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多元连续精馏的计算简介一、全塔物料衡算在多元精馏塔中，通常吧对分离程度起决定作用而必须这种控制的组分称为关键组分，其中挥发度较大的称为轻关键组分，挥发度较小的称为重关键组分。
图9—40挥发度(a)中若规定塔1的分离目标是A 、B ，则A 是轻关键组分，B 是重关键组分；而在图9—40（b ）中，若规定塔1的分离目标是B 、C ，则B 是轻关键组分，C 是重关键组分。
对二元连续精馏过程，全塔物料应该满足式（9—24）和（9－25）。
若已知原料液量F 、组成F x 以及分离要求D W x x 、，则馏出液量D 和釜液量W 就能计算出来。
而对多元连续精馏过程而言，在馏出液和釜液重仍只能规定一个组分的浓度（通常式关键组分的浓度），因为在该设计条件下就可确定精馏塔的理论板数，从而随之确定其余组分的浓度。
换句话说，另外组分的浓度不能任意规定，它们受到精馏塔分离能力的制约。
由于上述原因，多元连续精馏塔重单凭全塔物料衡算还不能确定塔顶、底的量和组成。
以精馏A 、B 、C 三元物系的精馏塔为例，全塔物料衡算关系为AF AD AW BFBD BW F D WFx D x W x Fx D x W x=+⎧⎪=+⎨⎪=+⎩ （9—87） 若已知原料液量F 和组成AF BF x x 、，以及选定的关键组分A 、B 在塔底和塔顶的浓度要求AW BD x x 、，则剩余的四个未知数——馏出液量D 、釜液量W 、组成AD x 和B W x 不能根据式（9—87）直接计算，尚缺一个方程。
为此通常采用一些假定给予补足。
若组分数增多，则需要补足的方程数也增多，因为每增加一个组分，方程数增加一个，而未知数却要增加两个。
总体来说，对C 各组分的多元精馏，全塔物料衡算需要补足的方程数为C —2个。
根据补足方程的不同形式，全塔物料衡算可分为清洗分割和非清晰分割两种。
1、1、 清晰分割若选取的轻、重关键组分式相邻组分，且这两个关键组分间的相对挥发度较大，其分离要求也较高，即轻、重关键组分分别在塔底、塔顶产品中的浓度较低。
双组分连续精馏一、理论板的概念及恒摩尔流的假设（一）理论板在该板上，气液两相充分混合，接触时间无限长，则离开该板的气液两相达到相平衡状态，即 y*=f（x）。
一块理论板又称一个理论级或平衡级。
但实际上，由于气液两相在同一块实际板上接触时间和接触面积所限，气液间难以达到相平衡。
说明理论板是一种理想板，引出它的概念是作为衡量实际板分离效率的标准。
(二) 恒摩尔流的假设1．恒摩尔气流式中——精馏段中上升蒸汽的摩尔流量，kmol.h-1；——提馏段中上升蒸汽的摩尔流量，kmol.h-1。
说明：（１）随着板位置的不同，虽然各板上气液组成各不同，但气相总摩尔流率不发生变化，即有多少轻组分进入气相，就相应的有多少重组分进入液相，所以总流率不变。
（２）精、提馏段上升蒸汽量不一定相等，即可能。
２．恒摩尔液流（同理）且Ｌ恒摩尔流假设成立的前提条件：（1）各组分的摩尔汽化潜热相等。
（2）气液间温度不同而交换的显热可忽略，因为汽化潜热>>显热。
（3）设备保温良好，热损失可忽略。
二、物料衡算和操作线方程（一）全塔物料衡算（如图７－１０所示）。
图７－１０精馏塔的物料衡算总物料衡算：（７－１５）轻组分物料衡算：（７－１５a）式中——原料液的流量，kmol.h-1；——塔顶产品（馏出液）流量，kmol.h-1；——塔底产品（釜残液）流量，kmol.h-1；——原料液中易挥发组分摩尔分率；——馏出液中易挥发组分摩尔分率；——釜残液中易挥发组分摩尔分率。
