精餾圖形計演算法

1. 精餾的精餾計算

最常用的是麥凱勃－蒂利圖解法（美國W.L.麥凱勃和E.W.蒂利在1925年合作設計的雙組分精餾理論板計算的圖解方法）用於雙組分精餾計算。此法假定流經精餾段的汽相摩爾流量V和液相摩爾流量L以及提餾段中的汽液兩相流量V′和L′都保持恆定。此假定通常稱為恆摩爾流假定，它適用於料液中兩組分的摩爾汽化潛熱大致相等、混合時熱效應不大、而且兩組分沸點相近的系統。圖解法的基礎是組分的物料衡算和汽液平衡關系。
取精餾段第n板至塔頂的塔段（圖2）為對象，作易揮發組分物料衡算得：式中D為塔頂產品流量;xn為離開第n板的液相濃度;yn+1為離開第n+1板的汽相濃度。此式稱精餾段操作線方程，在y-x圖上是斜率為L/V的直線。同樣取提餾段第m板至塔底的塔段為對象，作易揮發組分物料衡算得：式中D為塔底產品流量。此式稱為提餾段操作線方程。 將汽液平衡關系和兩條操作線方程繪在y-x直角坐標上(圖3)。
根據理論板的定義，離開任一塔板的汽液兩相濃度xn與yn，必在平衡線上，根據組分的物料衡算，位於同一塔截面的兩相濃度xn與yn+1, 必落在相應塔段的操作線上。在塔頂產品濃度xd和塔底產品濃度xw范圍內，在平衡線和操作線之間作梯級，每梯級代表一塊理論板，總梯級數即為所需的理論板數NT，跨越兩操作線交點的梯級為加料板。計入全塔效率，即可算得實際板數NP(見級效率)；或根據等板高度,從理論板數即可算出填充層高度(見微分接觸傳質設備)。 隨著精餾技術日趨成熟和生產規模的擴大，具有多股加料和側線抽出等特殊功能以及具有側塔和中間再沸器等的各種復雜的精餾塔(見精餾設備)相繼出現。現今越來越需要對精餾作出嚴格計算，以了解塔內溫度、流量和濃度的變化，達到更合理的設計和操作。電子計算機的應用，為嚴格計演算法提供了條件。各種嚴格計演算法均基於四類基本方程：即組分物料衡算式、汽液相平衡關系、歸一方程（汽相及液相中各組分摩爾分率之和為 1）和熱量衡算方程。對每塊理論板都可以建立這些方程，組成一個高維的方程組，然後依靠電子計算機求解。根據不同的指定條件，原則上此方程組可用於新塔設計或對現有塔的操作性能核算。

2. 精餾等於多次蒸餾嗎

一種利用迴流使液體混合物得到高純度分離的蒸餾方法，是工業上應用最廣的液體混合物分離操作，廣泛用於石油、化工、輕工、食品、冶金等部門。精餾操作按不同方法進行分類。根據操作方式，可分為連續精餾和間歇精餾；根據混合物的組分數，可分為二元精餾和多元精餾；根據是否在混合物中加入影響汽液平衡的添加劑，可分為普通精餾和特殊精餾（包括萃取精餾、恆沸精餾和加鹽精餾）。若精餾過程伴有化學反應，則稱為反應精餾。
目錄
1原理
2操作評價
3精餾計算
▪ 概述
▪ 圖解法
▪ 捷演算法
▪ 嚴格計演算法
4節能

