化工原理精馏章节复习
化工原理-第九章-液体精馏
化⼯原理-第九章-液体精馏化⼯原理-第九章-液体精馏（⼀）测试⼀⼀．选择题1．蒸馏是利⽤各组分（）不同的特性实现分离的⽬的。
CA 溶解度；B 等规度；C 挥发度；D 调和度。
2．在⼆元混合液中，沸点低的组分称为（）组分。
CA 可挥发；B 不挥发；C 易挥发；D 难挥发。
3．（）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之⼀。
AA 液相回流；B 进料；C 侧线抽出；D 产品提纯。
4．在（）中溶液部分⽓化⽽产⽣上升蒸⽓，是精馏得以连续稳定操作的⼀个必不可少条件。
CA 冷凝器；B 蒸发器；C 再沸器；D 换热器。
5．再沸器的作⽤是提供⼀定量的（）流。
DA 上升物料；B 上升组分；C 上升产品；D 上升蒸⽓。
6．冷凝器的作⽤是提供（）产品及保证有适宜的液相回流。
BA 塔顶⽓相；B 塔顶液相；C 塔底⽓相；D 塔底液相。
7．冷凝器的作⽤是提供塔顶液相产品及保证有适宜的（）回流。
BA ⽓相；B 液相；C 固相；D 混合相。
8．在精馏塔中，原料液进⼊的那层板称为（）。
CA 浮阀板；B 喷射板；C 加料板；D 分离板。
9．在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（）。
BA 精馏段；B 提馏段；C 进料段；D 混合段。
10．某⼆元混合物，进料量为100 kmol/h ，x F = 0.6，要求塔顶x D 不⼩于0.9，则塔顶最⼤产量为（）。
(则W=0) BA 60 kmol/h ；B 66.7 kmol/h ；C 90 kmol/h ；D 100 kmol/h 。
11．精馏分离某⼆元混合物，规定分离要求为D x 、w x 。
如进料分别为1F x 、2F x 时，其相应的最⼩回流⽐分别为1min R 、2min R 。
当21F F x x >时，则（）。
AA ．2min 1min R R <；B ．2min 1min R R =；C ．2min 1min R R >；D ．min R 的⼤⼩⽆法确定12．精馏的操作线为直线，主要是因为（）。
化工原理蒸馏精馏知识要点
三、操作线方程
1. 精馏段操作线方程
对如图划定范围作物料衡算 V=L+D 对易挥发组分衡算 Vyn+1=Lxn + DxD V, yn+1
D,xD
第n板
L, xn
Dx D L y n 1 x V V 令回流比 R=L/D xD R y n1 xn R1 R1
2. 恒摩尔溢流
精馏段内，每层塔板下降的溢流摩尔流量相等。 提馏段内，每层塔板下降的溢流摩尔流量相等
L1=L2=…=Ln=定值 （精馏段） L 1=L2=…=Ln=另一定值 （提馏段） 一定注意： 精馏段和提馏段下降的溢流分别不相等。 精馏段和提馏段上升的蒸汽分别不相等。 因为加料板加入原料液后使两段汽液两相流量发 生变化。 当各组分摩尔汽化焓相等，汽液接触良好且可忽 略显热(与汽化热比较)，保温良好且塔的热损失 可忽略时，恒摩尔流假定基本上成立。
露点
泡点
x或 y
0 P p A pB p 0 x p A A B (1 x A )
xA
0 P pB 0 p0 p A B
y A p0 A xA / P
对某一温度和总压，由这几式可求出xA，yA。 得出一系列的值后便可作出如前图所示的图来。 对于非理想溶液，计算很复杂。一般由实验得 出平衡数据。实验得出的平衡数据也是计算的 基础。
2. 相对挥发度(relative volatility)
溶液中两组分挥发度之比称相对挥发度,。通 常用易挥发组分挥发度作分子。
vA pA / x A vB pB / x B
化工原理 ---精馏
6.3 双组分连续精馏塔的计 算6.3.1 全塔物料衡算