说明：几个概念（1）塔顶Ａ的回收率＝％（７－１６）（2）塔底Ｂ的回收率＝％（７－１６a）（3）塔顶采出率＝（７－１６b）（4）塔底采出率＝（７－１６c）讨论：（１）当产品质量规定后，采出率和随之确定，不能自由选择。
（２）当规定了Ｄ／Ｆ和时，则和Ｗ／Ｆ也随之确定，不能自由选择，反之亦然。
（3）在规定了分离要求后，应使或。
如果Ｄ／Ｆ取得过大，即使精馏塔有足够的分离能力，塔顶仍得不到高纯度的产品，其原因可由推出，当一定时，Ｄ／Ｆ增大会使下降。
第四节 双组分连续精馏过程的物料衡算
一、理论板的概念及恒摩尔流假定
1．理论板的概念 理论板—离开该塔板的蒸汽和液体互成平衡。
2．恒摩尔流假定
恒摩尔流：指在精馏塔内，无中间加料或出料的情况下，每层塔板上升蒸汽的摩尔流量相等（恒摩尔气流），每层塔板下降液体的摩尔流量也相等（恒摩尔液流）。
（1）恒摩尔气流（气化）
精馏段：
提馏段： • 注意:V 不一定等于V '
V--精馏段上升蒸汽的摩尔流量， kmol/h;
V '--提馏段上升蒸汽的摩尔流量， kmol/h
（2）恒摩尔液流（溢流）
精馏段：
提馏段： 注意：L 不一定等于'L
L —精馏段任一塔板下降液体流量，kmol/h L '—提馏段任一塔板下降液体流量，kmol/h
若恒摩尔流动假设成立，则有1kmol 蒸汽冷凝，同时就必须有1kmol 的液体气化。
满足恒摩尔流的条件：
（1）两组分的摩尔汽化潜热相等；（2）两相接触因两相温度不同而交换的显热可忽略不计；（3）塔设备保温良好，热损失可以忽略不计。
二、物料衡算和操作线方程
1．全塔物料衡算
常数=====V V V V 321常数
=====''3'2'1V V V V 常数=====L L L L 321常数
=====''
3'
2'1L L L L
设：F 、D 、W ——kmol/h
x F 、x D 、x W ——摩尔分数
连续稳定操作，故：
总物料：
易挥发组分：
塔顶采出率： ； 塔底采出率：
塔顶易挥发组分回收率
塔底难挥发组分回收率
【例题7-3】
2．操作线方程
（1）精馏段操作线方程
令
D L
R = 为回流比 精馏段操作线方程
W x ⎩⎨⎧+=+=W D F Wx Dx Fx W D F W D W F x x x x F D --=)(W D F D x x x x F W --=)(W D W F x x x x F D --=W
D F D x x x x F W --=%100A ⨯=F D Fx Dx η%100)1()1(B ⨯--=F W x F x W
η⎩⎨⎧+=+=+D n n Dx Lx Vy D L V 1D n n x D L D x D L L y +++=
+11
11+++=
+R x x R R y D
n n
其意义：表示在一定的操作条件下，精馏段内自任意第n 块板下降液相组成x n 与其相邻的下一块（即n+1）塔板上升蒸汽组成y (n+1)之间的关系。
精馏段操作线的绘制：
当R, D, x D 为一定值时,该操作线为一直线。
（方法一） 斜率: 截距: （方法二）过点a （x D ，x D ）及点c （0， x D /(R+1)）的一条直线。
课堂练习：习题7-5
练习：在连续操作的精馏塔中，每小时要求蒸馏2000kg 含水90％（质量百分数，以下同）的乙醇水溶液。
馏出液含乙醇95％，残液含水98％，若操作回流比为3.5，问回流量为多少？［答：Ｌ＝602.2kg ／h ］
小结：理论板的概念及恒摩尔流假定；全塔物料衡算及精馏段操作线方程。
作业：习题7-6
V L 1=+R R 1
D
+R x。
