第六章 蒸馏第三节 精馏原理

一、简单蒸馏及其流程

W,x

冷凝器

蒸馏釜

原料液产品 1

产品2

二、平衡蒸馏及其流程馏 出 产 品 D

W,x

原料液

加热器

节流阀

分离器

以上两种蒸馏方式的特点：均经历一次部分气化和一次部分冷凝，故而得到的产品纯度很低，只适用于混合物的预分离或粗分。

三、多次部分气化、部分冷凝

1 、流程：一次部分气化、部分冷凝过程的多次重复。（见下图）

xF

y1

x1

x2

x3

y2

y3

y 或 xD

xn

y1

xF

x1

x2

x3

y2

y 或 xD

上述流程工业化存在以下问题：（ 1 ）分离过程中得到许多中间馏分，使最

后纯产品的收率很低。（ 2 ）设备庞杂，能量消耗大。工业改进方法： 方法：将二级液相产品（组成为 x2 ）返回

与原料（组成为 xF ）混合；同时让第 三级所产生的中间产品 x3 与第二级料液 y1 混合……

•

作用：（ 1 ）消除了中间产品，提高了最后产品的收率。

（ 2 ）下降的液相与蒸气混合时，由于存在温度差，高温蒸气将加热低温的液体，使液体部分气化，而蒸气自身被部分冷凝，省去了中间加热器和冷凝器。

四、精馏操作流程和精馏塔 1 、精馏 操作流程：

F,xF

y1

L,xD D,xD

W, xW

主要设备：精馏塔、塔底再沸器、塔顶冷凝器、原料液预热器、回流液泵等。

• 再沸器的作用：提供一定量的上升蒸气流。• 冷凝器的作用：提供塔顶液相产品及保证有

适宜的液相回流。• 回流的作用 : （ 1 ）提高塔顶产品纯度； （ 2 ）向塔内提供一定量的易挥发

组分，以维持精馏塔的正常操作。••

2、精馏塔

如何确定加料板位置？

板式塔

填料塔xn-1 ， tn-1

yn+1 ， tn+1

yn ， tn

xn ， tn

• 分类

工作原理：理论板：

精馏段：提馏段：进料板（加料板）：

第四节 精馏塔的物料衡算和操作线方程

一、全塔物料衡算

以全塔为衡算范围，以单位时间为基准，则有总物料 : F = D + W

易挥发组分： F ·xF= D· xD + W·xw

D ， xDL ， xD

W ， xW

V ， y1

L´

V´

F ， xF

回收率：易挥发组分回收率 = ×100℅

难挥发组分的回收率 = ×100℅

D

F

Dx

Fx

(1 )

(1 )w

F

W x

F x

[ 例题 ] 某连续精馏塔操作压力为 700kPa ，用来分离 乙烯—乙烷物系，进料量为每小时 2000kg ，进 料组成 xF =0.35 ，要求塔顶塔底产品的组成为 x

D =0.99 ， xW =0.03 ， ( 以上均为摩尔分率 ) ，试

求塔顶、塔底产品量及其回收率。

恒摩尔流假设 : ①  恒摩尔气流 : 精馏操作时，在精馏塔的精馏段内，每层板的上升蒸汽摩尔流量都是相等的，在提馏段内也是如此，但两段的上升蒸汽摩尔流量却不一定相等，即：

V1 = V2 =...= Vn =V V1

'= V2'=...= Vm'= V'

  式中 V----精馏段中上升蒸汽摩尔流量（ kmol/h)；

V'---提馏段中上升蒸汽摩尔流量（ kmol/h)。

二、精馏段操作线方程

②恒摩尔液流 : 精馏操作时，在塔的精馏段内，每层板下降的液体摩尔流量都是相等，在提馏段内也是如此，但两段液体的摩尔流量却不一定相等，即：

L1 = L2 =...= Ln =L L1

'= L2' =...=Ln' =L'

 式中 L----精馏段中下降液体摩尔流量（ kmol/h）

L'---提馏段中下降液体摩尔流量（ kmol/h）

恒摩尔流假设成立的条件 若在精馏塔塔板上气、液两相接触时有 nkmol

的蒸汽冷凝，相应就有 nkmol 的液体汽化，这样恒摩尔流的假定才能成立。为此，必须满足的条件是：

① 各组分的摩尔汽化潜热相等； ② 气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽

略； ③ 塔设备保温良好，热损失可也忽略。操作关系：精馏塔内自任意第 n 层塔板下降的液相组成与其相邻的下一层塔板上升的气相组成之间的关系。

精馏段操作线方程 的推导图

y2

F ， xF

n+1

n

12

V ， y1

L ， xD D ， xD y1

x2 xn

yn yn+1