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6.4 精馏 6.4.1 精馏原理 （ 1 ）精馏过程. 馏出 液. 进料. 釜液. 板式塔. 进料板以上称为 精馏段 —— 精制汽相中的易挥发组分。 进料板以下（包括进料板）称为 提馏段 —— 提浓液相中难挥发组分。. 塔顶产品称为 馏出液 —— 富含易挥发组分。 塔底产品称为 釜液 —— 富含难挥发组分。. L 0. V 2. （ 2 ）精馏原理. ① 回流 塔顶液相回流和塔底汽相回流，为偏离平衡的气液相在塔内各板上提供了接触条件，实现了气液相间的质量传递。. - PowerPoint PPT Presentation
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6.4 精馏6.4.1 精馏原理（ 1 ）精馏过程 进料板以上称为精馏段
—— 精制汽相中的易挥发组分。
进料板以下（包括进料板）称为提馏段
—— 提浓液相中难挥发组分。
塔顶产品称为馏出液
—— 富含易挥发组分。
塔底产品称为釜液
—— 富含难挥发组分。 板式塔
釜液
馏出液进料
（ 2 ）精馏原理
① 回流
塔顶液相回流和塔底汽相回流，为偏离平衡的气液相在塔内各板上提供了接触条件，实现了气液相间的质量传递。
L0
V2
V2 与 L0 是偏离
平衡的气液相，在塔板上接触，进行质量传递，浓度变化趋向于平衡组成。
② 传质推动力 y x
④ 热量传递过程
液体汽化所需热量由蒸汽冷凝提供。
易挥发组分：液相→汽相；
难挥发组分：汽相→液相。
③ 传质方向
易挥发组分沿塔高方向增加，而温度沿塔高方向降低。
⑤ 过程控制
精馏过程速率由传质过程控制。（ 3 ） 传质设备
板式塔—逐级接触式设备；
填料塔—微分接触式设备。
板式塔 填料塔
（ 4 ）理论塔板（平衡级）的概念
理论塔板：指这样一块塔板，当汽、液两相在其上进行
接触传质时，离开该塔板的两相在传质、传热方面都达
到了平衡。即汽、液两相的温度相同、组成互呈平衡，
常又称为平衡级。
)(
)(
nn
nn
xft
xfy
总板效率
pT N
NE
注意： N 不包括塔釜（再沸器）
理论塔板
nWnDnF qqq 总物料衡算：
计算类型： 操作型计算、设计型计算。计算依据： ▲ 物料衡算； ▲ 热量衡算； ▲ 相平衡关系； ▲ 归一方程。
(1) 精馏过程物料衡算 ① 全塔物料衡算
易挥发组分物料衡算： WnWDnDFnF xqxqzq
6.4.2 精馏过程的描述
qnF, zF
qnW, xW
qnD, xD
精馏塔
WD
WF
nF
nD
xx
xz
q
q
WD
FD
nF
nW
xx
zx
q
q
回收率定义
%1001 FnF
DnD
zq
xq
%100)1(
)1(2
FnF
WnW
zq
xq
馏出液中易挥发组分的回收率：
釜液中难挥发组分的回收率：
a ）无进料和采出塔板物料衡算
nnLnnnVnnLnnV
nLnnVnLnV
xqyqxqyq
qqqq
nnn
nnn
11 11
11
② 塔板物料衡算
b ）进料板物料衡算
nnVnnLnnLnnVFnF
nVnLnLnVnF
yqxqxqyqzq
qqqqq
nnnnnn
nnnnn
11 11
11
(2) 精馏过程热量衡算
① 无进料和采出塔板的热量衡算
nnnnnnnn mLnLmVnVmLnLmVnV HqHqHqHq 1111
1nn nVnL qq ，解得联立以上两式，消去
nnnn nVnLnLnV qqqq 11
)/()]()([111 1 nnnnnnnnn mLmVmLmLnLmLmVnVnV HHHHqHHqq
② 恒摩尔流假定
对多数有机同系物和许多相近的理想溶液体系，若
a ）热损失很小，可以忽略不计；
b ）混合热为零；
c ）各板上混合物的摩尔汽化热近似相等；
rrrr nnn 11
