作线与平衡线得：
y3 0.740 x3 0.536
y4 0.648 x4 0.427
y6 1.522 0.359 0.0359 0.51
y5 0.58 x5 0.359 xF
x6
y6 2.47 1.47 y6
0.51 2.47 1.47 0.51
0.296
y7 0.415 x7 0.186
y8 0.247 x8 0.117
y9 0.147 x9 0.0629 xW 0.0667
理论塔板数的计算
1.某苯和甲苯混合物中苯的浓度为0.40（摩尔分率，下同）， 流量为100kmol/h，拟采用精馏操作在常压下加以分离。要 求塔顶产品浓度为0.9，苯的回收率为90％，原料预热至泡 点加入塔内，塔顶设有全凝器，液体在泡点下回流，回流 比为最小值的1.5倍。已知在操作条件下，物系的相对挥发 度为2.47，试求为完成分离任务所需的理论板数为多少？