二、三第三章-精馏3-1多组分精馏

第三章

多组分精馏和特殊精馏

DistillationChapter3重点掌握掌握掌握第三章主要内容3.1多组分精馏

3.2恒沸精馏3.3萃取精馏

本章要求3.5加盐精馏

本章小结参考文献，思考题3.4反应精馏

了解

⑴多组分精馏1）掌握多组分精馏的清晰分割的物料衡算,恩

特伍德法计算最小回流比,最少平衡级数及

塔顶和塔釜组分分配的计算,实际回流比、

平衡(理论)级数、适宜进料位置的确定2）理解多组分精馏塔内流量、液相浓度和温度

分布特点,最小回流比下不同情况时恒浓区

的部位,芬斯克公式求最少平衡级数的几种

形式3）识记关键组分，清晰分割和非清晰分割,分

配组分和非分配组分的含义,全回流,最少

平衡级数的含义。本章要求：§3-1多组分精馏

Multicomponentdistillation

一、多组分精馏过程分析

Analysisofmulticomponentdistillationprocess二、多级分离过程的简捷法（群法）计算

Short-cutMethodofMulticomponentdistillation

3.1多组分精馏掌握理解§3-1多组分精馏

Multicomponentdistillation

3.1多组分精馏§3-1多组分精馏

Multicomponentdistillation

多次单级分离的串联，简称精馏利用混合物中各组分的相对挥发度不同，采用液体多次部分汽化，蒸汽多次部分冷凝等汽液间的传质过程，使汽液相间浓度发生变化，并结合应用回流手段，使各组分分离一、多组分精馏过程分析

（Analysisofmulticomponentdistillationprocess）3.1多组分精馏？简单蒸馏和平衡蒸馏的区别3.1多组分精馏简单蒸馏⑴精馏操作流程分析：平衡蒸馏以及简单蒸馏只能使混合液得到部分分离简单蒸馏操作是对液体的连续部分汽化，釜液组成沿t—x（y）相图的泡点线变化，其结果可得难挥发组分含量很高的釜液在一定压力下，将混合蒸汽进行连续部分冷凝，蒸汽相的组成沿t—x（y）相图的露点线变化，结果可得到易挥发组分摩尔分数y很高的蒸汽精馏过程正是这二者的有机结合。

3.1多组分精馏⑴精馏操作流程3.1多组分精馏？⑴精馏操作流程3.1多组分精馏⑴精馏操作流程简单塔精馏段提馏段3.1多组分精馏塔顶产品塔釜产品原料相对挥发性差异多次部分汽化、多次部分冷凝塔顶冷凝液部分回流,塔釜溶液部分汽化再沸器精馏段提馏段冷凝器⑴精馏操作流程3.1多组分精馏设备工程措施必要条件物化基础精馏产品的纯度高

一、多组分精馏过程分析F普通精馏塔Na=5已被指定的可调变量：（1）进料位置；（2）回流比；（3）全凝器饱和液体回流。

余下的2个可调设计变量往往用来指定组分在馏出液和釜液中的浓度（或回收率）

多组分精馏过程分析就是分析精馏塔内的温度、流率和浓度分布。3.1多组分精馏

对于两组分精馏,分别指定馏出液和釜液中一个组分的浓度,就确定了馏出液和釜液的全部组成。

对于多组分精馏,由于设计变量数仍是2,所以只能指定两个组分的浓度,其他组分的浓度则相应确定。

通常,由设计者指定分离要求(例如指定浓度或回收率)的这2个组分称为关键组分。其中相对易挥发的组分称为轻关键组分(LK),相对不易挥发的组分称为重关键组分(HK)。

①轻、重关键组分3.1多组分精馏⑵名词解释⑵名词解释

①轻、重关键组分在设计或操作控制中,有一定分离要求,且在塔顶、塔釜都有一定数量的组分

轻关键组分，指在塔釜液中该组分的浓度有严格限制，并在进料液中比该组分轻的组分及该组分的绝大部分应从塔顶采出

重关键组分，塔顶

重

塔釜

3.1多组分精馏

②非关键组分关键组分以外的组分称为非关键组分

轻非关键组分:比轻关键组分挥发度更大

或更轻的组分,简称轻组分重非关键组分:

重更小更重重

3.1多组分精馏⑵名词解释

设为非关键组分i对HK的相对挥发度。若：3.1多组分精馏⑵名词解释②非关键组分多组分精馏物系组成轻非关键组分(或轻组分)(LNK)轻关键组分(LK)中间组分重关键组分(HK)重非关键组分(或重组分)(HNK)关键组分的特点

LK和HK形成分离界线，且越小,分离越难3.1多组分精馏⑵名词解释

LK尽量多的进入塔顶馏出液；

HK尽量多的进入塔釜釜液。精馏塔的任务：

精馏中：

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aLK-HK

较大,塔顶可采出纯LK；只有无HNK,且aLK-HK

较大,塔釜可采出纯HK。3.1多组分精馏⑵名词解释关键组分的指定方法

指定回收率：jLK,D；jHK,W

指定控制量：注意：同一组分，规定了一端的回收率，另一端的量已确定。不能重复！3.1多组分精馏⑵名词解释塔顶回收率：塔釜回收率：关键组分的指定原则：由工艺要求决定例：ABCD（按挥发度依次减少排列）混合物分离工艺要求:按AB与CD分开：则：B为LK；C为HK工艺要求:先分出A：则：A为LK；B为HK3.1多组分精馏⑵名词解释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。分配组分：塔顶、塔釜同时出现的组分非分配组分：仅在塔顶或塔釜出现的组分关键组分必定是分配组分。非关键组分不一定是非分配组分③分配组分与非分配组分3.1多组分精馏？⑵名词解释④清晰分割与非清晰分割

确定后，塔顶、釜浓度未确定物料衡算确定塔顶、釜浓度清晰分割：馏出液中除了重关键组分之外,没有其它重组分;

釜液中除了轻关键组分之外，没有其它轻组分。两种方法3.1多组分精馏轻组分在塔顶产品的收率为1;重组分在塔釜产品的收率为1;轻组分全部从塔顶馏出液中采出;重组分全部从塔釜排出非关键组分为非分配组分特点:可以用物料衡算求得塔顶、塔釜物

流的量和组成？④

清晰与非清晰分割

非关键组分均为分配组分特点：不能只用物料衡算求得塔顶、塔

釜物流的量和组成，需要估算。3.1多组分精馏？非清晰分割:

各组分在顶、釜都有可能存在。⑵名词解释26

（1）根据题意定出轻重关键组分，轻组分、重组分（2）假定清晰分割（3）按100mol进料，用物料衡算求出塔顶、塔底轻、重关键组分的含量（4）用Fenske方程计算最小理论板数（6）验证清晰分割的假设——（7）前一次计算值作初值，转步骤（3）⑶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摩尔流率二元精馏：在进料级处液体组成有突变，各级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3.1多组分精馏二组分精馏流量、温度、浓度分布3.1多组分精馏二组分精馏实例

苯－甲苯假设：恒摩尔流进料：饱和液体苯、甲苯、异丙苯精馏塔内汽液流量分布苯、甲苯、异丙苯精馏塔内温度分布②摩尔流率3.1多组分精馏##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3.1多组分精馏苯、甲苯、二甲苯、异丙苯精馏液相浓度分布3.1多组分精馏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）二组元：在精馏段和提馏段中段组成变化明显多组分精馏:在进料级各个组分都有显著的数量

★流量分布分子气化潜热相近，可视为恒摩尔流例：苯—甲苯物系（图3-1）苯—甲苯—异丙苯物系（图3-2）分子气化潜热不相近,V、L有变化，但L/V变化不大。

★温度分布

泡点与组成密切相关，温度分布接近组成分布形状。（图3-1），（图3-2）。小结3.1多组分精馏★温度分布如有LNK,近塔顶段的T变化较快;如不存在LNK,T将在精馏段中部变化较快;与此类似,若有HNK,则近塔底T变化较快,否则,在提馏段中部T变化较快。

