多组分精馏简洁计算4.7,6,7
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第4章 精馏计算(4,5)(拓展)
多元精馏分离的最小回流比 （2）重组分为非分配组分，轻组分为分配组分：
重组分恒浓区
轻组分恒浓区
（3）重组分为分配组分，轻组分为非分配组分：
重组分恒浓区
轻组分恒浓区
Company name
多元精馏分离的最小回流比
（4）轻、重组分均为分配组分：
重组分恒浓区
轻组分恒浓区
多元精馏分离的最小回流比 多组分精馏中的恒浓区 （1）轻、重组分均为非分配组分： 进料板以上必须紧接着有若干塔板使重组分 的浓度降到零，这一段不可能是恒浓区，恒浓 区向上推移而出现在精馏段的中部。同理，轻 组分恒浓区出现在提馏段中部。
重组分恒浓区
轻组分恒浓区
Company name
全回流条件下的最小理论板数
当 ir 在全塔范围内变化不大时，可以用一个平均的 代替所有的 ir ，可以用全塔的 几何均值来表示：
N 1 N N 1...... W
(a)塔顶为全冷凝器时： (b)塔顶为分冷凝器时：
lg Nm
xi xr D xr xi
LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制； HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制。
◆只有无LNK，且αlh 较大，塔顶可采出纯LK;
只有无HNK，且αlh 较大，塔釜可采出纯HK。
Company name
多组分精馏过程分析
根据组分是否在精馏塔的两端都出现，可分为分 配组分和非分配组分。
注意：若 LK
HK 挥发度不相邻，可在 a l r , a 、 hr 之间试差出几个 q ，解出 几个 R ，最后取平均值。 m
4.4 多元精馏的简捷计算
全回流条件下的最小理论板数
多组分精馏的简捷计算和逐板计算举例
精馏段操作线方程：yn1,i
R R
1
xn,i
1 R
1
xd
,i
R 0.434
yn1,i 0.3026xn,i 0.6974xd,i
H2 : yn1 0.3026xn 8.7175103
C10 : yn1 0.3026xn 0.5279
C2 : yn1 0.3026xn 0.1353
i—C40
Σ
ki
25
1.49 0.25 0.16 0.31
―
x fi
0.0188 0.252 0.432 0.1465 0.12 0.0411 1.094
y fi
0.4768 0.3786 0.108 0.0234 0.0038 ― 0.9906
⑤简捷计算最少理论板数
Nm
lg
xl xh
C10 : y2 0.3026x1 0.5279 0.5592
C2 : y2 0.3026x1 0.1353 0.1678
C20 : y2 0.3026x1 0.0204 0.2591
利用相平衡方程得
xi
yi ib
yi ib
8.7347 103
d
xh xl
lg lh
w
lg
0.6120 0.01298
d
0.59842 0.000984
w
lg 6.24
1
4.6
塔釜温度17℃，利用气相中的烷烃冷凝提供塔釜中需要的热 量，可以认为是塔顶部分冷凝，塔釜泵厢式循环。
精馏计算
利用x-y平衡关系
yn
1
(
xn 1) xn
求得x1， 利用精馏段操作线方程
yn1
R R 1
xn
1 R 1
xD
求得y2， 再利用x-y平衡关系
求得x2，
两方程交替计算，求得y3,x3,y4……….
那么，如果确定上、下板的气液关系，就可以依次由上至下， 逐层计算各层塔板上的气相和液相的摩尔浓度；
同样，也可以从塔底向塔顶计算各层塔板上的气相和液相 的摩尔浓度，那么就要知道提馏段的操作线方程！
F
F xD xW
V
原料液
F , xF , IF
L’
2
2
馏出液 L D , xD , ID
V’
釜残液 W , xW , IW
根据 F D W FxF DxD WxW 讨论：
①由全塔物料衡算知，在F、xF、D、xD、W、xW 6个变量中任 意4个量已知，则另外2个变量的值已被唯一地确定。
②规定塔顶、塔底产品组成xD、xW 时，即规定了产品质量，则 可计算产品的采出率D/F及W/F。换言之，规定了塔顶，塔底的
——称为进料热状况参数
1kmol为基准
17
✓ q值的意义：
①把L’和L、F联系起来： 每进料1kmol/h时，提馏段中的液体流量L’较精馏段L中增大 的kmol/h值。对于泡点、露点、混合进料，q值相当于进料 中饱和液相所占的分率。
②表示进料热状况
进料状况 冷液体
饱和液体
进料的焓 IF IF<IL IF=IL
关系——操作关系。
yn xn
y n 1
描述精馏塔内操作关系的方程称为操作线方程，可
通过物料衡算推导出来。
化工原理多组分精馏
化工原理多组分精馏
2021年7月13日星期二
知识要求
1 多组分精馏过程分析 2 最小回流比 3 最少理论塔板数和组分分配 4 实际回流比和理论板数 5 多组分精馏的简捷计算方法
1 多组分精馏的特点和精馏方案的选择
一 多组分精馏原理
R
多组分 混合物 采用
ESA
相际传 质传热
液体多次 部分汽化
蒸汽多次 部分冷凝
dh wh
结合 f i d i wi
di wi
Nm 1 ih
dh wh
解得 di、wi
di
Nm 1 ih
(
dh wh
)
f
i
1
N ih
m
1
( dh ) wh
wi
fi
1
N ih
m
1
( dh ) wh
II、图解法 计算步骤
➢对关键组分
dl wl
Nm 1 lh
dh wh
此式的几何意义是：
lg( d l ) lg d h
)D
/(
xl xh
lg lh
)W
xl xh
D
Nm 1 lh
xl xh
W
Dx D,l Dx D,h
Nm lh
1
WxW ,l WxW ,h
dl dh
Nm 1 lh
wl wh
或
dl wl
Nm 1 lh
dh wh
2）以HK为基准组分，任意组分i的分配规律。
对照：d l wl
Nm 1 lh
W ih1 1 xD,l xw,h
l 1
zi zh xW ,h
D F i1 1 x D,l xW ,h
2021年7月13日星期二
知识要求
1 多组分精馏过程分析 2 最小回流比 3 最少理论塔板数和组分分配 4 实际回流比和理论板数 5 多组分精馏的简捷计算方法
1 多组分精馏的特点和精馏方案的选择
