精馏过程工艺参数的确定(理论塔板数计算)
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职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程
项目八 蒸馏及设备操作
南京科技职业学院
项目八：精馏及设备操作
任务2：精馏过程工艺参数的确定 ---理论塔板数计算 回流比计算
南京科技职业学院 化学工程系
一、理论塔板数计算
（一）理论塔板概念 若汽液两相能在塔板上充分接触，使离
开塔板的汽液两相温度相等，且组成互为平 衡，则称该塔板为理论塔板。
二、回流比计算
2. 最小回流比
回流比最小极限，对应的塔板数为无穷多，确 定计算方法。
Rmin
xD yq
yq xq
二、回流比计算
3. 适宜回流比
分析回流比大小对精馏设备费用和操作费用的 影响。以精馏过程的设备费用与操作费用之和最 小为原则来确定适宜回流比。一般取最小回流比 的1.1~2.0倍。
（二）理论塔板数确定 理论塔板数常见的确定方法有逐板计算
法和图解法 1、逐板计算法 逐板计算法的计算原理为：交替、多次
使用操作线方程和平衡线方程。
xD = y1
相平衡方程求
x1
根据 x1
精馏段操作线方程
y2
根据 y2
相平衡方程求
x2
根据 x2
精馏段操作线方程
y3
xn-1
精馏段操ຫໍສະໝຸດ Baidu线方程
yn
yn
相平衡方程求
xn≤ xd
直到xn xd（xd为两段操作线交点坐标x数值）时，说明第n 层板为加 料板，该板应属于提馏段。因此精馏段所需理论板数为n -1块。
y n 1
R R 1 xn
xD R 1
yA
1
xA ( 1)xA
xm≤ xW
如此重复计算直至xm xW为止。由于离开塔釜的汽液两相组成达到平
衡，故塔釜相当于一块理论板，提馏段所需的理论塔板数为m-1块。
ym1
L L W
xm
WxW L W
yA
1
xA ( 1)xA
全塔所需的理论塔板数NT为
N nm2 T
N nm1 T
（不包括塔釜） （包括塔釜）
2、图解法 图解法求理论塔板数的基本原
理与逐板计算法相同，所不同的 是用相平衡曲线和操作线分别代 替相平衡方程和操作线方程。用 图解法求理论塔板层数的具体步 骤如下：
（1）绘相平衡曲线 （2）绘操作线 绘出精馏段 操作线和提馏段操作线
（3）绘直角梯级 从（xD,xD）点开始，在精馏段操作线 与平衡线之间绘水平线与垂直线构成直角梯级，当梯级跨 过两段操作线交点d时，则改在提馏段操作线与平衡线之间 作直角梯级，直至梯级的垂线达到或跨过(xW,xW)点为止。 梯级总数即为所需的理论塔板数（包括塔釜）。
❖ 试用（1）逐板计算法，（2）图解法分别求出所 需的理论板层数及进料板位置。
（三）实际塔板数确定 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 称为全塔效率，用符
号ET表E示T 。N即NT
实际塔板数：
N NT ET
L
泡罩塔塔板效率关系曲线
从加料板向下计算，改用提馏段操作线方程，采用类似的方法可计
算提馏段的理论塔板数。取提馏段第一层板下降液相组成x1= xn。即
根据x1 = xn
提馏段操作线方程
y2
根据 y2 相 平 衡方程求 x2
xm-1
提馏段操作线方程
ym
ym
相平衡方程求
❖ 课后思考题
❖ 逐板计算法和图解法求算理论塔板数都是基于恒摩尔流假 定，而假定的主要条件是组分的摩尔汽化潜热相等。对组 分的摩尔汽化潜热相差较大物系，就不能用基于恒摩尔假 定的方法求取理论塔板数。
❖ 应该采用什么方法求理论塔板数？请查阅有关书籍。
二、回流比计算
1. 全回流和最少理论塔板数
回流比的最大极限，此时操作过程没有产品， 操作线斜率为1，对应的塔板数为最少，仅用于 精馏开车阶段和科研工作。
其中跨过d点梯级所处的位置为理论进料板位置。
❖ 理论塔板数与哪些参数有关？ ❖ 与物料量的多少是否有关？
NT f xF , xD , xW , q, R,
与进料位置也有关，提前进料和推迟进料都会使理论塔板数增多