★组成分布1.进料板附近各组分浓度变化较大,原因是引入的原料中包含全部组成。3.1多组分精馏小结★组成分布2.对非关键组分精馏段:HNK迅速消失,LNK以接近于常数的摩尔分率在进料级以上各级中出现,接近顶部急剧增加,在出料液中达到最高。提馏段:LNK迅速消失;HNK在再沸器中摩尔分率最高,从釜向上几级下降较大,然后变化不大,一直延伸到进料级.3.1多组分精馏小结★组成分布3.关键组分变化复杂若只有HNK而无LNK时:HK分别在二段出现两个最高点,LK表现象LNK。若只有LNK而无HNK时:LK分别在二段出现两个最高点,HK表现象HNK。有LNK、HNK,且都不同时出现在顶、釜时:LK在精馏段出现一个最大值,然后降到所规定的摩尔分数;HK在提馏段出现一个最大值,然后降到所规定的摩尔分数。3.1多组分精馏小结#多组分精馏与二组分精馏在组成分布上的区别（1）关键组分组成分布存在极大值；（2）非关键组分通常是非分配的，即重组分通常仅出现在釜液中，轻组分仅出现在馏出液中；（3）轻、重非关键组分分别在进料板上、下形成几乎恒浓的区域；（4）全部组分均存在于进料板上，但进料板

浓度不等于进料浓度。3.1多组分精馏小结精馏过程的内在规律：

在精馏塔中，温度分布主要反映物流的组成，而总的级间流量分布则主要反映了热衡算的限制。3.1多组分精馏小结二、多级分离过程的简捷法（群法）计算

FUG(Fenske-Underwood-Gilliland)简捷设计法给定：进料量F，分离要求xHD、xLW；计算平衡级N、回流比R、进料位置NF

等将多组分溶液简化为一对关键组分的分离物料衡算按清晰分割计算，求得塔顶和塔釜的流量和组成；用芬斯克公式计算最少理论级数；用恩德伍德公式计算最小回流比；用吉利兰关联图求得理论级数N

参考文献Short-cutMethodofMulticomponentdistillation

3.1多组分精馏40

（1）根据题意定出轻重关键组分，轻组分、重组分（2）假定清晰分割（3）按100mol进料，用物料衡算求出塔顶、塔底轻、重关键组分的含量（4）用Fenske方程计算最小理论板数（6）验证清晰分割的假设——（7）前一次计算值作初值，转步骤（3）按工艺要求选好一对关键组分,建立全塔物料衡算式：