V
总物料：
F=D+W
易挥发组分：
F xF=D xD+W xw
原料液
F , xF , IF
应用见P263例7－1
L’
精品课件
15
馏出液 L D , xD , ID
V’ 釜残液 W , xW , IW
16
6.3 双组分连续精馏塔的计 算
33
6.3 双组分连续精馏塔的计 说算明：
1 ） NT是指精馏塔所需的理论塔板数，其数值 必须指明是否包括塔釜在内（塔釜也相当于一块理论 塔板）。
2）由教材P270 例 7－7可知，进料热状况不同，
所需 NT及进料板位置均不同。
3）随着进料的 q值逐渐减小，精馏塔所需的 NT是逐渐增加的。
4）直接蒸气加热与间接蒸气加热的区别主要体
yn
13
6.2 精馏原理
有回流的多次部分汽化、冷凝
xD xF
✓具有不同挥发度的组分
所组成的混合液，经多次 进行部分气化和部分冷凝， 使其分离成几乎纯态组分 的过程。
✓实现的 条件：
回流； 塔釜产生的蒸汽
xw
精品课件
14
6.3 双组分连续精馏塔的计 算
涉及的主要问题：
全塔物料衡算、恒摩尔流假设、操作线 方程 、q线方程、（最小）回流比 、适宜回流 比 、（最少）理论塔板数、全塔效率、实际塔板 数
凝
t
y1>xF>x1
y1——加热原料液时产 生的第一个 气泡的组
成。
x1——经过一次气化后 原料剩下的液体的组成。
P=定值
D C B
A
化工原理精馏知识点总结
化工原理精馏知识点总结一、精馏原理概述精馏是一种通过升华和凝华的方法来分离液体混合物组分的技术，通过升华和凝华的过程可以使组分分离，最终获得纯净的组分产品。
精馏是一种重要的分离技术，在化工生产中得到广泛应用。
精馏的基本原理是依靠物质的汽化、冷凝和重新汽化等过程来实现组分的分离。
混合物在加热后，其中的易挥发成分首先汽化，形成蒸汽，然后在冷凝器中冷凝成液体，从而获得纯净的组分。
通过将蒸汽重新加热、汽化和冷凝，可以进行多次分离，提高分离效果。
二、精馏塔结构和工作原理1. 精馏塔结构精馏塔是进行精馏操作的设备，其结构一般由一种或多种填料、提升子、冷凝器和再沸器等组成。
填料是用来增大塔内表面积和混合物与液体之间的接触面积，提升子是用来提高温度场，从而使混合物更容易汽化。
冷凝器则是用来将蒸汽冷凝成液体，再沸器是用来将再次汽化的液体加热成蒸汽。
2. 精馏塔工作原理精馏塔是通过在填料层内和填料层与液体流动层之间的传质作用实现气液两相的接触混合。
填料层利用填料表面积大、气液接触面积大和液膜传质效果高的特点，以实现气液两相的有效滞留和有效接触，从而提高气相和液相之间的传递速率。
从而实现混合物组分的分离。
三、精馏操作过程及控制方法1. 精馏操作过程（1）进料进料是指将需要分离的混合物输入到精馏塔中。
进料的温度、压力和流量等参数对分馏操作的影响很大，需要注意调节。
（2）加热加热是将混合物中易挥发成分加热至其汽化温度的过程。
通常使用蒸汽加热或电加热等方式来进行加热。
（3）蒸馏蒸馏是指将加热后的混合物通过精馏塔，在填料层内和填料层与液体流动层之间进行传质过程，以实现组分的蒸发和再凝结的过程。
（4）冷凝冷凝是指将产生的蒸汽通过冷凝器使之冷却成液体，从而得到纯净的组分。
冷凝器通常采用水冷或风冷等方式来进行冷却。
2. 精馏操作控制方法（1）温度控制保持适当的加热温度是进行精馏操作的关键，通过合理控制加热温度，可以使易挥发组分蒸发，而留下不易挥发组分。
化工原理精馏汇总
3. 精馏原理
上述平衡蒸馏和简单蒸馏都是单级分离过程，即对混合液 进行一次部分汽化，使混合液达到部分分离。 而精馏是一种多级分离过程，即同时进行多次部分汽化和 部分冷凝的过程，可使混合液得到几乎完全的分离。精馏可视为 由多次蒸馏演变而来。此外，混合液中组分间挥发度差异是精馏
