確定精餾操作條件是化工設(shè)計師的一大任務(wù)，他們常利用化工流程模擬軟件PRO/Ⅱ或ASPEN PLUS對精餾裝置操作壓力、溫度、回流比等參數(shù)進行優(yōu)化，以降低能耗、減少操作費用，并提高產(chǎn)品收率。

盡管可以依賴軟件對精餾過程進行模擬化控制，但實際生產(chǎn)時還需要對全過程進行周密的計算，以保證工程順利進行。有沒有詳細的算法介紹呢？跟小7一同來看。

全塔物料衡算

對圖10-20中的虛線圈作全塔物料衡算，可得F=D+W

全塔輕組分物料衡算：

由于設(shè)計時F時，ｘF，ｘD，ｘW均已知，產(chǎn)品量D和W可以聯(lián)解上二式得到。

式中：F──進料量，kmol/h或kg/h；

D──塔頂產(chǎn)品量，kmol/h或kg/h；

W──塔底產(chǎn)品量，kmol/h或kg/h；

ｘF──進料中輕組分的組成，摩爾分率或質(zhì)量分率；

ｘD──塔頂產(chǎn)品中輕組分的組成，摩爾分率或質(zhì)量分率；

ｘW──塔底產(chǎn)品中輕組分的組成，摩爾分率或質(zhì)量分率。

（一）精餾段的物料衡算──精餾段的操作線方程

1.精餾段物料衡算

相鄰兩層板間汽液兩流組成間（相遇兩流）的關(guān)系，可通過對塔頂至精餾段任意兩層板間截面所作的物料衡算導(dǎo)出。

對圖10-21中的虛線圖作總物料衡算，可得

易揮發(fā)組分的物料衡算方程為

或

式(10-55)至(10-57)中

2.恒摩爾流假定

（1）恒摩爾汽化

假定在精餾塔的精餾段內(nèi)，由每層板上升的汽相摩爾流率都相等，在提餾段也是如此。即

式中

應(yīng)當指出，精餾段和提餾段汽相摩爾流率不一定相等。

（2）恒摩爾溢流

假定在精餾塔的精餾段內(nèi)，由每層板下降的液相摩爾流率都相等，在提餾段也是如此。即

式中

同樣，精餾段和提餾段的液相摩爾流率不一定相等。

在恒摩爾流假定下，計算將大為簡化，問題是此假定是否合理。汽、液相在塔板上接觸時，如果每有1摩爾蒸氣冷凝就相應(yīng)有1摩爾液體汽化，則汽相相液相在接觸后其摩爾流率將保持不變，恒摩爾流假定就可以成立。要實現(xiàn)上述情況需滿足以下兩個條件：

①組分的摩爾汽化潛熱相同。

②汽、液相接觸時由于溫度不同而傳遞的顯熱可以忽略。

③塔的保溫良好，熱損失可以忽略。

3.精餾段操作線方程

在恒摩爾流假定下，式(10-57)可以寫成

（二）提餾段的操作線方程──提餾段的物料衡算

提餾段的物料平衡

對圖10-22所示的提餾段由塔底至第m與m+1層板間截面分別作總物料衡算和輕組分物料衡算，并應(yīng)用恒摩爾流假定可得；總物料衡算：

易揮發(fā)組分的物料衡算方程為

（三）進料段的物料衡算

精餾段與提餾段的汽相和液相流量是通過進料聯(lián)系在一起的。

1. 汽、液混合物進料，進料的液化分率為q，0<q<1原料進塔后，汽相部分與提餾段上升的汽相匯合進入精餾段，原料中液相部分與精餾段液相匯合進入提餾段。此時

（四）逐板計算法求理論板數(shù)

在導(dǎo)出了精餾段和提餾段的操作線方程以后，可以交替使用操作線方程和相平衡關(guān)系來求得所需的理論板數(shù)。

（五）y-x圖解法求理論板數(shù)

如果塔頂采用全凝器，塔底采用再沸器，則梯級的總數(shù)減1即為塔內(nèi)所需的理論板數(shù)；如果塔頂采用分凝器，冷凝液全部作為回流，則認為汽相產(chǎn)品是與回流處于相平衡狀態(tài)，離開塔頂?shù)谝粚影宓钠嘟?jīng)過分凝器后輕組分得到提濃，故分凝器相當于一塊理論板。如塔底采用再沸器，則塔內(nèi)所需理論板數(shù)應(yīng)為總梯級數(shù)減2。進料板相當于跨過兩段操作線交點的梯級。

5.適宜的進料位置

前已述及，當所作梯級跨過兩段操作線交點時應(yīng)更換操作線，跨過交點的梯級即代表適宜的進料板。此時為完成一定分離任務(wù)所需的理論板數(shù)最少，如圖10-28(c)所示。如果梯級已跨過兩段操作線交點d，仍繼續(xù)在精餾段和平衡線之間畫梯級，則在同樣的分離任務(wù)時所需的理論板效會增多，如圖10-28(a)所示。反之，如還沒有跨過交點而過早地更換操作線，也會使理論板數(shù)增加，如圖l0-28(b)所示。因此，當梯級跨過兩段操作線交點時更換操作線是適宜的，由此定出的進料位置稱為適宜的進科位置。

板式塔的效率有幾種不同的定義：全塔效率，板效率和點效率。

前面介紹的精餾過程是沒有側(cè)線抽出，只有一個進料，且塔底使用再沸器的情況，在實際生產(chǎn)中常會遇到具有多股進料或有側(cè)線抽出的塔，以及在處理水溶液物料時若水為重組分，則塔底可以不使用再沸器而直接通入水蒸氣。解決這些問題所應(yīng)用的基本工具還是物料衡算和相平衡，但在求理論板數(shù)時各有其特點。