F=D+WFzi=Dxi,D+Wxi,W

在清晰分割条件下，对LNK应有：（3-3）对HNK则有：（3-4）3.1多组分精馏⑴清晰分割的物料衡算

各物流的总流率为其中各组分的流率之和馏出液流率D为釜液流率W为（3-6）（3-5）3.1多组分精馏⑴清晰分割的物料衡算

馏出液中LK、HK和LNK的摩尔分数分别为:（3-9）（3-8）（3-7）3.1多组分精馏⑴清晰分割的物料衡算

釜液中HK、LK和HNK的摩尔分数分别为：（3-10）（3-11）（3-12）3.1多组分精馏⑴清晰分割的物料衡算

清晰分割的物料衡算按所给定的条件不同分为以下四种情况：全塔物料衡算为

F=D+W（3-18）（3-16）（3-17）①给定馏出液中LK的xLK,D和釜液中HK的

xHK,W，则LK、HK的物料衡算为3.1多组分精馏⑴清晰分割的物料衡算

将式(3-5)、(3-6)、(3-16)、(3-17)、(3-18)联立求解，可得（3-19）（3-20）3.1多组分精馏⑴清晰分割的物料衡算

设进料中组分i的摩尔分数为zi，则fi=Fzi（3-21）（3-22）于是3.1多组分精馏⑴清晰分割的物料衡算

②给定馏出液中HK的xHK,D和釜液中LK的

xLK,W。馏出液和釜液的流率为（3-23）（3-24）3.1多组分精馏⑴清晰分割的物料衡算

③给定馏出液和釜液中LK的xLK,D和xLK,W馏出液和釜液的流率为（3-23）（3-26）3.1多组分精馏⑴清晰分割的物料衡算

④给定馏出液中LK的xLK,D和LK

的jLK馏出液和釜液的流率为（3-28）例：3-1，3-2，3-33.1多组分精馏⑴清晰分割的物料衡算

精馏塔在操作过程中，将塔顶蒸气全部冷凝，其凝液全部返回塔顶作为回流，称此操作为全回流，回流比R为无穷大（R=∞）。此时通常不进料，塔顶、塔底不采出。故精馏塔内汽、液两相流量相等，L=V，两操作线效率均为1，并与对角线重合。由于全回流操作时，使每块理论级分离能力达到最大，完成相同的分离要求，所需理论级数最少，并称其为最少理论级数Nmin

。

⑵芬斯克(Fenske)法计算最少理论级数

3.1多组分精馏什么时候采用全回流呢？1、开车时,先全回流,待操作稳定后出料。全回流对应最少理论板数,但全回流下无产品采出,因此正常生产中不会采用全回流.2、在实验室设备中,研究传质影响因素。3、工程设计中,必须知道最少板数。⑵芬斯克(Fenske)法计算最少理论级数

3.1多组分精馏特点：★F=D=W=0★L=V；L/V=1★操作线方程：yi,n+1=xi,n★板效率最高⑵芬斯克(Fenske)法计算最少理论级数

3.1多组分精馏⑵芬斯克(Fenske)法计算最少理论级数

精馏段操作线方程：

塔顶为全凝器时：

3.1多组分精馏##推导前提：

1、塔顶采用全凝器;(若采用分凝器,则分凝器为第1块塔板)；

2、所有板都是理论板。从塔顶向下排序，由相对挥发度的定义有：（1）设i、j分别表示两个不同的组分⑵芬斯克(Fenske)法计算最少理论级数

3.1多组分精馏因此：

同理：两式相除，可得：全回流下，D=0对第2块板作物料衡算：（2）（3）⑵芬斯克(Fenske)法计算最少理论级数

3.1多组分精馏（1）可得：（3）将（3）式代入（1）式：⑵芬斯克(Fenske)法计算最少理论级数

3.1多组分精馏再由相平衡关系可得：

由物料衡算：可得：（4）（5）（6）⑵芬斯克(Fenske)法计算最少理论级数

3.1多组分精馏依此类推到塔釜：（7）

定义ij为相对挥发度的几何平均值：

式中：下表W代表釜液，N为理论板数。再沸器为第N块理论板，塔顶最上一块板为第一块理论板（3-31）⑵芬斯克(Fenske)法计算最少理论级数

3.1多组分精馏代入（7）式，可解出最少理论板数Nm：（3-33）

Fenske方程注：Nm中包括再沸器⑵芬斯克(Fenske)法计算最少理论级数

3.1多组分精馏Fenske方程的各种形式：⑵芬斯克(Fenske)法计算最少理论级数

3.1多组分精馏Fenske方程的各种形式：⑵芬斯克(Fenske)法计算最少理论级数

3.1多组分精馏Fenske方程的几点说明：1、推导中未作任何假设，因而是严格的。⑵芬斯克(Fenske)法计算最少理论级数

3.1多组分精馏5、相对挥发度（1）方程的精确度取决于相对挥发度数据的可靠性（2）(ij)均

的近似处理：1）两点平均：2）三点平均:6、最少理论板数只与分离要求有关，与进料组成无关。Fenske方程的几点说明：（3-34）（3-35）⑵芬斯克(Fenske)法计算最少理论级数

3.1多组分精馏8、只有按一对关键组分所计算的理论板数

Nm的值才能满足产品的分离要求。Fenske方程的几点说明：#⑵芬斯克(Fenske)法计算最少理论级数

3.1多组分精馏非关键组分分布非关键组分在塔顶、塔底的分布可通过物料衡算确定（两种近似估算方法）:清晰分割和非清晰分割

非清晰分割物料衡算的基本假设：

在一定回流比下操作时,各组分在塔内的分布情况与在全回流操作时的分布情况相同。④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多组分精馏④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