分离的前提和依据。
3.精馏原理
纯组分 饱和蒸汽压与温度的关系，用安托因（Antoine）方程表示：
log p 0 A B t C
A、B、C 为安托因常数，可由相关的手册查到。
6.1 双组分溶液的气液相平衡关系
当汽相为理想气体时
0 pA pA xA yA P P
0 P pB xA 0 0 p A pB
1.2.2汽液平衡相图:x-y 图
x-y 图代表在总压一定下，液相组成和与之成平衡的汽相组成的关系。
x-y 图可通过 T-x(y) 图作出，图中对角线 (y=x) 为一参考线。 大多数溶液，两相平衡时，y 总是大于 x，平衡线位于对角线上方。 平衡线偏离对角线越远，该溶液越易分离。
1.3 汽液平衡关系式的表示方法 汽液两相平衡组成常用相平衡常数 K 或相对挥发 的关系式来表达。 1.3.1相平衡常数 Ki 表示 i 组分的相平衡常数，其定义为
冷凝器
y
原料液 蒸气
x
xD1 xD2 xD3
分批加入蒸馏釜的原料液持续加热沸腾汽化，产生的蒸汽由釜顶连续 引入冷凝器得馏出液产品。釜内任一时刻的汽液两相组成互成平衡。
6.2 平衡蒸馏与简单蒸馏
t/C
露点线
泡点线
0
xA
xf x(y)
yA
1.0
任一时刻，易挥发组分在蒸汽中的含量 y 始终大于剩余在釜内的液 相中的含量 x，釜内易挥发组分含量 x 由原料的初始组成 xF-沿泡点 线不断下降直至终止蒸馏时组成 xE，釜内溶液的沸点温度不断升高 ，蒸汽相组成 y 也随之沿露点线不断降低。
化工原理复习必看 第9章_液体精馏(定稿)
第9章液体精馏知识要点液体精馏是将挥发度不同的组分组成的混合液，在精馏塔中同时进行多次部分气化和部分冷凝，使其实现高纯度分离的过程。
实现精馏需要3个条件：①设备条件：精馏塔；②回流条件：塔底气相回流，塔顶液相回流；③相平衡条件：组分的挥发度有差异。
本章讨论重点为双组分精馏过程的计算，主要应掌握的内容包括：相平衡关系的表达和应用；精馏塔的物料衡算和操作关系；回流比的确定；理论板数的求法；影响精馏过程主要因素的分析等。
本章主要知识点间的联系图见下：图9-1 液体精馏一章主要知识点联系图1. 二元物系的气液相平衡关系气液相平衡是蒸馏过程的热力学基础，传质的极限状态。
根据相平衡可以判断过程进行的可能性。
(1) 恒压下二元物系气液相平衡的特点●液相组成与温度一一对应⇔x=f(t)●气相组成与温度一一对应⇔y= f(t)●气液两相组成一一对应⇔y=f(x)(2) 理想物系含义：指由理想气体与理想溶液构成的物系。
它满足理想气体状态方程、道尔顿分压定律和拉乌尔定律。
拉乌尔定律相对挥发度/1/1A A A B B B p x y xp x y xναν-===⋅- (9-1)11y xy xα-=⋅- (气相服从道尔顿分压定律) 相对挥发度α愈是大于1 ，则y 愈是大于x ，物系愈容易分离。
● 泡点方程x -toB ooA Bp p x p p -=- (9-2) ● 露点方程y -to A BA A Bp p p y p p p -=⋅- (9-3) ● 相平衡方程y-x()11xy xαα=+- (9-4)● t -y (x )相图两端点A 与B ：端点A 代表纯易挥发组分A(x =1)，端点B 代表纯难挥发组分B(x =0)。
两线：t -x 线为泡点线，泡点与组成x 有关；t-y 线为露点线，露点与组成y 有关。
3区：t -x 线以下为过冷液体区；t-y 线以上为过热蒸汽区；在t-x 与t -y 线之间的区域为气液共存区，只有体系落在气液共存区才能实现一定程度的分离。
化工原理(华理)-精馏- [考研大题]
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12、最小回流比Rmin与NT=∞ 平衡线与操作线出现挟点(恒浓区)，该 处需无穷理论板NT=∞，对于指定的分离程 度而言，回流比达到最小