一 多组分精馏原理
R
多组分 混合物 采用
ESA
相际传 质传热
液体多次 部分汽化
蒸汽多次 部分冷凝
dh wh
结合 f i d i wi
di wi
Nm 1 ih
dh wh
解得 di、wi
di
Nm 1 ih
(
dh wh
)
f
i
1
N ih
m
1
( dh ) wh
wi
fi
1
N ih
m
1
( dh ) wh
II、图解法 计算步骤
➢对关键组分
dl wl
Nm 1 lh
dh wh
此式的几何意义是：
lg( d l ) lg d h
)D
/(
xl xh
lg lh
)W
xl xh
D
Nm 1 lh
xl xh
W
Dx D,l Dx D,h
Nm lh
1
WxW ,l WxW ,h
dl dh
Nm 1 lh
wl wh
或
dl wl
Nm 1 lh
dh wh
2）以HK为基准组分，任意组分i的分配规律。
对照：d l wl
Nm 1 lh
W ih1 1 xD,l xw,h
l 1
zi zh xW ,h
D F i1 1 x D,l xW ,h
6.精馏简捷计算
Nm = lg( xDA xBB ⋅ ) xDB xBA lg α AB
Rm xD − ye xD − ye = ==⇒ Rm = ye − xe Rm + 1 xD − xe
对于多元混合物的精馏计算，必须引入一些新的概念和定 义。
2
精馏
精馏简捷计算
1.关键组分
进料中按分离要求选取的两个组分，（大多 挥发度相邻的两个组分）。它们在塔顶或塔底产 中的 回收率或 含量通常是给定的，因此，对于系 回收率 含量 的分离起着决定性的作用。
Underwood方程的几点说明： 基本假定 ① α＝常数，② 恒摩尔流； 如果塔内α变化不大，α i = 3 α D α F α B ； 如果塔内α变化较大，tα = ( Dt D + Bt B ) / F ， 先算平均温度，再算 α (tα ) 。
13
精馏
精馏简捷计算
θ应介于 αHK < θ < αLK 之间，否则无效。
α L ≈ α LK ,α H ≈ α HK
这时L、H组分也会出现在塔的两端，也是分布组分， 则分布组分采用非清晰分割法， 分布组分 其余非分布组分采用清晰分割法较好。 非分布组分
23
精馏
精馏简捷计算
注意！
清晰分割法与非清晰分割法都是近似估算方法
1.R∞时，NT最少， 全部组分在塔的两端出现，都 是分布组分； 2. Rm时，NT→∞， 非分布组分只在塔的一端出现； 3. R∞时的产品组成与Rm时的产品 组成有些差异； Ropt与R∞的产品组成又有差异。
F
一般恒浓区的浓度和位置均未知，所以多组分Rm的严 格计算至今没有一个通用方法，一般采用近似估算方法。
12
精馏
精馏简捷计算
Rm xD − ye xD − ye = ==⇒ Rm = ye − xe Rm + 1 xD − xe
对于多元混合物的精馏计算，必须引入一些新的概念和定 义。
2
精馏
精馏简捷计算
1.关键组分
进料中按分离要求选取的两个组分，（大多 挥发度相邻的两个组分）。它们在塔顶或塔底产 中的 回收率或 含量通常是给定的，因此，对于系 回收率 含量 的分离起着决定性的作用。
Underwood方程的几点说明： 基本假定 ① α＝常数，② 恒摩尔流； 如果塔内α变化不大，α i = 3 α D α F α B ； 如果塔内α变化较大，tα = ( Dt D + Bt B ) / F ， 先算平均温度，再算 α (tα ) 。
13
精馏
精馏简捷计算
θ应介于 αHK < θ < αLK 之间，否则无效。
α L ≈ α LK ,α H ≈ α HK
这时L、H组分也会出现在塔的两端，也是分布组分， 则分布组分采用非清晰分割法， 分布组分 其余非分布组分采用清晰分割法较好。 非分布组分
23
精馏
精馏简捷计算
注意！
清晰分割法与非清晰分割法都是近似估算方法
1.R∞时，NT最少， 全部组分在塔的两端出现，都 是分布组分； 2. Rm时，NT→∞， 非分布组分只在塔的一端出现； 3. R∞时的产品组成与Rm时的产品 组成有些差异； Ropt与R∞的产品组成又有差异。
F
一般恒浓区的浓度和位置均未知，所以多组分Rm的严 格计算至今没有一个通用方法，一般采用近似估算方法。
12
精馏
精馏简捷计算
多组份精馏的计算
露点温度及平衡液相 组成的计算 （已知P、气相组成yi）
设 t露 xF 由列线图查Ki值
xi= xFi
设 t泡
由列线图查Ki值
计算 K i x i
i 1 n
调 整
计算
n
n
yi
调 整
i 1 K i
t露
No
t泡
No
i 1
K i xi 1
n
i 1 K i
yi
1
Yes 计算结束， t露为所求
二、组分在塔顶和塔底产品中的预分配（目的求Di和Wi） 1. 清晰分割 比轻关键组分还轻的组分全部在塔顶，比重关键组分还重的 组分全部在塔底。 特点：可以用物料衡算求得塔顶、塔底物流的量和组成。 2. 非清晰分割 两关键组分不相邻；
若相邻，但塔底有比轻关键组分还轻的组分，塔顶有比重 关键组分还重的组分 。
二、逐板计算法
方程： 平衡方程
yi ih x i
1 ih 1x i
R R1 x i ,n x Di R1
x i ,m Wx i , W L qF W
操作线方程
y i ,n 1
y ,m 1 i
L qF L qF W
D …… W h
①
Di+Wi=Fi
…… ②
两式联立可以解出Di和Wi，其中式① 是一直线方程
当
当
ih hh
时，
时，
D D log log W i W h
D D log log W i W l
特点：不能只用物料衡算求得塔顶、塔底物流的量和组成， 需要估算。
非清晰分割时Di和Wi的估算方法 假设： ①在任何回流比下操作时，各组分在塔顶和塔底产品中的分配与
石油化工工厂装备-11多组分精馏-计算ppt
第八章 多组分精馏
第三节 多组分精馏的计算
• 多组分精馏计算通常以物料衡算、热量衡算 和相平衡计算为基础。
• 在工程设计中，它有简捷法和严格法两大类。
清晰分割的物料衡算
（一）关键组分及其选择 多组分精馏的物料衡算可分为清晰分割和非清
晰分割两种情况。 关键组分：指被分离的多组分中需要选定对整
个物系的分离起关键作用的两个组分。
解题思路：
从题意分析可知，乙烷为轻关键组分，丙烯为 重关键组分。 设进料量为100kmol/h。 沸点比较：乙烯＜丙烯＜乙烷＜丙烷。 填写下表：
乙烯 乙烷 丙烯 丙烷
F