非关键组分在产品中的分配情况与关键组分的也相同,采用Fenske公式去反算非关键组分在塔顶塔釜的浓度

3.1多组分精馏

将芬斯克方程(3-37)式中轻关键组分换成任意组分，则有：于是：（3-44）④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多组分精馏各种回流下的物料分布情况（说明按全回流计算分布情况的依据）

直线如图（3-44）（1）全回流曲线1直线④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多组分精馏说明:轻组分在塔顶，重组分在塔底（2）最小回流比曲线4S线3.1多组分精馏中间组分分布较轻说明:较重组分在全回流时更容易进入塔底较轻组分在全回流时更容易进入塔顶较重④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多组分精馏由图可见：在实际回流比下的分布绕全回流比下波动，特别是低回流比在全回流和最小回流之间波动，更接近全回流。

由上分析可知：按全回流计算各组分分布情况是有根据的非关键组分分布④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多组分精馏注意！

1、当LK与HK的分离要求比较高，同时

aLNK＞aLK，aHNK＜aHK

则清晰分割法比较适合；2、当aLNK≈aLK，aHNK≈aHKLK与HK的分离要求又不是很高,LNK、HNK成为分配组分,则分配组分采用非清晰分割法,其余非分配组分采用清晰分割法较好。④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多组分精馏注意！

3、当无中间组分的体系：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,再校验清晰分割是否合理。4、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在塔顶和塔釜的分布。④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多组分精馏计算步骤：1、按清晰分割进行物料衡算2、用芬斯克公式求Nm3、用芬斯克公式确定产品中的分配4、判断各组分在产品中的浓度有无变化④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多组分精馏计算：联立上两式即能求出各组分在塔顶、釜的分布情况。或用下两式求di

和wi④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

3.1多组分精馏④全回流下的物料分布

（非清晰分割法）

已知条件

比较

例题3-43.1多组分精馏④非清晰分割法

重组分参考文献（图解法）3.1多组分精馏轻组分##例:

脱丁烷塔为饱和液体进料,料液组成如表所示。按工艺规定,丁烷为轻关键组分,在塔顶产品中的收率为98.1%;异戊烷为重关键组分,在塔底产品中的收率为94.2%；进料量为F=983kmol/h。用芬斯克方程估算塔顶和塔底产品的产量和组成组分mol分率丙烷(1)异丁烷(2)丁烷(3)异戊烷(4)戊烷(5)己烷(6)zi0.01100.16920.44600.11350.12050.1400ai43.6152.0841.7351.0000.8640.435解：（1）先计算dLK/wLK和dHK/wHKLK：dLK=0.981×983×0.446=430.1kmol/h

wLK=(1-0.981)×983×0.446=8.3kmol/hHK：dHK=(1-0.942)×983×0.1135=6.5kmol/h

wHK=0.942×983×0.1135=105.1kmol/h则：(d/w)LK=430.1/8.3=51.82(d/w)HK=6.5/105.1=0.0618（2）计算最少理论板数Nm（3）计算结果组分计算：摩尔分率计算：组分丙烷(1)异丁烷(2)丁烷(3)异戊烷(4)戊烷(5)己烷(6)di/wi3.98×105480.351.820.06180.01042.4×10-6diwi10.80165.750.35430.18.36.5105.11.22117.280137.6xi,Dxi,W0.017600.26980.00090.70000.02250.01060.28510.00200.318200.3733D=614.37kmol/h，W=368.63kmol/h1）时，恒浓区出现的情况mR恒浓区—相邻板上汽相浓度和液相浓度各自相同的区域恒浓区二组分精馏：恒浓区:一个,出现在进料板附近⑶恩德伍德法计算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多组分精馏85以新的dx

和wx

重新计算D和W，在求Nm，最后再校核dx，反复迭代，直到dx无变化多组分精馏：最小回流比下,也有恒浓区,但由于非关键组分的存在,恒浓区出现的部位要较二组分精馏复杂。二组分精馏：最小回流比下，进料板上下出现恒浓区或称夹点。恒浓区⑶恩德伍德法计算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多组分精馏⑶恩德伍德法计算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