❖ 某理想混合液用常压精馏塔进行分离。进料组成含 A81.5％，含B18.5％（摩尔百分数，下同），饱 和液体进料，塔顶为全凝器，塔釜为间接蒸气加热。 要求塔顶产品为含A95％，塔釜为含B95％，此物 系的相对挥发度为2.0，回流比为4.0。
项目八 蒸馏及设备操作
南京科技职业学院
项目八：精馏及设备操作
任务2：精馏过程工艺参数的确定 ---理论塔板数计算 回流比计算
南京科技职业学院 化学工程系
一、理论塔板数计算
（一）理论塔板概念 若汽液两相能在塔板上充分接触，使离
开塔板的汽液两相温度相等，且组成互为平 衡，则称该塔板为理论塔板。
二、回流比计算
2. 最小回流比
回流比最小极限，对应的塔板数为无穷多，确 定计算方法。
Rmin
xD yq
yq xq
二、回流比计算
3. 适宜回流比
分析回流比大小对精馏设备费用和操作费用的 影响。以精馏过程的设备费用与操作费用之和最 小为原则来确定适宜回流比。一般取最小回流比 的1.1~2.0倍。
（二）理论塔板数确定 理论塔板数常见的确定方法有逐板计算
法和图解法 1、逐板计算法 逐板计算法的计算原理为：交替、多次
使用操作线方程和平衡线方程。
xD = y1
相平衡方程求
x1
根据 x1
精馏段操作线方程
y2
根据 y2
相平衡方程求
x2
根据 x2
精馏段操作线方程
y3
xn-1
精馏段操ຫໍສະໝຸດ Baidu线方程
yn
yn
相平衡方程求
xn≤ xd
直到xn xd（xd为两段操作线交点坐标x数值）时，说明第n 层板为加 料板，该板应属于提馏段。因此精馏段所需理论板数为n -1块。
y n 1
R R 1 xn
xD R 1
yA
1
xA ( 1)xA
xm≤ xW
如此重复计算直至xm xW为止。由于离开塔釜的汽液两相组成达到平
衡，故塔釜相当于一块理论板，提馏段所需的理论塔板数为m-1块。
ym1
L L W
xm
WxW L W
yA
1
xA ( 1)xA
全塔所需的理论塔板数NT为
N nm2 T
N nm1 T
（不包括塔釜） （包括塔釜）
2、图解法 图解法求理论塔板数的基本原
理与逐板计算法相同，所不同的 是用相平衡曲线和操作线分别代 替相平衡方程和操作线方程。用 图解法求理论塔板层数的具体步 骤如下：
（1）绘相平衡曲线 （2）绘操作线 绘出精馏段 操作线和提馏段操作线
（3）绘直角梯级 从（xD,xD）点开始，在精馏段操作线 与平衡线之间绘水平线与垂直线构成直角梯级，当梯级跨 过两段操作线交点d时，则改在提馏段操作线与平衡线之间 作直角梯级，直至梯级的垂线达到或跨过(xW,xW)点为止。 梯级总数即为所需的理论塔板数（包括塔釜）。
❖ 试用（1）逐板计算法，（2）图解法分别求出所 需的理论板层数及进料板位置。
（三）实际塔板数确定 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 称为全塔效率，用符
号ET表E示T 。N即NT
实际塔板数：
N NT ET
L
泡罩塔塔板效率关系曲线
从加料板向下计算，改用提馏段操作线方程，采用类似的方法可计
算提馏段的理论塔板数。取提馏段第一层板下降液相组成x1= xn。即
根据x1 = xn
提馏段操作线方程
y2
根据 y2 相 平 衡方程求 x2
xm-1
提馏段操作线方程
ym
ym
相平衡方程求
❖ 课后思考题
❖ 逐板计算法和图解法求算理论塔板数都是基于恒摩尔流假 定，而假定的主要条件是组分的摩尔汽化潜热相等。对组 分的摩尔汽化潜热相差较大物系，就不能用基于恒摩尔假 定的方法求取理论塔板数。
❖ 应该采用什么方法求理论塔板数？请查阅有关书籍。
二、回流比计算
1. 全回流和最少理论塔板数
回流比的最大极限，此时操作过程没有产品， 操作线斜率为1，对应的塔板数为最少，仅用于 精馏开车阶段和科研工作。
其中跨过d点梯级所处的位置为理论进料板位置。
❖ 理论塔板数与哪些参数有关？ ❖ 与物料量的多少是否有关？
NT f xF , xD , xW , q, R,
与进料位置也有关，提前进料和推迟进料都会使理论塔板数增多
❖ 某理想混合液用常压精馏塔进行分离。进料组成含 A81.5％，含B18.5％（摩尔百分数，下同），饱 和液体进料，塔顶为全凝器，塔釜为间接蒸气加热。 要求塔顶产品为含A95％，塔釜为含B95％，此物 系的相对挥发度为2.0，回流比为4.0。