图5.10 第n板的质量和热量衡算示意图
精馏是根据溶液中各组分挥发度（或沸点）的差异，利用回流将混合物分开的化工单元操作。根据精馏塔内构件的不同，可将精馏塔分为板式精馏塔和填料精馏塔。
在板式精馏塔中，塔板是气、液两相接触的场所。通过塔底的再沸器对塔釜液体加热使之沸腾汽化，上升的蒸汽穿过塔板上的孔道和板上液体接触进行传热传质。塔顶的蒸汽经冷凝器冷凝后，部分作为塔顶产品，部分冷凝液则回流返回塔内，这部分液体自上而下经过降液管流至下层塔板口，再横向流过整个塔板，经另一侧降液管流下。气、液两相在塔内呈现逆流，板上呈错流。评价塔板好坏一般考虑处理量、板效率、阻力降、操作弹性和结构等因素。工业上常用的塔板有筛板塔、浮阀塔板、泡罩塔板等。
塔板效率是反映塔板性能及操作好坏的主要指标，影响塔板效率的因素很多，如塔板结构、气液相流量和接触状况以及物性等诸多因素。表示塔板效率的方法常用单板效率和全塔效率。单板效率是评价塔板好坏的重要数据。对于不同板型，在实验时保持相同的体系和操作条件，对比它们的单板效率就可以确定其优劣。全塔效率反映全塔各塔板的平均分离效果，常用于板式塔设计中。单板效率和全塔效率的数值通常由实验测定。
在填料塔中，液体自塔上部进入，均匀喷洒在截面上，在填料层内液体沿填料表面呈膜状留下，气体自塔下部进入，通过填料缝隙中的自由空间从塔上部排出，气液两相在填料内进行逆流接触，填料上液膜表面为气液两相的主要传质表面，液体能否成膜与填料表面的湿润有关，因此争取选择填料与填料的表面处理有关。常用的填料有拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形填料。
回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量与采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，它的大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。回流比存在着两种极限情况——最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要有无穷多块塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小同流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出、也无原料加入。塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中毫无意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时采用。
（1）全塔效率
全塔效率又称总板效率，是指达到预定分离效果所需理论塔板数与实际塔板数的比值，即：
式中 ET——全塔效率；
NT——理论板数（包括塔釜再沸器）；
NP——实际塔板数。
理论塔板数的求取有两种方法：逐板计算法和作图法。在全回流操作下，只要测定塔顶流出液组成xD和塔釜组成xW，即可根据双组分物系的相平衡关系在y-x图上通过图解法求得理论塔板数NT，而塔内实际板数已知，根据式（5.39）可求得ET。
在部分回流条件下，理论板数NT由已知的双组分物系平衡关系，通过实验测得塔顶产品组成xD、进料组成xF、回流比R，进料温度tF等得出精馏段操作线方程及q线方程，根据塔釜组成xW确定提馏段操作线方程，利用图解法计算求得。
精馏段操作线方程：(www.xing528.com)
q线方程：
式中 tF——进料温度，℃；
tS——进料液的泡点温度，℃；
Cpm——进料的平均摩尔比热容，kJ/（kmol·℃）；
rpm——进料的平均摩尔汽化焓，kJ/kmol；
Cp1，Cp2——分别为乙醇和水的比热容，kJ/（kg·℃）；
r1，r2——分别为乙醇和水的汽化焓，kJ/kg；
M1，M2——分别为乙醇和水的摩尔质量，kg/kmol。
（2）等板高度HETP
对填料塔而言，等板高度HETP又称当量高度，表示分离效果相当于一块理论板的填料层高度，其公式为：
式中 Z——填料层高度；
NT——理论板数。
等板高度是指与一层理论板塔板的传质作用相当的填料层高度。它的大小取决于填料的类型、材质与尺寸，受系统物性、操作条件及塔设备尺寸影响，一般由实验测定。对于双组分物系，根据平衡关系、通过实验测得的塔顶产品组成xD、进料组成xF、釜液组成xW、回流比R、进料热状况、填料层高度等有关参数，用图解法求得理论塔板数后，即可算出HETP。
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