=100×0.15=15 =100×0.40=40 =100×0.20=20 =100×0.25=25
kmol/h
kmol/h
kmol/h
kmol/h
D
=F乙烯 =15kmol/h
=F乙烷-W乙 烷=40-
0.04W
=DxDh =0.02D源自=0W=0=WxWl =0.04W
=F丙烯-D丙烯 =F丙烷
=20-0.02D
=25kmol/h
• 关键组分表明了精馏过程的主要分界线。挥 发度大的组分称为“轻关键组分”，记作l； 挥发度小的组分称为“重关键组分”，记作 h。
• 轻关键组分在塔釜产品中的浓度xWl和重组 分在塔顶产品中的浓度xDh要严格控制。
• 或者规定轻重关键组分别在塔顶产品和塔釜 产品中的纯度xDl和xWh。也可规定塔顶和塔 釜的回收率Φ顶或Φ釜。
（二）清晰分割的物料衡算
什么是清晰分割？清晰分割的物料衡算条件是 什么？（P327）
• 全塔物料衡算式： • F=D+W • 任意组分i的物料衡算式： • FZi=DxDi+WxWi
第三节 多组分精馏的计算
• 多组分精馏计算通常以物料衡算、热量衡算 和相平衡计算为基础。
• 在工程设计中，它有简捷法和严格法两大类。
清晰分割的物料衡算
（一）关键组分及其选择 多组分精馏的物料衡算可分为清晰分割和非清
晰分割两种情况。 关键组分：指被分离的多组分中需要选定对整
个物系的分离起关键作用的两个组分。
解题思路：
从题意分析可知，乙烷为轻关键组分，丙烯为 重关键组分。 设进料量为100kmol/h。 沸点比较：乙烯＜丙烯＜乙烷＜丙烷。 填写下表：
乙烯 乙烷 丙烯 丙烷
F
=100×0.15=15 =100×0.40=40 =100×0.20=20 =100×0.25=25
kmol/h
kmol/h
kmol/h
kmol/h
D
=F乙烯 =15kmol/h
=F乙烷-W乙 烷=40-
0.04W
=DxDh =0.02D源自=0W=0=WxWl =0.04W
=F丙烯-D丙烯 =F丙烷
=20-0.02D
=25kmol/h
• 关键组分表明了精馏过程的主要分界线。挥 发度大的组分称为“轻关键组分”，记作l； 挥发度小的组分称为“重关键组分”，记作 h。
• 轻关键组分在塔釜产品中的浓度xWl和重组 分在塔顶产品中的浓度xDh要严格控制。
• 或者规定轻重关键组分别在塔顶产品和塔釜 产品中的纯度xDl和xWh。也可规定塔顶和塔 釜的回收率Φ顶或Φ釜。
（二）清晰分割的物料衡算
什么是清晰分割？清晰分割的物料衡算条件是 什么？（P327）
• 全塔物料衡算式： • F=D+W • 任意组分i的物料衡算式： • FZi=DxDi+WxWi
第三章-多组分精馏
31
3.2.4 实际回流比和理论板数
用Underwood方程求出Rm 后，实际回流比R一般 取作1.30Rm。
有了实际回流比和最少理论板数，求实际理论板数 常用的经验方法有：
Gilliland图、Erbar-Maddox图。
适用于相对挥发度 变化不大的情况
适用于非理想性 较大的情况
32
图3-9 Gilliland图
35
3.2.5 多组分精馏的简捷计算方法 精馏简捷计算 ——FUG法
Fenske
Underwood Gilliland
Nm
Rm
R、N
36
开始
指定进料条件
指定两个关键组分的分离程度
估计非关键组分的分离情况
决定精馏塔操作压力和冷凝器类型 （泡、露点计算）
在塔压下作闪蒸计算
（绝热闪蒸计算）
计算最少理论板数和非关键组分的分离程度
多组分精馏 物系组成
轻非关键组分（LNK），轻组分 轻关键组分（LK） 中间组分
重关键组分（HK） 重非关键组分（HNK），重组分
非分配组分：只在塔顶或塔釜出现的组分； 分配组分：在塔顶和塔釜均出现的组分。 11
3.2.2 最小回流比（Rm）
二组分精馏： 最小回流比下，进料板上下出现恒浓区或夹点。
28
讨论与分析：
清晰分割假定比较适用的情况： 轻重关键组分的分离程度较高，轻组分的挥发度比 LK的挥发度大得多，而重组分的挥发度比HK的挥 发度小得多。
对于无中间组分的体系： 如A(LNK)、B(LK)、C(HK)、D(HNK)组成的体系， 先假定清晰分割，计算理论板数，再校验是否清晰 分割。
对于有中间组分的体系： 如A(LNK)、B(LK)、C(中间组分)、D(HK)、 E(HNK) 组成的体系，则根据C的相对挥发度是靠近 B还是靠近D来假定C在塔顶和塔釜的分配。
3.2.4 实际回流比和理论板数
用Underwood方程求出Rm 后，实际回流比R一般 取作1.30Rm。
有了实际回流比和最少理论板数，求实际理论板数 常用的经验方法有：
Gilliland图、Erbar-Maddox图。
适用于相对挥发度 变化不大的情况
适用于非理想性 较大的情况
32
图3-9 Gilliland图
35
3.2.5 多组分精馏的简捷计算方法 精馏简捷计算 ——FUG法
Fenske
Underwood Gilliland
Nm
Rm
R、N
36
开始
指定进料条件
指定两个关键组分的分离程度
估计非关键组分的分离情况
决定精馏塔操作压力和冷凝器类型 （泡、露点计算）
在塔压下作闪蒸计算
（绝热闪蒸计算）
计算最少理论板数和非关键组分的分离程度
多组分精馏 物系组成
轻非关键组分（LNK），轻组分 轻关键组分（LK） 中间组分
重关键组分（HK） 重非关键组分（HNK），重组分
非分配组分：只在塔顶或塔釜出现的组分； 分配组分：在塔顶和塔釜均出现的组分。 11
3.2.2 最小回流比（Rm）
二组分精馏： 最小回流比下，进料板上下出现恒浓区或夹点。
28
讨论与分析：
清晰分割假定比较适用的情况： 轻重关键组分的分离程度较高，轻组分的挥发度比 LK的挥发度大得多，而重组分的挥发度比HK的挥 发度小得多。
对于无中间组分的体系： 如A(LNK)、B(LK)、C(HK)、D(HNK)组成的体系， 先假定清晰分割，计算理论板数，再校验是否清晰 分割。
对于有中间组分的体系： 如A(LNK)、B(LK)、C(中间组分)、D(HK)、 E(HNK) 组成的体系，则根据C的相对挥发度是靠近 B还是靠近D来假定C在塔顶和塔釜的分配。
多组分精馏计算
l i ,1 l i,2 li, j l i , N 1 l i , N
Bi1 Ci1 1 B C i2 i2 1 B C ij ij 1 Bi,N 1 Ci,N1 1 B i , N
(2-134)
3.恩特吾德方程(Rm)