Rmin x − ye = D y e − xe
α x1 2.47 x1 = 1 + (α − 1) x1 1 + 1.47 x1
E mv =
y1 − y2 0.98 − x1 = = 0.6 2.47 x1 y1* − y2 − x1 1 + 1.47 x1
6
2013/6/5
L' = L + q1 F1 V ' = V − (1 − q1 )F1
ห้องสมุดไป่ตู้
F1, xF1, q1
V′ L′ y
F2, xF2, q2
V′′ L′′
F2, xF2, q2
V′′ L′′
d2 f2
从上到下，操 作线斜率依次 增大。
x
L′′ = L′ + q 2 F2 V ′′ = V ′ − (1 − q 2 ) F2
=
c
q=0 q<0
WxW RD + qF x n −1 − (R + 1) D − (1 − q) F (R + 1) D − (1 − q) F
b xW x x F xD
L = L + qF V = V − (1− q)F
2
2013/6/5
9、计算理论板数的方法 1)方程组联立求解法 2)逐板计算法 3)图解法
xwmin
xf xDmax
C
x wmin
x f xDmax
(a)或(c)为物料衡算限制
(c)
(b)为分离能力限制
化工原理精馏知识点
化工原理精馏知识点小朋友们，你们知道什么是化工原理里的精馏吗？嘿嘿，一开始我也不懂呢，感觉就像一团乱麻，怎么也理不清楚。
我们先来说说精馏就好像是一场神奇的魔法分离秀！想象一下，有好多不同的液体混合在一起，就像是一群调皮的小精灵在一个大罐子里挤来挤去。
这时候，精馏这个魔法就出现啦！老师给我们讲的时候，我眼睛瞪得大大的，心里想：“这能行吗？” 结果你猜怎么着？还真行！就好像我们把不同颜色的豆子混在一起，然后想办法把它们一个一个挑出来一样。
有一次上课，老师问我们：“同学们，你们觉得精馏难不难呀？”大家都七嘴八舌地说开了。
有的同学说：“太难啦，我脑袋都要炸了！”有的同学却摇摇头说：“我觉得挺有趣的，就是得多琢磨琢磨。
”我在心里默默地想：“要是能像玩游戏一样轻松学会就好了！”在学习精馏的过程中，我们做了好多实验呢。
看着那些仪器，我又好奇又紧张，生怕自己操作错了。
我旁边的同桌一直在小声嘀咕：“哎呀，这可咋办，我怕弄不好。
”我安慰他说：“别怕别怕，咱们一起仔细点儿。
”老师在旁边耐心地指导着我们，就像一个超级厉害的魔法师，告诉我们每一步该怎么做。
我突然觉得，这好像也没那么可怕啦！比如说，精馏塔就像是一个巨大的分层蛋糕。
不同的成分会在不同的层面聚集，这难道不神奇吗？再想想，那些上升的蒸汽就像是努力向上爬的小勇士，而下降的液体就像是慢慢散步的小伙伴。
它们在塔里相遇，然后发生奇妙的变化。
经过这么长时间的学习，我算是明白了，精馏虽然有点复杂，但是只要我们认真去学，去探索，就一定能掌握它！就像爬山一样，虽然过程中会累，会遇到困难，但是当我们爬到山顶，看到那美丽的风景，一切都值得啦！所以小朋友们，别害怕困难，勇敢地去探索精馏的奥秘吧！。
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塔顶易挥发组分回收率：
塔底难挥发组分回收率： 讨论
DxD D 100% FxF
W (1 xW ) W 100% F (1 xF )
① F , xF已知，当规定了xD , xW──可算出D/F、W/F
② 当规定D/F、xD(或W/F、xW)── W/F、xW(或D/F、 xD)不能自由规定 ③ 实际规定精馏条件时，应满足
回流比
DxD DxD FxF ── D 1 FxF
L R D