d ) 各板液体焓变与摩尔汽化热相比可忽略不计；
mLmLmL HHHnn
1
则将以上关系代入 qnVn+1 计算式中，
rrHH
HH
rrHH
nmLmV
mLmL
nmLmV
nn
nn
nn
11
10
又 011
nnnn nLnVnLnV qqqq
因为：
nVnVnV qqqnn
1所以
nLnLnL qqqnn
1
上式对于没有进料或出料的任一塔板均适用。
注意：汽、液流率应采用摩尔流率， kmol/h 或 kmol/s
③ 进料板的热量衡算
根据恒摩尔流假定的物料衡算和热量衡算：
'' nLnVnLnVnF qqqqq
mLnLmVnVmLnLmVnVmFnF HqHqHqHqHq ''
nF
nLnL
mLmV
mFmV
nVnV
q
HH
HHq
'
)'( 项联立以上两式消去
q 值对两段气、液相流量的影响
nF
nLnLmV
q
r
HHq mF
'
nFnLnL qqqq '
nFnVnV qqqq )1('
进料的摩尔汽化热气所需热量每摩尔进料变为饱和蒸
r
HHq mFmV
由
得到：
q —— 进料的热状态参数
nVnV
FnnLnL
mFmV
mLmF
qqq
q
rHH
HH
'
1
五种进料热状态a ）过冷液体
b ）饱和液体
nVnV
nFnLnL
mFmV
mLmF
qqq
q
rHH
HH
'
'
1
c ）气、液混合物
nVnV
nLnL
mFmV
mLmFmV
q
rHH
HHH
'
'
10
d ）饱和蒸气
nFnVnV
nLnL
mVmF
qqq
q
HH
'
'
0
e ）过热蒸气
nFnVnV
nLnL
mFmV
mVmF
qqq
q
HH
HH
'
'
0
0
说明：
① 进料热状态参数 q 值的大小 → 气、液两相流量分布
→ 水力学性能、分离能力 → 设计与操作。
② q 值在数值上等于进料中液相所占的分率 δ （广义）。
qHH
HH
HHHHHH
mLmV
mFmV
mLmVmVmVmLmF
)()1(
进料热状态对塔内气、液流量的影响
④ 全塔热量衡算
不计热损失，则有：
mWnWDmnDCRmFnF HqHqHq
a ） 再沸器热流量
'' nVnWnL qqq
mVnVmWnWmLnLR HqHqHq ''
，解得：消去 'nLq
''
''0
)(')(
rq
rq
HHqHHq
nVR
nV
mLmVnVmLmWnWR
b ） 冷凝器的热流量
rqnVC 同理
c ）再沸器 与冷凝器热流量的关系
rqRrq nDnVC )1(
nD
nL
q
qR
nDnDnLnV qRqqq )1(
—— 回流比
代入全塔热量衡算中：
mWnWDmnDCRmFnF HqHqHq
整理得：
mFnFmWnWmDnDnDR HqHqHqrqR )1(
说明：
① R 增加 ,R 增加 , 操作费增加。
② 若物流 qnD 、 qnW 带出热流量与 qnF 带入热量相差不大时，则有：
CnVnDR rqrqR )1(
③ 一般情况下，再沸器加入塔内的热量近似等于冷凝器从塔顶
移出的热量。
6.4.3 精馏过程的计算方法当组分较多、理论板也较多时，通常采用数值方法或试差方法。
(1) 塔内的气、液流量分布
的确定、及、 nVnLnVnL qqqq
如果塔内气、液两相流量按恒摩尔流假设确定，塔顶设全凝器时：
nDnV qRq )1( nDnL Rqq 精馏段：
提馏段： nFnLnL qqqq nFnVnV qqqq )1(
（ 2 ）物料衡算方程与相平衡方程的求解
物料衡算方程：01 21 yqxqqn nVnLnD ）（冷凝器
02 3221 yqyqxqxqn nVnVnLnL ）（
……
01 112 NnVNnVNnLNnL yqyqxqxqNn ）（
01 ）（再沸器 NnVNnWNnL yqxqxqNn
nnn xKy 相平衡关系：
归一方程：
c
iji
c
iji yx
11
0101
求解方法：
① 顺序求解法 ② 逐级计算法