所谓最小回流比，理论上讲是需要无限
多块塔板才能达到分离要求时的回流比。
在多组分精馏中，由于非分布组成存在
出现了上下两个恒浓区。而且恒浓区浓
度和位置均未知，所以严格计算Rm至今
没有一个通用法，目前只能用一些近似
式计算。
i , B x f ,i 1 q i,B
因为
V1 DV L1 R( DV DL )
V2 D L1 ( R 1)( DV D L )
若各板的 L j L j / L j 2 (0.001) ，整个模拟计算完成；否 则以新的 L j (V j ) ，重新回到内层迭代计算，直至外层收敛。
0 0
W-H 三对角线算法的特点
xij lij
l
i
ij
3) 利用泡点方程计算各板的温度
L
i
l ij
j
1 0
4)并用各板的 作为内层迭代收敛判
lij L j 1
i max
1 10 4
5） 利用Ｈ方程和总物料衡算方程计算各板的 L j 和 V j
H方程
(U j L j )h j (W j V j ) H j V j 1H j 1 L j 1h j 1 Fj hFj Q j 0
提:
Bi1 Ci1 1 B C i2 i2 1 B C ij ij 1 Bi,N 1 Ci,N1 1 B i , N
(2-134)
3.恩特吾德方程(Rm)
所谓最小回流比，理论上讲是需要无限
多块塔板才能达到分离要求时的回流比。
在多组分精馏中，由于非分布组成存在
出现了上下两个恒浓区。而且恒浓区浓
度和位置均未知，所以严格计算Rm至今
没有一个通用法，目前只能用一些近似
式计算。
i , B x f ,i 1 q i,B
因为
V1 DV L1 R( DV DL )
V2 D L1 ( R 1)( DV D L )
若各板的 L j L j / L j 2 (0.001) ，整个模拟计算完成；否 则以新的 L j (V j ) ，重新回到内层迭代计算，直至外层收敛。
0 0
W-H 三对角线算法的特点
xij lij
l
i
ij
3) 利用泡点方程计算各板的温度
L
i
l ij
j
1 0
4)并用各板的 作为内层迭代收敛判
lij L j 1
i max
1 10 4
5） 利用Ｈ方程和总物料衡算方程计算各板的 L j 和 V j
H方程
(U j L j )h j (W j V j ) H j V j 1H j 1 L j 1h j 1 Fj hFj Q j 0
提:
精馏计算 ppt课件
少使提馏段操作线越来
越靠近平衡线。
q=1
q>1
e
xW
xF
xD
20
(1)五种进料热状况：
1、冷液进料 ； 2、泡点进料（饱和液体进料）； 3、气液混合物进料 ； 4、露点进料（饱和气体进料）； 5、过热蒸气进料
21
(2)进料热状况对进料板物流的影响
（1）冷液进料
tF tV ,
L'LF V' V
（2）对于泡点进料
1、精馏段操作线方程
L
D
yn1LDxnLDxD
令 R L(回流比得）精馏段操作线方程：
D
R
1
1
yn1R1xnR1xD
2
n
V y1
V LL
y2 x 1L x
2
L V xn yn+1
馏出液
D , xD
R
1
yn1R1xnR1xD
精馏段操作线方程物理意义：
➢表示精馏段内任意相邻两板 间气液组成之间的关系。即xn 与yn+1之间的关系。 ➢斜率为R/(R+1)，截距为 xD/(R+1)，过（xD，xD） ➢在稳定操作条件下，精馏段 操作线方程为一直线 ab
提馏段原始的物料衡算方程： V'yL'xW xW
两式相减，可得： ( V ' V )y (L ' L )x (D x D W x W )
DxDWxWFxF
V'V=(q-1)F
y q x xF q 1 q 1
L' L=qF
➢在 x-y
截距为
图上，该式为通过点（
x F 的直线方程。
xF
3.2 多组分精馏
3.2 多组分精馏基本要求：掌握多组分精馏与双组分精馏的异同，多组分精馏的简捷算法；了解多组分复杂精馏和多组分精馏的精确算法及AspenPlus 软件。
重 点：多组分精馏简捷算法。
难 点：多组分精馏精确计算。
3.2.1 多组分精馏过程分析精馏是化工生产中广泛应用的单元操作之一。
它利用液体混合物中各组分挥发度的差异使其得到分离。
在《化工原理》课程中对双组分液态混合物的精馏进行了讨论，但是在实际出产中所遇到的待进行精馏分离的液态混合物往往为多组分。
【实例】聚苯乙烯原料――苯乙烯的精制聚合反应一般要求单体的纯度很高，这里要求苯乙烯含量大于98％。
苯乙烯的制备过程：先由乙烯与苯反应生成乙苯，再由乙苯脱氢得到苯乙烯：CH 2=CH2 + CH 2－CH 3(乙苯)－H 2CH 2－CH 3CH ＝CH 2（苯乙烯）在粗产品中，除主要含有苯乙烯外，还有苯、甲苯、乙苯和焦油等组分，不能满足聚合反应对单体的纯度要求，所以要对多组分的粗苯乙烯进行精馏分离。
因此，研究多组分精馏更具有实际意义。
多组分精馏就是本节要讨论的内容，是本课程的重点之一。
双组分精馏我们已经比较熟悉，为了研究多组分的精馏，我们先比较一下多组分精馏与双组分精馏的异同，以便我们对多组分精馏有个基本的认识。
一. 多组分精馏与双组分精馏的异同 （一）相同点（两者的共性）两者均为精馏，因此有许多共同点。
1.分离依据相同——各组分挥发度的差异（沸点的差异、饱和蒸汽压的差异） 只有混合物中各组分的挥发度（沸点）不同才能通过精馏来分离。
易挥发（沸点低）的组分在塔顶馏出液中含量较高，难挥发（沸点高）的组分在塔釜液中含量较高。
2. 分离原理相同——多次部分汽化、多次部分冷凝使汽相中轻组分浓度不断提高、重组分浓度不断降低，液相中重组分浓度不断提高、轻组分浓度不断降低，从而使轻重组分分离。
2. 设备的基本组成相同——由塔体、再沸器、冷凝器等三个基本部件组成。
4. 计算的理论依据相同——三大平衡（物料衡算、相平衡和热量平衡） （二）不同点（多组分精馏的特性）多组分精馏由于组分增多，因而具有一些与双组分精馏的不同之处。
多组分精馏简述
第三章 多组分精馏在化工原理课程中，对双组分精馏和单组分吸收等简单传质过程进行过较详尽的讨论。
然而，在化工生产实际中，遇到更多的是含有较多组分或复杂物系的分离与提纯问题。
在设计多组分多级分离问题时，必须用联立或迭代法严格地解数目较多的方程，这就是说必须规定足够多的设计变量，使得未知变量的数目正好等于独立方程数，因此在各种设计的分离过程中，首先就涉及过程条件或独立变量的规定问题。
多组分多级分离问题，由于组分数增多而增加了过程的复杂性。