则：
Vn1 Vn
Ln Ln1
——恒摩尔流假定
由于加料板作用
精馏段 V=const , L=const 提馏段 V =const , L =const 忽略热损失；
忽略塔板上的显热项。
恒摩尔流假设成立条件：各组分摩尔汽化热相等；
y
n
x,yn+1
9.4.5
精馏塔的操作方程
按理论板假设，离开塔板的 汽、液相组成为相平衡关系。
在塔内两板之间相遇汽、液
两相组成关系为操作关系。 由于加料使精馏、提馏两段 的操作关系不同，需分别讨论。
精馏段操作线方程
对精馏段作物料衡算：
yn
yn+1
第n-1板
xn-1
第n板
V=L+D
Vyn+1=Lxn+DxD
2、饱和液体进料
tF ts
L LF
L L qF
V V (1 q) F
VV
L
Байду номын сангаас
V
q LL F
∴
F
q 1
q q 1
L
V
3、气液混合物进料
气相 Fg V V 液相 Fl L L ∴
L L qF
V V (1 q) F
V L F
V、L 应取 mol 流量。
理论板：指一个气、液二相皆充分混合且传质与传热过程
的阻力均为零的理想化塔板，即板上气液二相达平衡状态: t 两相温度相同（t ）
n
组成互成平衡(xn-yn) 实际板：不平衡。
实际板与理论板的差异用 Murphree塔板效率联系
t t n n+1 t
n-1
x nx
n-1
y
体流量较精馏段中液体流量增大的kmol/h数； q＝ L L
F
2. q反映了加料热状态，对于饱和液体、气液混合物及 饱和蒸汽三种进料而言， q 值就等于进料中的液化分率。
3. 实际计算过程中的 q 值：
将原料液（冷液）加热至饱和蒸汽
液（tF、iF） c 液（ts、i） 蒸汽（ts、I） t r ,
(2)连续操作 D、 xD 、R均为定值，所以精馏段操作线方程 为一直线方程。在x—y图中可表示为一直线。
R xD yn 1 xn R 1 R 1
斜率＝L/V＝R/(R+1)＜1 液气比）
a
截距＝ xD / (R+1)
（3）当xn ＝ xD时， yn+1 ＝xD 该式表示的直线与对角线 交于点a（xD ， xD ）；
F xF
全塔物料衡算
F,xF,D,xD,W,xW由塔总物料衡 算制约，与塔内行为无关。 对图示红框作物料衡算(稳态) 总物料： F=D+W
F,xF L D,xD
易挥发组分： FxF=DxD+WxW
联立：
D xF xW 馏出液采出率： F xD xW
釜液采出率：
W,xW
W D 1 F F
y-x的近似表达式与相对挥发度α
挥发度 物质（组分）挥发的难易程度。 非理想溶液：
pA vA xA
pB vB xB
相对挥发度
y A yB 代入上式 pB pyB x A xB 对双组分物系 yB=1-yA,xB=1-xA 代入上式，并略去角标
pA pyA
vA pA / xA vB pB / xB
——定义式
1km ol 原料变成饱和蒸汽所需 热 原料的千摩尔汽化热
q——加料热状态参数
则
L L qF
V V (1 q) F
——精馏段与提馏段气液流 量与进料量及q之间的关系
q——加料液化分率（加料中液相所占分率） （1-q）——加料汽化分率
讨论： 1. 物理意义：以1kmol/h进料为基准时，提馏段中的液
xW x
F
xD R 1
xD
提馏段操作线方程 对提馏段作物料衡算：
L V W
L F,xF m
D,xD
Lxm V ym1 W x W
ym1
讨论：
L V
W xn V
xw
V’, ym+1,L’, xm
——提馏段操作线方程
W,xW
（1）物理意义：在提馏段任意塔板上下降的液体组成 xm
ts
t t3
t2
t1
0
3
2
3、气液混合物加料:
t s＜t3＜td
4、饱和蒸汽加料
