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基于EXCEL的二元非均相恒沸精馏逐板计算
一、前言
二元非均相恒沸精馏是一种广泛应用于化工生产领域中的分离技术。该过程可通过一系列连续或间歇操作的馏程，将混合物中的两种组分进行分离，从而获得高纯度的产品。EXCEL计算方法是常用的计算工具。本文将基于EXCEL的二元非均相恒沸精馏逐板计算进行探讨。
二、基本原理
二元非均相恒沸精馏是在压力不变的情况下，利用两种组分的沸点差距，在精馏柱中进行分馏操作。在分馏主要分为楼板塔和填料塔两种，其中楼板塔适用于粘度较高、易结晶、易腐蚀等情况下的分馏，而填料塔适用于离子液体、气体和液体等多种情况。
三、计算方法
1.二元混合物平衡常数
二元混合物平衡常数即为两种组分在平衡状态下的摩尔分数比值，可根据Raoult定律推导而得。
其中，p1*和p2*分别为组分1和组分2的饱和蒸汽压力，x1和x2为组分1和组分2的摩尔分数。
2.升华压力和气液平衡关系
升华压力（Ps）是指当固体和气体处于平衡状态时，转变成气体所需的饱和蒸汽压力。可根据气液平衡关系式求得：
其中，φs和φg分别为固体和气体相中组分1的摩尔分数，Ps和Pg分别为固体和气体相中组分1的升华压力和饱和蒸汽压力。
3.馏程分离效率
馏程分离效率是指在馏程i至i+1中，组分1的摩尔分数的变化值与组分2不变摩尔分数的比率，可根据以下式子求得：
其中，xi和yi分别为馏程i中组分1的摩尔分数和组分1的质量分数，Δx和Δy分别为馏程i至i+1中组分1的摩尔分数的变化量和组分1的质量分数的变化量。
4.表格设置
为了使得计算方便和清晰，我们需要借助EXCEL表格进行计算。首先需要设置表头，包括不同的板放置情况，以及不同馏程，如图1所示：
图1：EXCEL表格设置示意图
其中，Component_1和Component_2分别指示组分1和组分2，Feed重心为馏分飞出板与入料板的平均值。Ⅰ~12为馏程编号，单元格B3可输入组分1的馏程分离度。此外，我们还需设置各板的流量、温度等相关参数，来进行后续的计算。
5.填写数据
在以上表格基础上，我们可根据实际情况填写数据，以便进行计算。其中，需要填写的数据主要包括：
（1）馏程编号、入料板和飞出板编号
（2）组分1和组分2的摩尔分数和质量分数，以及其对应的饱和蒸汽压力
（3）流量和温度等参数
（4）升华温度、升华压力和气液相组分的摩尔分数等参数
（5）不同馏程下各板的摩尔分数和质量分数等参数
6.计算结果
通过以上数据的输入，我们就可以进行相应的计算，求出各板的摩尔分数、质量分数、折合段数等相关参数，从而得出各馏程下的分离效率、回流率、提馏率等参数，并作图进行分析，如图2、图3所示：
图2：各馏程下的分离效率、回流率、提馏率
图3：不同馏程下的摩尔分数、质量分数、折合段数分析图
四、结论
通过以上分析可知，基于EXCEL的二元非均相恒沸精馏逐板计算方法简便、有效，可对复杂精馏系统进行分析和优化，并为化工工程师提供可靠的技术支撑和决策依据。