解这类问题，严格的该用精确的计算机算法，但简捷计算常用于过程设计的初始阶段，是对操作进行粗略分析的常用算法。
§3-1分离系统的变量分析设计分离装置就是要求确定各个物理量的数值，但设计的第一步还不是选择变量的具体数值，而是要知道在设计时所需要指定的独立变量的数目，即设计变量。
一、设计变量1.设计变量⎩⎨⎧-=：可调设计变量固定设计变量a x c v i N N N N N :v N ：描述系统所需的独立变量总数。
c N ：各独立变量之间可以列出的方程式数和给定的条件，为约束关系数。
要确定i N ，需正确确定v N 和c N ，一般采用郭慕孙发表在AIchE J （美国化学工程师学会），1956（2）：240-248的方法，该法的特点是简单、方便，不易出错，因而一直沿用至今。
郭氏法的基本原则是将一个装置分解为若干进行简单过程的单元，由每一单元的独立变量数e v N 和约束数e c N 求出每一单元的设计变量数e i N ，然后再由单元的设计变量数计算出装置的设计变量数E i N 。
在设计变量i N 中，又被分为固定设计变量x N 和可调设计变量a N ，x N 是指确定进料物流的那些变量（进料组成和流量）以及系统的压力，这些变量常常是由单元在整个装置中的地位，或装置在整个流程中的地位所决定，也就是说，实际上不要由设计者来指定，而a N 才是真正要由设计者来确定的，因此郭氏法的目的是确定正确的a N 值。
第三章 多组分精馏
层理论塔板才能满足分离要求所需的回流比，
称为最小回流比。多组分精馏计算中，必须用
解析法求最小回流比。
23
常用的是恩德伍德法，推导该式的基本假设是：
1) 体系中各组分的相对挥发度为常数；
2) 塔内气相和液相均为恒摩尔流。
根据物料平衡及相平衡表示，利用恒浓区的 概念，恩德伍德推导出最小回流比的两个联 立公式：
清晰分割时非关键组分在塔顶和塔底产品
中的分配用物料衡算求得。
11
12
总物料衡算 苯的衡算 乙苯的衡算
甲苯的衡算
13
(2) 非清晰分割
如果轻重关键组分不是相邻组分，则塔顶和塔 底产品中必有中间组分。 如果进料液中非关键组分的相对挥发度与关键 组分相差不大，则塔顶产品中就含有比重关键 组分还重组分，塔底产品中含有比轻关键组分
37
应用：实验制备的小批量物质分离、石油产 品评价、高效填料的性能测定、精细化工产
品的提纯、同位素产品的精制等。
计算：难以采用图解方法求解理论板数，通常
采用解析方法或简捷法确定理论板数、进料位
置等。计算中，精密精馏通常按二元混合物处
理。
38
3.5.3
盐溶精馏（加盐精馏）
一种采用特殊萃取剂的萃取精馏，用于难分 离混合物的分离。 例：乙醇-水 、丙醇-水、水-醋酸等的分离
5
对于双组分精馏；
塔顶：xDA 已确定 xDB =1- xDA ;
塔釜：xWB已确定 xWB =1- xWA ;
也就是塔顶、塔釜组成全部确定。
对于多组分精馏：Na=5 ，与组分数无关。
除规定全凝器饱和液体出料：2） R; 3）D/F外只
精馏计算公式
精馏计算公式精馏是衡量系统的能量平衡和组成的一种凝固分离技术，可以将混合物中的某种成分分离出来。
它的基本原理是通过调整混合物的温度、压力和其他条件，使不同的组分在混合物中的沸点相差比较大的情况下，分别沸腾出来，从而实现分离。
精馏在石油、化学、食品和其他工业中有着广泛的应用。
精馏分离操作中，必须明确计算方程，以实现更精确的分离。
每种精馏计算公式都有其特定的用途，并且都可以用来评估精馏系统的性能。
常用的精馏计算公式包括密度比计算公式、质量传输系数计算公式、质量平衡计算公式、温度平衡计算公式等等。
密度比计算公式是精馏操作中最常用的一种计算公式，它可以计算出不同混合物中的温度和压力下的密度比值，从而来控制混合物的精馏过程。
质量传输系数计算公式是用来估算精馏塔段中质量传输量的，通过计算每个塔段的质量传输系数，来估算每个塔段的精馏比例，有效的控制和改善精馏操作的效果。
质量平衡计算公式可以使用收率和质量系数求出精馏系统中各塔段的质量平衡关系，这对精馏操作的控制和优化有着重要的作用。
温度平衡计算公式可以输入各塔段的熔点和全部精馏塔的负荷温度，以求出各塔段终端液体的温度，实现更加有效的能量利用。
精馏计算公式的应用，不仅能实现精准的分离，而且可以实现能量的有效利用。
通过精准的控制，可以使系统的核心数据尽量接近理想状态，从而大大提高系统的效率和经济性。
然而，精馏操作是一种复杂的技术，需要经过大量的施工和设计，以实现实际操作中最佳的结果。
此外，由于现有的精馏系统参数存在不稳定性，可能会导致精馏过程中的误差，因此，在设计和操作过程中，需要严格控制参数的变化，以保证精馏计算公式的正确性和有效性。
总之，精馏计算公式是操作精馏技术的关键，要正确使用这些公式，必须了解其特定的专业知识和相关技术，以及熟悉参数变化的原理。
只有认真学习，才能更好地实现精馏技术的最佳结果。
多组分精馏
故有：
qnD qnDi log i,h l log( ) log qnW qnWi log l ,h l
于是有：
q nDi q nWi
qnDh qnW h
qnDh log( ) qnWh
=已知数
是有效能损失的过程，而不是能
在量上的减少。
精馏过程节能技术： ◇ 精馏塔设计和操作参数的优化； ◇ 多组分分离序列的选择； ◇ 精馏与过程系统的能量集成； ◇ 选择适宜的分离方法替代精馏。 （1）精馏塔设计和操作参数的优化 ① 适宜回流比和理论板数的选择； ② 适宜进料位置的选择； ③ 进料热状态的选择； ④ 操作压力的选择。
A、B
2
qnF
A、B
2
B
B
A、B
② 中间再沸器和中间冷凝器 中间再沸器：
目的：节省高品位热源。
代价：中沸器下方塔板分离能力被削弱。
中间冷凝器
目的：减少主冷凝器高品位冷剂的用量，以减少能耗。
代价：其下的影响
根据假定（b），对任意组份与重关键组份来说，也有：
N min
q nD q nW i i log q nW q nD h h log i ,h
q nD q nD i h log q nW q nW i h log i ,h
6.8.4 多组份精馏塔理论塔板数的计算
（1） 简捷法 ① 以轻、重关键组分为依据，利用芬斯克公式求Nmin 。
N min
x xl l log x x h D h log l ,h
W
多组分精馏pdf
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4 5