1原理編輯
雙組分混合液的分離是最簡單的精餾操作。典型的精餾設備是連續精餾裝置（圖1），包括精餾塔、再沸器、冷凝器等。精餾塔供汽液兩相接觸進行相際傳質，位於塔頂的冷凝器使蒸氣得到部分冷凝,部分凝液作為迴流液返回塔底,其餘餾出液是塔頂產品。位於塔底的再沸器使液體部分汽化，蒸氣沿塔上升，餘下的液體作為塔底產品。進料加在塔的中部,進料中的液體和上塔段來的液體一起沿塔下降，進料中的蒸氣和下塔段來的蒸氣一起沿塔上升。在整個精餾塔中，汽液兩相逆流接觸，進行相際傳質。液相中的易揮發組分進入汽相，汽相中的難揮發組分轉入液相。對不形成恆沸物的物系，只要設計和操作得當，餾出液將是高純度的易揮發組分，塔底產物將是高純度的難揮發組分。進料口以上的塔段，把上升蒸氣中易揮發組分進一步提濃，稱為精餾段；進料口以下的塔段，從下降液體中提取易揮發組分，稱為提餾段。兩段操作的結合，使液體混合物中的兩個組分較完全地分離，生產出所需純度的兩種產品。當使n組分混合液較完全地分離而取得n個高純度單組分產品時，須有n-1個塔。
精餾之所以能使液體混合物得到較完全的分離，關鍵在於迴流的應用。迴流包括塔頂高濃度易揮發組分液體和塔底高濃度難揮發組分蒸氣兩者返回塔中。汽液迴流形成了逆流接觸的汽液兩相，從而在塔的兩端分別得到相當純凈的單組分產品。塔頂迴流入塔的液體量與塔頂產品量之比，稱為迴流比，它是精餾操作的一個重要控制參數，它的變化影響精餾操作的分離效果和能耗。

2操作評價編輯
評價精餾操作的主要指標是：①產品的純度。板式塔中的塔板數或填充塔中填料層高度，以及料液加入的位置和迴流比等，對產品純度均有一定影響。調節迴流比是精餾塔操作中用來控制產品純度的主要手段。②組分回收率。這是產品中組分含量與料液中組分含量之比。③操作總費用。主要包括再沸器的加熱費用、冷凝器的冷卻費用和精餾設備的折舊費，操作時變動迴流比，直接影響前兩項費用。此外，即使同樣的加熱量和冷卻量，加熱費用和冷卻費用還隨著沸騰溫度和冷凝溫度而變化，特別當不使用水蒸氣作為加熱劑或者不能用空氣或冷卻水作為冷卻劑時，這兩項費用將大大增加。選擇適當的操作壓力，有時可避免使用高溫加熱劑或低溫冷卻劑（或冷凍劑），但卻增添加壓或抽真空的操作費用。

3精餾計算編輯
概述
主要是精餾塔的計算。不論是板式塔或是填充塔，通常都按分級接觸傳質的概念來計算理論板數。對於雙組分精餾塔的設計計算，通常給定的設計條件有:液體混合物(料液)的量F和濃度xf（以易揮發組分的摩爾分率表示），以及塔頂和塔底產品的濃度xd和xw。計算所需的理論板數NT和實際板數NP 。計算前必須先確定合理的迴流比。理論塔板數的計算方法有：
圖解法
最常用的是麥凱勃－蒂利圖解法（美國W.L.麥凱勃和E.W.蒂利在1925年合作設計的雙組分精餾理論板計算的圖解方法）用於雙組分精餾計算。此法假定流經精餾段的汽相摩爾流量V和液相摩爾流量L以及提餾段中的汽液兩相流量V′和L′都保持恆定。此假定通常稱為恆摩爾流假定，它適用於料液中兩組分的摩爾汽化潛熱大致相等、混合時熱效應不大、而且兩組分沸點相近的系統。圖解法的基礎是組分的物料衡算和汽液平衡關系。
取精餾段第n板至塔頂的塔段（圖2）為對象，作易揮發組分物料衡算得：

圖2

精餾
式中D為塔頂產品流量;xn為離開第n板的液相濃度;yn+1為離開第n+1板的汽相濃度。此式稱精餾段操作線方程，在y-x圖上是斜率為L/V的直線。同樣取提餾段第m板至塔底的塔段為對象，作易揮發組分物料衡算得：

精餾
式中D為塔底產品流量。此式稱為提餾段操作線方程。 將汽液平衡關系和兩條操作線方程繪在y-x直角坐標上(圖3)。
根據理論板的定義，離開任一塔板的汽液兩相濃度xn與yn，必在平衡線上，根據組分的物料衡算，位於同一塔截面的兩相濃度xn與yn+1, 必落在相應塔段的操作線上。在塔頂產品濃度xd和塔底產品濃度xw范圍內，在平衡線和操作線之間作梯級，每梯級代表一塊理論板，總梯級數即為所需的理論板數NT，跨越兩操作線交點的梯級為加料板。計入全塔效率，即可算得實際板數NP(見級效率)；或根據等板高度,從理論板數即可算出填充層高度(見微分接觸傳質設備)。

