分离工程 叶庆国 萃取精馏.pptVIP

* 分离工程 * 萃取精馏过程的计算与普通精馏相同。选择适宜的溶剂流率、回流比和原料的进料状态，沿塔建立溶剂的浓度分布，使关键组分间的相对挥发度有较大提高，达到分离目的。 萃取精馏塔是多个进料的多组分复杂精馏塔，处理的物料非理想性大，又因大量溶剂存在，塔温的变化较大，汽液两相流率沿塔变化较大。相平衡、热量衡算都比较复杂，最好的设计方法是利用计算机的严格解法。 五、萃取精馏过程理论级数的简捷计算 * 分离工程 * 在很多情况下，特别是原溶液组分的化学性质相近时，溶剂的浓度和液体的热焓沿塔高变化较小。此时不考虑S对α12,S的影响。 即可用二元精馏的办法，用图解法或解析法来处理，其简化精度能满足工程设计的要求。 在全塔范围内，β变化不大于10~20%，可认为β定值。 五、萃取精馏过程理论级数的简捷计算 * 分离工程 * * 分离工程 * m-1 m m+1 n-1 n n+1 F S D W 物料衡算基准：脱溶剂浓度。 * 分离工程 * 1. 图解法 适用范围：原溶液为二元。 加入恒浓度萃取剂，只改变相对挥发度。 步骤： D’, W’, x’Di, x’Wi * 分离工程 * 1. 图解法 ② 绘制汽液平衡曲线，即x’-y’ 曲线 由安托因方程计算。 — ） （ 0 2 0 1 P P 方程计算； 由 — ） （ ： 求 2 1 12 Wilson S g g a ) ( 步骤： * 分离工程 * ③ 在x’-y’ 曲线图上求Rm并选R 1. 图解法 ④ 作操作线方程 饱和蒸汽进料 精馏段 (5) 作阶梯求N及进料级位置 * 分离工程 * 2. 解析法 P. 105 选定关键组分 物料衡算求出塔顶、塔釜的组成 计算S的量，决定加料级，并计算塔顶、塔釜的Tb 求组分相对挥发度 Fenske方程求Nm；求最小回流比Rm及R Gilliland图求N。 * 分离工程 * * 分离工程 * * 分离工程 * 例题 用萃取精馏法分离正庚烷(1)—甲苯(2)二元混合物。原料组成z1=0.5，z2=0.5（mol分数）。采用苯酚为溶剂，要求塔板上溶剂浓度xs=0.55（mol分数）; 操作回流比为5；饱和蒸汽进料；平均操作压力为124.123kPa。要求馏出液中含甲苯不超过0.8％(mo1)，塔釜液含正庚烷不超过1％(mo1)(以脱溶剂计)，试求溶剂与进料比和理论板数。 * 分离工程 * 例 解题步骤： ①考虑溶剂对原来两个组分α值的影响；求塔顶、塔底的泡点温度，由Tb决定(α12 )s ，取平均值。 ②以 (α12 )s 求平衡关系y1′~ x1′，并作出y1′~ x1′图，图解塔板数。 ③由（3-133）式试差求S。 已知：正庚烷（1）——甲苯（2），S ——苯酚，P=124.123KPa （ 脱溶剂基）求S/F，N? 进料 F 正庚烷-1,甲苯-2 Z1=0.5,Z2=0.5 n W x′1,W ≤1% x′2,W=? D x′1,D=? x′2,D≤0.8% 溶剂 S-苯酚 * 分离工程 * 解：取计算基准为：100kmol进料， ①求 （ 脱溶剂基） 脱溶剂基的物料衡算 ： 例 进料 F 正庚烷-1,甲苯-2 Z1=0.5,Z2=0.5 n W/ x′1,W ≤1% x′2,W=? D/ x′1,D=? x′2,D≤0.8% 溶剂 S-苯酚 * 分离工程 * 例 ② 关系（作图）——平衡线 计算平均 用三元系Wilson方程计算 * 分离工程 * 例 已知P ， 设溶剂进料板上x1，x2 与馏出液浓度相同。 ② 关系（作图）——平衡线 塔顶、塔底的泡点温度，由Tb计算(α12 )s * 分离工程 * 已知 设T N Y 和 塔顶、塔底的泡点温度Tb及(α12 )s计算步骤： ② 关系（作图）——平衡线 例 * 分离工程 * 例 Tb=109.4℃ 同理求塔釜上一块板： 将α12代入 作 图——平衡线。 ② 关系（作图）——平衡线 计算溶剂进料板上： (α12 )S=2.14 (α12 )S=2.90 (α12 )平均=2.52 平衡线 计算： * 分离工程 * 例 ③ 核实R 检验Rm＜R, 给定R=5 露点进料 q=0 * 分离工程 * 例 ④ 操作线 精馏段： 由 与对角线交点作平行线与精馏段操作线交点（d），当 代入q线方程时 与对角线交点c， 连接c、d，提馏段操作线。图解，Ｎ＝１４，（包括再沸器） * 分离工程 * 例 ⑤　Ｓ／Ｆ β=？ 已知：xs=0.55 前面计算得到：D′=49.898 计算S=？ 计算S 计算β=？ * 分