多组分精馏塔内的恒浓区用来估计达到规定分离要求所需的最小回流比

3.1多组分精馏多组分精馏：一般：LK、HK和中间关键组分为分配组分;非关键组分可以是分配组分,也可以是非分配组分。多组分精馏特点：

各组分相互影响，存在上、下恒浓区

所有进料组分中有非分配组分的影响

恒浓区位置不一定在进料板处⑶恩德伍德法计算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多组分精馏多组分精馏中的恒浓区（四种类型）（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，上恒浓区向上推移而出现在精馏塔段的中部。同理，进料板以下必须紧接着有若干塔板使轻组分的浓度降到零，下恒浓区应向下推移而出现在提馏段的中部。上恒浓区下恒浓区⑶恩德伍德法计算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多组分精馏（2）重组分为非分配组分,轻组分为分配组分上恒浓区下恒浓区重组分为非分配组分，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，上恒浓区向上推移出现在精馏塔段的中部；轻组分为分配组分，进料板以下无需一个区域使轻组分的浓度降为零，故下恒浓区依然紧靠着进料板多组分精馏中的恒浓区⑶恩德伍德法计算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多组分精馏（3）重组分为分配组分,轻组分为非分配组分上恒浓区下恒浓区多组分精馏中的恒浓区重组分为分配组分，进料板以上无需一个区域使重组分的浓度降为零，故上恒浓区依然紧靠着进料板;轻组分为非分配组分,进料板以下必须紧接着有若干塔板使轻组分的浓度降到零，故下恒浓区向下推移而出现在提馏塔段的中部⑶恩德伍德法计算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多组分精馏（4）轻、重组分均为分配组分：上恒浓区下恒浓区多组分精馏中的恒浓区因轻、重组分均为分配组分，进料板以上和以下无需一个区域使轻、重组分的浓度降为零，故进料板上、下两个恒浓区均紧靠着进料板，变成和二组分精馏时的情况一样，实际上这种情况是很少的。⑶恩德伍德法计算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多组分精馏只有HNK为非分配组分只有LNK为非分配组分所有组分为分配组分LNK和HNK都为非分配组分——上恒浓区——下恒浓区⑶恩德伍德法计算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多组分精馏#2)的计算mR依据：恒浓区概念关联式：相平衡、物料平衡采用Underwood法计算：假设：1、在两恒浓区之间各组分相对挥发度为常数；

2、在进料级到精馏段恒浓区和进料级到提馏段恒浓区的两区域均为恒摩尔流。⑶恩德伍德法计算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多组分精馏式中：——i

对基准组分

r的相对挥发度取基准：①最难挥发的组分（最重的组分）②HKria(xi,D)m——最小回流比操作下组分i

的摩尔分数

以全回流下的xiD代替

2)的计算（Underwood公式）mR⑶恩德伍德法计算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多组分精馏注意：若LK、HK挥发度不相邻，可在aLH,r，aHK,r之间试差出几个q，解出几个Rm,最后取平均值。2)的计算（Underwood公式）mRq——进料状态参数q——方程的根，为多根方程，取HKLKaqa>>误差：10～20%⑶恩德伍德法计算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多组分精馏

精馏总成本最低的回流比为最优回流比.总成本为设备费用和操作费用之和。回流比的变化对精馏同时存在正、负两方面的影响,如回流比为Rmin,其塔为无穷高,设备费用直线上升为无穷大。当R适当提高时,设备费用很快下降为有限大小,总成本下降。意义：

3）操作回流比⑶恩德伍德法计算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多组分精馏⑶恩德伍德法计算最小回流比

3.1多组分精馏当回流比继续增大时，则能耗随之增大,则操作费用迅速增大，R增到一定程度,设备费用开始升高，如塔径增大等，将使总成本开始上升。为此，回流比存在一优化的问题图中操作费用和设备费用之和最小的回流比为最适宜的回流比。这一回流比R通常选最小回流比倍数。经验范围:R=1.2～2.0Rmin（大多数文献建议）。⑶

恩德伍德法计算最小回流比

(Minimumrefluxratio)