圖3
捷演算法
用作粗略估算，首先根據芬斯克方程，（美國M.R.芬斯克1932年建立的全迴流理論板數計算方程）算出採用全迴流操作達到給定產品濃度xd和xw所需的最少理論板數Nmin（包括再沸器）：

精餾
式中α為待分離兩組分間的全塔的平均相對揮發度，常取塔頂和塔底處的相對揮發度的幾何平均值。再由Nmin、最小迴流比Rmin和選用的迴流比R，從吉利蘭經驗關聯式（1940年美國E.R.吉利蘭建立的計算理論板數關聯式）：

精餾
求出所需的理論板數NT。對於相對揮發度在全塔接近常數的系統，即接近於理想溶液的混合液的分離，捷演算法較可靠，並可推廣到估算多組分料液的精餾。捷演算法在作整個生產過程的優化計算時常被採用，以節省時間。
嚴格計演算法
隨著精餾技術日趨成熟和生產規模的擴大，具有多股加料和側線抽出等特殊功能以及具有側塔和中間再沸器等的各種復雜的精餾塔(見精餾設備)相繼出現。現今越來越需要對精餾作出嚴格計算，以了解塔內溫度、流量和濃度的變化，達到更合理的設計和操作。電子計算機的應用，為嚴格計演算法提供了條件。各種嚴格計演算法均基於四類基本方程：即組分物料衡算式、汽液相平衡關系、歸一方程（汽相及液相中各組分摩爾分率之和為 1）和熱量衡算方程。對每塊理論板都可以建立這些方程，組成一個高維的方程組，然後依靠電子計算機求解。根據不同的指定條件，原則上此方程組可用於新塔設計或對現有塔的操作性能核算。

4節能編輯
精餾過程的核心在於迴流，而迴流必須消耗大量能量。降低能耗是精餾過程發展的重大課題。除了選擇經濟上合理的迴流比外，主要的節能措施有：①熱泵精餾。將塔頂蒸氣絕熱壓縮（見熱力學過程）升溫後，重新作為再沸器的熱源(見熱泵蒸發)；②多效精餾。精餾裝置由壓力依次降低的若干個精餾塔組成，前一精餾塔塔頂蒸氣用作後一精餾塔再沸器的加熱蒸氣（見多效蒸發）；③採用高效精餾塔，可用較小的迴流比；採用高效換熱器，可降低傳熱溫度差，這樣就可以減少有效能損失。④採用電子計算機對過程進行有效控制，減小操作裕度，確保過程在最低能耗下進行。
來自網上.

3. 在圖解法計算精餾塔的理論塔板數時,提出的四個前提條件作用是什麼

化工原理精餾實驗思考題1. 何為理論板？2. 如何保證塔頂鏟平質量達到要求3. 要保證精餾塔操作穩定，應該從哪些方面考慮？4. 進料狀況進料位置進料組成對理論塔板數有無影響？答案1.在理論情況下，如果汽液兩相接觸良好，且時間夠長，離開第n板的汽液兩相可能達到平衡狀態，平衡溫度為Tn，汽相組成為Yn與液相組成Xn為平衡關系。這種使汽液兩相達到平衡狀態的塔板稱為一塊理論板。圖解法和逐板計演算法2. 對精餾塔而言，一般可通過加大迴流比來解決，加大迴流比時應注意不要發生液沫夾帶等不正常現象。連續生產中物料平衡的意義就在於盡量保持進出料和液位的穩定，而熱平衡的意義則在於保持塔內熱分布的均衡穩定，從而保證了塔內組分的分布和產品精度的需求。3. 精餾操作的影響因素主要有以下幾個方面：①塔的溫度和壓力；②進料狀態；③進料量；④進料組成；⑤進料溫度；⑥迴流量；⑦再沸器的加熱量；⑧塔頂冷卻水的溫度和壓力；⑨塔頂采出量；⑩塔底采出量。4. 不同的進料熱狀態對精餾塔操作及分離效果有所影響，進料狀態的不同直接影響塔內蒸汽速度，在精餾操作中應選擇合適的進料狀態;由圖解法很容易得到，影響理論板的直接因素有氣液平衡關系、進料輕組分含量及進料熱狀態、迴流比和塔頂塔底組分含量，進料物質的組成及產品純度決定精餾塔塔板層數不在最佳位置進料會導致全塔效率下降,而不是理論塔板數增多;不能用下移進料位置提高塔頂的含量,也不能用上移進料位置提高塔底的含量;工程設計中可在最佳進料位置附近幾塊塔板的塔圈上增設進料口,操作中可通過改變進料口使塔長期處於最佳工況.