( 6， 2 ( 6， 3
4 5
， ( 2 + 或 ( ， & 3 + ( 6， 2 " 2 ( 6， 3 " 3
（ ）
（ ） )
依芬斯克分配原则第二条，非关键组分在产 品中的分配情况与关键组分的也相同，即：
， ( 2 + ， ( & 7 + ( 6， 2 " 2 ( 6， 7 " 7
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（ ） )
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其中，9为时段数。 ! " $ 计算 / :， 4 已收集的馏液中各组分的平均浓度 / 与釜 ， 4 7 内剩余液中各组分的浓度 / 的关系有： :， 4
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! 谈
冲：教授级高级工程师， （ ） 。 ) F : !年毕业于南开大学化工系，一直从事工艺设计工作。联系电话： # : : ) " B ! B " ! "
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精馏段各板下降的液体，其摩尔数都相同，提馏段各板 下降的液体，其摩尔数都相同，但两数不一定相等
2、清晰分割的物料平衡
(2)r-线方程（精馏段操作线方程）
在精馏段对i 组分进行物料衡算：
进入=流出 yn
Vn Ln+1 n+1
V LD Vyni Lxn1i DxDi
又因：R=L/D
xn+1i
(2) Fenske公式的适用范围和讨论： 对于轻重关键组分：
lg Nm
xl xh xh xl D
苯、甲苯、异丙苯 精馏塔内温度分布
苯、甲苯、异丙苯精馏 塔内液相浓度分布
苯、甲苯、异丙苯精馏 塔内液相浓度分布
③温度分布 温度分布从再沸器到冷凝器单调下降 ④组成分布（浓度） 二组分精馏：在精馏段和提馏段中段组成变化明显 多组分精馏：在进料板处各个组分都有显著的变化
三、简捷计算法（群法）
A 简捷法计算只解决分离过程中级数、进料与产品组成间的 关系，而不涉及级间的温度与组成的分布 B 将多组分溶液简化为一对关键组分的分离 C 物料衡算按清晰分割计算，求得塔顶和塔釜的流量和组成 D 用芬斯克公式计算最少理论板数 E 用恩德伍德公式计算最小回流比 F 用吉利兰关联图求得理论板数N
清晰分割的物料衡算的定义有两条：
①比轻关键组分还轻的组分，全部从塔顶馏出液中采出。 ②比重关键组分还重的组分，全部从塔釜采出液中采出。
原 因
①方法简单，对被分离物系中各组分的相对挥发度差别较 大时，其计算结果与准确计算法没有重大差别。 ②为不清晰分割的物料衡算提供初始的关键组分的比值。
2、清晰分割的物料平衡
1、关键组分的确定及其回收率 (2)关键组分的确定： 轻重关键组分其挥发 度一般都是相邻的。
一般是由工艺要求所确定的！！！
例如：石油 裂解气中的 脱甲烷塔
H2
塔顶出料 塔釜出料 C10 C2= C2=是重关键组分 C10是重关键组分
C20
C3= C30
……
1、关键组分的确定及其回收率
(3)回收率：
n
R 1 yni xn1i xDi R 1 R 1
(3) s-线方程（提馏段操作线方程）
V ym1i L xmi WxWi
又因： L W V
_ _
_
_
_
ymi＝ _ xm1i _ xwi L W L W
L
W
若将提馏段的L用精馏段的L表示， 则有：
V
F
qF
②
2、清晰分割的物料平衡
(1)全塔物料衡算进行物料分布：
多组分精馏物料衡算:可采用加和法。
d D W=F-D i 或者 w W D=F-W i
举例：若有一混合物
要求一精馏塔，塔顶产品中含 丙烯不超过5%，塔釜产品中含 乙烷不超过5%，试用清晰分割 法计算塔釜产量和组成。
P63,式3-5，3-6
组分 fi
C2= C20 C3= C30 Σ
D=55/0.9=61.1 kmol/h
di
di 40 20 30 10 40 40
lk为乙烷，hk为丙烯
3
2
W=100-61.1=38.9 kmol/hkmol/h kmol/h kmol/h kmol/h
0
20-0.05W 18
wi=fi-di xDi 0.65
Nm
HK lg (1 LK ,D )(,W 1
LK ,D
lg LK HK
W
lg Nm
xi xr xr xi D
HK ,w )
Nm
d lg w
lg LK HK
LK
lg LK HK
d w HK
lg d i wr r D wi Nm lg ir
组分 C2= C20 C3=
Zi 0.4 0.2 0.3
C30 Σ
0.1 1.0
W=F-D 解：以F=100kmol/h进行计算
P65,例3-1,3-2,3-3
D F=100kmol/h 已知： di=40+20-0.05W+0.05D X DC 0.05 X DW 0 0.05 Zi，=60-0.05(F-D)+0.05D=55+0.1D
析。掌握关键组分等概念；
3）掌握清晰分割和不清晰分割物料衡算的计算 方法。简捷法计算算精馏过程的步骤。 4）掌握萃取精馏原理和萃取剂选择性的定义和 影响因素以及萃取剂的选择。
本章要求： 5）了解萃取精馏流程和萃取精馏过程的计算；
6）了解共沸物的特性和共沸组成的计算，三元物
系组成的表示方法，掌握共沸精馏过程共沸 剂的确定； 7）掌握简捷计算法计算萃取精馏和共沸精馏过程 的理论板数； 8）了解复杂精馏的定义及其过程。
塔顶回收率：
DX Dl 塔顶产品中轻关键组分的量 顶 100 % 100 % FX Fl 进料中轻关键组分的量
塔釜回收率：
WyWh 塔釜产品中重关键组分的量 釜 100 % 100 % FX Fh 进料中重关键组分的量
1、关键组分的确定及其回收率
1、关键组分的确定及其回收率
L L
q<0 过热蒸汽： 进料中液体的量占进料量的份数。
3、Fenske公式计算Nm
(1)公式推导： N
Fenske公式计算Nm的出发点
R=L/D,
Nm Rm 当R 当N ∞时，N=Nm ∞时，R=Rm R 只有当D=0时，R= ∞, 即全回流时。
3、Fenske公式计算Nm
R-线方程
yni
设计变量名称 进料状态(温度)T进料 进料组成Zi 进料量F 塔操作压力P 进料板位置 Σ
变量数 1 C-1 1 1 1 C+3
还有三个变量 没有给出呢????