3.1多组分精馏用Underwood方程求出Rm

后,实际回流比R一般取作（1.1~1.5）Rm。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3.1多组分精馏(4)吉利兰（Gilliland）关联图

求理论级数N(equilibriumstagenumber)3.1多组分精馏吉利兰图(4)吉利兰（Gilliland）关联图

求理论级数N(equilibriumstagenumber)

1.Gilliand图和拟合形式见（图3-7）用Gilliand图简便、但不准确，回归的经验式为3.1多组分精馏(4)吉利兰（Gilliland）关联图

求理论级数N(equilibriumstagenumber)2.ErbarandMaddox关联图：比Gilliand图精确，误差4.4%见（图3-8）该图只适用于泡点进料(4)吉利兰（Gilliland）关联图

求理论级数N(equilibriumstagenumber)3.1多组分精馏3.1多组分精馏吉利兰图耳波和马多克恩图(4)吉利兰（Gilliland）关联图

求理论级数N(equilibriumstagenumber)

①由芬斯克公式求进料位置精馏段(NR)m:提馏段(NR)m:(5)

进料级位置(Locationoffeed-stage)

3.1多组分精馏确定原则：在操作回流比下精馏段与提馏段理论板数之比，等于全回流条件下用芬斯克公式分别计算得到的精馏段与提馏段理论板数之比.(5)

进料级位置(Locationoffeed-stage)

3.1多组分精馏②Kirkbride的经验式上式适用于泡点进料(5)

进料级位置(Locationoffeed-stage)

3.1多组分精馏⑹简捷法(FUG)计算理论级数步骤

①根据工艺条件及工艺要求，找出一对关键组分②由清晰分割估算塔顶、塔釜产物的量及组成③根据塔顶塔釜组成计算相应的温度、求出平均相对挥发度④用Fenske公式计算

，用Gilliland图求理论级数N

⑥确定适宜的进料位置⑦根据回流比R，并选适宜的操作⑤用Underwood法计算例3-73.1多组分精馏精馏简捷计算

FUG法FenskeNmUnderwoodRmGillilandR、N⑹简捷法(FUG)计算理论级数步骤

3.1多组分精馏解：根据题意知2为LK，3为HK，清晰分割法物料衡算WD100150156正丁烷100105异丁烷200204丙烷15-0.025D0.025D153丙烯（HK）0.05W35-0.05W352乙烷（LK）0551甲烷wdf组分例3-7：计算Nm,xi,D,xi,W,N及进料位置已知：1.xi,F，a均；

2.分离要求：xHK,D=0.025

xLK,W=0.05；3.取R=1.25Rm列方程；将D、W代入表中，完成物料衡算表（略）2.求最少理论板数3.核实清晰分割的合理性核算式）（hmhiiiwdNfwa+=1核算式）（）（hmhiihmhiiwdNfwdNdaa+=1不成立，须调整清晰分割假设对3C\调整

以前面结果为初值，进行试差结果：第二次与第一次相近653.0C3=d对HNK：C3，iC4，nC4进行核算

d4=0.6448，d5=0.0067，d6=0.0022x4,D=0.017，x5,D=1.77×10-4，x6,D=5.8×10-5设d4=0.6448，其它不变，重复1-4步计算，至前后二次结果相近为止。4.计算最小回流比Rm5.求平衡级数NR=1.25Rm=1.25×1.306=1.634由耳波和马多克斯关联图求N查耳波和马多克斯关联图得5.进料位置的确定为确定进料位置，以馏出液和进料中关键组分的量代入Fenske方程而求出精馏段最少理论级数，即故精馏段（包括进料级）的理论级数为NR=3.6/0.47=7.7块##1.朱宪,刘群,周忠华.理论塔板数的简捷算法[J].化学工程,1992,20(1):70-722.简捷法求算多组分精馏过程的理论板[J].化工设计,1993,3(5):273.一种新的理论板数简捷算法[J].化学世界,1991,32(6):272-2764.曾平.估算精馏理论塔板数的新方法[J].大学化学,1997,12(2):55-59.5.彭小平,颜清.迭代法求算精馏塔的理论塔板数[J].

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