4. 精餾實驗思考題答案

化工原理精餾實驗思考題

1. 何為理論板？

2. 如何保證塔頂鏟平質量達到要求

3. 要保證精餾塔操作穩定，應該從哪些方面考慮？

4. 進料狀況進料位置進料組成對理論塔板數有無影響？

   答案

   1.在理論情況下，如果汽液兩相接觸良好，且時間夠長，離開第n板的汽液兩相可能達到平衡狀態，平衡溫度為Tn，汽相組成為Yn與液相組成Xn為平衡關系。這種使汽液兩相達到平衡狀態的塔板稱為一塊理論板。

   圖解法和逐板計演算法

   2. 對精餾塔而言，一般可通過加大迴流比來解決，加大迴流比時應注意不要發生液沫夾帶等不正常現象。連續生產中物料平衡的意義就在於盡量保持進出料和液位的穩定，而熱平衡的意義則在於保持塔內熱分布的均衡穩定，從而保證了塔內組分的分布和產品精度的需求。

   3. 精餾操作的影響因素主要有以下幾個方面：①塔的溫度和壓力；②進料狀態；③進料量；④進料組成；⑤進料溫度；⑥迴流量；⑦再沸器的加熱量；⑧塔頂冷卻水的溫度和壓力；⑨塔頂采出量；⑩塔底采出量。

   4. 不同的進料熱狀態對精餾塔操作及分離效果有所影響，進料狀態的不同直接影響塔內蒸汽速度，在精餾操作中應選擇合適的進料狀態;

   由圖解法很容易得到，影響理論板的直接因素有氣液平衡關系、進料輕組分含量及進料熱狀態、迴流比和塔頂塔底組分含量，進料物質的組成及產品純度決定精餾塔塔板層數

   不在最佳位置進料會導致全塔效率下降,而不是理論塔板數增多;不能用下移進料位置提高塔頂的含量,也不能用上移進料位置提高塔底的含量;工程設計中可在最佳進料位置附近幾塊塔板的塔圈上增設進料口,操作中可通過改變進料口使塔長期處於最佳工況.

5. 化工原理:精餾部分問題.

題目如下：
1. 精餾？
2. y—x相圖中，相平衡曲線上各點的溫度是否相同？
3. 在汽液相平衡圖上，平衡線離對角線越遠/越近，表示該溶液的分離程度？
4. 連續精餾操作時，操作壓力對分離的影響？對物系的相對揮發度的影響？
5. 某雙組分物系的相對揮發度為2.5，若液相濃度xA=0.3（摩爾分率），則與之平衡的汽相濃度yA？
6. 連續精餾操作中有哪些必不可少的裝置？
7. 理論板？
8. 精餾塔中，若塔板上氣液兩相接觸越充分，則塔板分離能力越高，則滿足一定分離要求需要的實際/理論塔板數越少？
9. 總板效率？
10. 恆摩爾流？
11. 對酒精——水系統用普通精餾方法進行分離，只要塔板數足夠，是否可以得到純度為0.98（摩爾分率）以上的純酒精？
12. 某常壓精餾塔，塔頂設全凝器，現測得其塔頂/塔底溫度升高/降低，則塔頂/塔底產品中易揮發組分的含量將？
13. 在精餾過程中，當xD、xW、xF、q和塔頂產品量一定時，只增大/減小迴流比，則所需理論塔板數？操作費用將？
14. 連續操作中上的精餾塔，如採用的迴流比小於/大於原迴流比，則 ？ ？
15. 某連續精餾塔，精餾段操作線方程為y＝0.7x＋0.2，則xD？，R？
16. 某連續穩定精餾塔操作過程，進料狀況為泡點，已知精餾段操作線方程式為y＝0.8x＋0.2，提餾段操作線方程為y＝1.8x－0.03，則料液組成xF？
17. 精餾塔進料可能有5種不同的熱狀況，當進料為氣液混合物且氣液物質的量之比為3: 1時，則進料熱狀況q值為？
18. 各種進料狀態的名稱及其對應的q 值范圍;在相同分離任務下，進料狀態參數q對所需理論板數的影響。
19. 迴流比對精餾費用的影響？