剩下三个变量一般从下列四项中， 根据设计任务的需求进行选择。
变量名称
变量数
手工计算常规定的变量
某一组分在塔顶，另一组分 2 在塔釜产品中浓度(即轻重 关键组分)xDi,XWj 回流比R 总理论板数N 塔釜塔顶产品量之比D/W 1 1 1
1、关键组分的确定及其回收率
1、关键组分的确定及其回收率
苯、甲苯、异丙苯精馏塔内液相浓度分布
2、清晰分割的物料平衡
物料平衡有两个目的：
①进行产物分布，产量估计。 ②建立操作线方程 物料衡算有两种方法： ①清晰分割的物料衡算 ②不清晰分割的物料衡算
2、清晰分割的物料平衡
2、清晰分割的物料平衡
(1-q)F L L V
L=L+qF
代入s-线方程：
L qF W ymi xm1i xWi L qF W L qF W
式中q的计算式为：
q
H hf H h
每摩尔进料汽化成饱和 蒸汽所需的热量 进料为饱和液体时每摩 尔的汽化潜热
饱和液体进料： q=1 式中 H—饱和蒸汽的焓 q=0 hf---进廖焓值 饱和蒸汽： h---进料为饱和液体的焓 q>1 过冷液体： 汽液混合物： 0<q<1 f =Fq, q=f /F,
在全回流时，不论在精馏段还是提馏段，下一板上升的蒸 汽与上一板下降的液体组成相同。Ln=Vn+1
当 ir 在全塔范围内变化不大时，可以用一个平均的 代替所有的 ir ，可以用全塔的 几何均值来表示：
N 1 N N 1......W
(a)塔顶为全冷凝器时： (b)塔顶为分冷凝器时：
分离工程
河北科技大学
刘玉敏
第三节
多组分精馏
1、变量分析
2、简捷计算法
3、逐板计算法
第三章 主要内容
3.1分离系统的变量分析
3.2多组分精馏过程
了解 重点掌握
3.3特殊精馏
3.3.1萃取精馏
掌握
3.3.2恒沸精馏
3.4复杂精馏
掌握
本章要求：
1）了解分离系统的变量分析； 2）了解多组分精馏过程与二组分精馏的比较分
计算机计算时常采用的 指定变量
三、多组分精馏过程的复杂性
①求解方法 二组分精馏：无需试差 多组分精馏：反复试差求解
②摩尔流率 二组分精馏：在进料板处液体组成有突变，各板的 摩尔流率基本为常数 多组分精馏：液、汽流量有一定的变化，但液汽比 接近于常数
二组分精馏 流量、温度、 浓度分布
苯、甲苯、异丙苯精馏 塔内汽液流量分布
j---代表j第块理论板
变量数
1 C 1 1 N 1 N 2N 2CN 2N 1 C(N+1) 2 3CN+6N+2C+7
(2)方程式数目NC ：
方程类别 各板各组分物平衡 各板各组分相平衡 各板热平衡,(包括塔顶釜) 分子分数加和式 xi j 1 方程数 CN CN N N N 1 CN 2N C+1
yi j 1
Zi 1 计算各板的Kij方程
计算各板汽液相焓方程 计算进料Ki和焓HF方程
计算各板的压力降方程 Σ
N-1 3CN+6N+C+1
(3)设计变量数Ni ： Ni= N0-NC = [3CN+6N+2C+7]-[3CN+6N+C+1] =C+6
2、设计变量的指定方案 Ni= N0-NC=C+6 通常在实际设计时，以下条件6.9
0.30
0.05
0.05
0.69
0.05D 0
3.1
0
61.1
10
38.9
0
1.0
0.26
1.0
100
2、清晰分割的物料平衡
2、清晰分割的物料平衡
(2)r-线方程（精馏段操作线方程）
在精馏段对i 组分进行物料衡算：
进入=流出 yn
Vn Ln+1 n+1
V LD Vyni Lxn1i DxDi
又因：R=L/D
xn+1i
(2) Fenske公式的适用范围和讨论： 对于轻重关键组分：
lg Nm
xl xh xh xl D
苯、甲苯、异丙苯 精馏塔内温度分布
苯、甲苯、异丙苯精馏 塔内液相浓度分布
苯、甲苯、异丙苯精馏 塔内液相浓度分布
③温度分布 温度分布从再沸器到冷凝器单调下降 ④组成分布（浓度） 二组分精馏：在精馏段和提馏段中段组成变化明显 多组分精馏：在进料板处各个组分都有显著的变化
三、简捷计算法（群法）
A 简捷法计算只解决分离过程中级数、进料与产品组成间的 关系，而不涉及级间的温度与组成的分布 B 将多组分溶液简化为一对关键组分的分离 C 物料衡算按清晰分割计算，求得塔顶和塔釜的流量和组成 D 用芬斯克公式计算最少理论板数 E 用恩德伍德公式计算最小回流比 F 用吉利兰关联图求得理论板数N
清晰分割的物料衡算的定义有两条：
①比轻关键组分还轻的组分，全部从塔顶馏出液中采出。 ②比重关键组分还重的组分，全部从塔釜采出液中采出。
原 因
①方法简单，对被分离物系中各组分的相对挥发度差别较 大时，其计算结果与准确计算法没有重大差别。 ②为不清晰分割的物料衡算提供初始的关键组分的比值。
2、清晰分割的物料平衡
1、关键组分的确定及其回收率 (2)关键组分的确定： 轻重关键组分其挥发 度一般都是相邻的。
一般是由工艺要求所确定的！！！
例如：石油 裂解气中的 脱甲烷塔
H2
塔顶出料 塔釜出料 C10 C2= C2=是重关键组分 C10是重关键组分
C20
C3= C30
……
1、关键组分的确定及其回收率
(3)回收率：
n
R 1 yni xn1i xDi R 1 R 1
(3) s-线方程（提馏段操作线方程）
V ym1i L xmi WxWi
又因： L W V
_ _
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ymi＝ _ xm1i _ xwi L W L W
L
W
若将提馏段的L用精馏段的L表示， 则有：
V
F
qF
②
2、清晰分割的物料平衡
(1)全塔物料衡算进行物料分布：
多组分精馏物料衡算:可采用加和法。
d D W=F-D i 或者 w W D=F-W i
举例：若有一混合物
要求一精馏塔，塔顶产品中含 丙烯不超过5%，塔釜产品中含 乙烷不超过5%，试用清晰分割 法计算塔釜产量和组成。