（露点加料） : t 4 t d 5、 过热蒸汽加料: t5＞td
1
x 1.0
加料板上的衡算 对加料板作衡算：
F,xF,iF
L xm-1 i
V ym I ym+1 I
（1）物料衡算：
m
xm i
F L V L V
x y 1 ( 1) x
——相平衡方程(x～y关系)。
讨论
（1）α 用以表征二组分挥发度差异，用来判断液体混合物 分离的可能性和难易程度。 α值愈大，平衡线偏离对角线愈远──y,x差别愈大(愈 易分离)。即：
α＞1， yA ＞ xA可用“普通”蒸馏方法分离，分离出A组分； α ＝1， yA=xA不能用“普通”蒸馏方法分离。
G总 x Vy G LxG
L yG x G F V x xG EG
A点：难挥发组分沸点 （xB=1） B点：易挥发组分沸点
D
G
t
E 过 冷 液 区 0
B
Q
B
yG yB 1.0
xD
xG
x xB
（xA=1）
yD
（2）y—x 图 t-x,y图→x-y图 称相平衡曲线。 对角线: x =y 讨论 (1) 易挥发组分y﹥x，所以平衡线位于对角线上方； (2)平衡线上各点对应的温度不同，t随x(y)的增大而降低； (3)平衡线离对角线越远，表示传质推动力越大，越易分离； (4) 压强越大，平衡线离对角线越近，不易分离，因此压强 增大不利于分离；
(5) 过程分析多用t-x(y)图，过程计算多用y-x图。
p p xA 0 pA p
或
0 B 0 B
——泡点方程
P f B (t ) xA f A (t ) f B (t )
① 只要知道 fA(t)、 fB(t)关系，上式给出了x～t（泡点）
的定量关系 (恒压)，即液相组成与泡点是一一对应的
xn
∵恒摩尔流
V=const L=const
L D yn 1 V x n V x D
设塔顶为泡点回流， 回流比： R=L/D 则： L=RD
——精馏段 操作线方程
V=L+D=(R+1)D
R xD yn 1 xn R 1 R 1
讨论： （1）物理意义：在精馏段任意塔板上下降的液体组成 xn 与相邻的下一层塔板上升蒸汽组成 yn+1 间的操作关系；
x1
V
冷 凝 器
装置结构
塔 体 精 加提 馏 料馏 段 板段 塔 板 冷 凝 器
L
n-1 精n 馏 段 n+1 液相回流
D,xD
再 沸 器
F,xF
加料 提 馏 段
物流
加 料 液 相 回 流 L x0 汽 相 回 流 V’ yW 部塔 产顶 品、 底
汽相回流
再 沸 V’ 器
W,xW L’
D W xD xW 注：加料板包括在提馏段内。
全塔物料衡算
F D W FxF DxD Wx W
L=RD V=L+D=(R+1)D
V V (1 q) F
L＞ L
V＞V F
L F
△L
V
q＜0
q ＞0 q 1
L
V
进料热状况对q线及操作线的影响
图形
q>1 q q=1 q 1 0<q<1 q＝0 q<0
>1 =∞ <0 ＝0 >0
f2 f3
f1
3 x D f4 4 R 1 5
f5
2
1
xW
xF
xD
方程组汇总与提馏段操作线方程的另一种形式
V ＜V L ＞L
q LL F
Fg Fl
0＜q＜1
与闪蒸类似
q ＜0 q 1
L
V
4、 饱和蒸汽进料
L L qF
V V (1 q) F
V L F
L L
V V F
q LL F
q0
q 0 q 1
L
V
5、过热蒸汽进料
t F ＞t s
∴下降液体部分被汽化
L L qF
—— q线方程
讨论： (1)x～y为线性关系，斜率＝
q xF ，截距＝ q -1 q 1
（2）该式表示的直线与对角线交于点e（xF ， xF ）
q （3）过e点作斜率为 q 1 的直线——q 线。
q 线与精馏段操作线、提馏段操作线交于d点 ｑ线方程是精馏段与
提馏段操作线方程交
a
点的轨迹方程，它反