6. 求個乙醇水精餾塔塔板數計算的程序或圖

用作圖法，二元相圖，根據進料狀態和組成畫出進料線，再根據塔頂和塔底組成畫出塔頂和塔底的點，最後根據迴流比畫出精餾線，和進料線相交，連接塔底的點和交點，再畫塔板逐板線就可以了。

7. 精餾時的平衡線方程是什麼有具體公式嗎

y=ax/[1+（a-1）x]

8. 怎樣用origin畫精餾圖呢包括精餾段，提餾段,y=x,q線方程，相圖，並計算理論塔板數

在化學工程中,蒸餾是利用濟液中各組分蒸氣壓的差異或沸點的差異使各組分得到分離,然而要設計達到一定分離程度的蒸餾塔,則必須先計算出蒸餾塔所需的塔板數或填料層的高變,計算蒸餾塔板數的方法,一般常用圖解法,捷演算法(利用吉利蘭關聯圖)及逐板計演算法。用圖解法求理論塔板數,即在直角坐標上繪制該物系的平衡曲線及對角線,並在同一坐標上作出操作線。己知餾出液和釜液的組分在操作線和平衡線之間作梯級,所得的梯級數即為理論板牧,這種方法雖然較直觀,但用圖解法求出蒸餾塔理論板數是近似的,當塔板數較多時,則誤差就相應較大,捷演算法是利用吉利蘭關聯圖求理論塔板數,先算出最少理論板數Nmill及最小迴流比Rmin,並選定合適的迴流比R,利用吉利蘭圖就可以求得理論板數,用捷演算法求得的理論板數是快速的近似估演算法。而逐板計演算法,是利用精餾塔最上層塔板上升的蒸汽進入冷凝器中全部冷凝,故餾出液和塔頂迴流液的組成與該板蒸氣組成.相等;即y;~xD,由平衡關系求出x,,再由精餾段操作線方程解出丁2,yZ與xZ平衡,又可從平衡關系由yZ求得xZ……依此類推,反復計算之,當計算至x。與進料組成x:相等或接近時,則說明第n為加料板應屬於提(本文共計5頁) ......[繼續閱讀本文]

9. 精餾塔的計算原理

雙組分混合液的分離是最簡單的精餾操作。典型的精餾設備是連續精餾裝置（圖1），包括精餾塔、再沸器、冷凝器等。精餾塔供汽液兩相接觸進行相際傳質，位於塔頂的冷凝器使蒸氣得到部分冷凝,部分凝液作為迴流液返回塔頂,其餘餾出液是塔頂產品。位於塔底的再沸器使液體部分汽化，蒸氣沿塔上升，餘下的液體作為塔底產品。進料加在塔的中部,進料中的液體和上塔段來的液體一起沿塔下降,進料中的蒸氣和下塔段來的蒸氣一起沿塔上升。在整個精餾塔中，汽液兩相逆流接觸，進行相際傳質。液相中的易揮發組分進入汽相，汽相中的難揮發組分轉入液相。對不形成恆沸物的物系，只要設計和操作得當，餾出液將是高純度的易揮發組分，塔底產物將是高純度的難揮發組分。進料口以上的塔段，把上升蒸氣中易揮發組分進一步提濃，稱為精餾段；進料口以下的塔段，從下降液體中提取易揮發組分,稱為提餾段。兩段操作的結合,使液體混合物中的兩個組分較完全地分離，生產出所需純度的兩種產品。當使 n組分混合液較完全地分離而取得n個高純度單組分產品時，須有n-1個塔。 精餾之所以能使液體混合物得到較完全的分離，關鍵在於迴流的應用。迴流包括塔頂高濃度易揮發組分液體和塔底高濃度難揮發組分蒸氣兩者返回塔中。汽液迴流形成了逆流接觸的汽液兩相，從而在塔的兩端分別得到相當純凈的單組分產品。塔頂迴流入塔的液體量與塔頂產品量之比，稱為迴流比，它是精餾操作的一個重要控制參數，它的變化影響精餾操作的分離效果和能耗。

10. 如何用計算機圖解法求精餾塔塔板

如果指的是一股進料的普通精餾塔，那麼精餾段塔板數是指從冷凝器以下那塊頂板開始往下數到進料板上的那塊為止。
而提餾段指的則是進料板之下的塔板數