P63,式3-5，3-6
组分 fi
C2= C20 C3= C30 Σ
D=55/0.9=61.1 kmol/h
di
di 40 20 30 10 40 40
lk为乙烷，hk为丙烯
3
2
W=100-61.1=38.9 kmol/hkmol/h kmol/h kmol/h kmol/h
0
20-0.05W 18
wi=fi-di xDi 0.65
Nm
HK lg (1 LK ,D )(,W 1
LK ,D
lg LK HK
W
lg Nm
xi xr xr xi D
HK ,w )
Nm
d lg w
lg LK HK
LK
lg LK HK
d w HK
lg d i wr r D wi Nm lg ir
组分 C2= C20 C3=
Zi 0.4 0.2 0.3
C30 Σ
0.1 1.0
W=F-D 解：以F=100kmol/h进行计算
P65,例3-1,3-2,3-3
D F=100kmol/h 已知： di=40+20-0.05W+0.05D X DC 0.05 X DW 0 0.05 Zi，=60-0.05(F-D)+0.05D=55+0.1D
析。掌握关键组分等概念；
3）掌握清晰分割和不清晰分割物料衡算的计算 方法。简捷法计算算精馏过程的步骤。 4）掌握萃取精馏原理和萃取剂选择性的定义和 影响因素以及萃取剂的选择。
本章要求： 5）了解萃取精馏流程和萃取精馏过程的计算；
6）了解共沸物的特性和共沸组成的计算，三元物
系组成的表示方法，掌握共沸精馏过程共沸 剂的确定； 7）掌握简捷计算法计算萃取精馏和共沸精馏过程 的理论板数； 8）了解复杂精馏的定义及其过程。
塔顶回收率：
DX Dl 塔顶产品中轻关键组分的量 顶 100 % 100 % FX Fl 进料中轻关键组分的量
塔釜回收率：
WyWh 塔釜产品中重关键组分的量 釜 100 % 100 % FX Fh 进料中重关键组分的量
1、关键组分的确定及其回收率
1、关键组分的确定及其回收率
L L
q<0 过热蒸汽： 进料中液体的量占进料量的份数。
3、Fenske公式计算Nm
(1)公式推导： N
Fenske公式计算Nm的出发点
R=L/D,
Nm Rm 当R 当N ∞时，N=Nm ∞时，R=Rm R 只有当D=0时，R= ∞, 即全回流时。
3、Fenske公式计算Nm
R-线方程
yni
设计变量名称 进料状态(温度)T进料 进料组成Zi 进料量F 塔操作压力P 进料板位置 Σ
变量数 1 C-1 1 1 1 C+3
还有三个变量 没有给出呢????
剩下三个变量一般从下列四项中， 根据设计任务的需求进行选择。
变量名称
变量数
手工计算常规定的变量
某一组分在塔顶，另一组分 2 在塔釜产品中浓度(即轻重 关键组分)xDi,XWj 回流比R 总理论板数N 塔釜塔顶产品量之比D/W 1 1 1
1、关键组分的确定及其回收率
1、关键组分的确定及其回收率
苯、甲苯、异丙苯精馏塔内液相浓度分布
2、清晰分割的物料平衡
物料平衡有两个目的：
①进行产物分布，产量估计。 ②建立操作线方程 物料衡算有两种方法： ①清晰分割的物料衡算 ②不清晰分割的物料衡算
2、清晰分割的物料平衡
2、清晰分割的物料平衡
(1-q)F L L V
L=L+qF
代入s-线方程：
L qF W ymi xm1i xWi L qF W L qF W
式中q的计算式为：
q
H hf H h
每摩尔进料汽化成饱和 蒸汽所需的热量 进料为饱和液体时每摩 尔的汽化潜热
饱和液体进料： q=1 式中 H—饱和蒸汽的焓 q=0 hf---进廖焓值 饱和蒸汽： h---进料为饱和液体的焓 q>1 过冷液体： 汽液混合物： 0<q<1 f =Fq, q=f /F,
在全回流时，不论在精馏段还是提馏段，下一板上升的蒸 汽与上一板下降的液体组成相同。Ln=Vn+1
当 ir 在全塔范围内变化不大时，可以用一个平均的 代替所有的 ir ，可以用全塔的 几何均值来表示：
N 1 N N 1......W
(a)塔顶为全冷凝器时： (b)塔顶为分冷凝器时：
分离工程
河北科技大学
刘玉敏
第三节
多组分精馏
1、变量分析
2、简捷计算法
3、逐板计算法
第三章 主要内容
3.1分离系统的变量分析
3.2多组分精馏过程
了解 重点掌握
3.3特殊精馏
3.3.1萃取精馏
掌握
3.3.2恒沸精馏
3.4复杂精馏
掌握
本章要求：
1）了解分离系统的变量分析； 2）了解多组分精馏过程与二组分精馏的比较分
计算机计算时常采用的 指定变量
三、多组分精馏过程的复杂性
①求解方法 二组分精馏：无需试差 多组分精馏：反复试差求解
②摩尔流率 二组分精馏：在进料板处液体组成有突变，各板的 摩尔流率基本为常数 多组分精馏：液、汽流量有一定的变化，但液汽比 接近于常数
二组分精馏 流量、温度、 浓度分布
苯、甲苯、异丙苯精馏 塔内汽液流量分布
j---代表j第块理论板
变量数
1 C 1 1 N 1 N 2N 2CN 2N 1 C(N+1) 2 3CN+6N+2C+7
(2)方程式数目NC ：
方程类别 各板各组分物平衡 各板各组分相平衡 各板热平衡,(包括塔顶釜) 分子分数加和式 xi j 1 方程数 CN CN N N N 1 CN 2N C+1
yi j 1
Zi 1 计算各板的Kij方程
计算各板汽液相焓方程 计算进料Ki和焓HF方程
计算各板的压力降方程 Σ
N-1 3CN+6N+C+1
(3)设计变量数Ni ： Ni= N0-NC = [3CN+6N+2C+7]-[3CN+6N+C+1] =C+6
2、设计变量的指定方案 Ni= N0-NC=C+6 通常在实际设计时，以下条件6.9
0.30
0.05
0.05
0.69
0.05D 0
3.1
0
61.1
10
38.9
0
1.0
0.26
1.0
100
2、清晰分割的物料平衡