第3章多组分精馏1资料.ppt

多次单级平衡分离过程的串联，简称精馏。 精馏原理：利用混合物中各组分的相对挥发度不 同，采用液体多次部分汽化，蒸汽多次部分冷凝实现 汽液间的传质过程，使汽液相间浓度发生变化，并结 合回流手段，使各组分到达分离的目的。 二、几个基本概念 1、关键组分（Key Components） 关键组分：由设计者指定分离要求的那两个组分称为 关键组分。 2、分配组分与非分配组分 ①在塔顶馏出液、塔釜液中同时出现的组分为分配组分。 ②只在塔顶馏出液或塔釜液中出现的组分为非分配组分。 关键组分一定是分配组分。 非关键组分不一定是非分配组分。 3、清晰分割与非清晰分割 ①清晰分割：塔顶馏出液中除重关键组分外，没有其他重组分，釜液中除轻关键组分外没有其他轻组分。 轻组分在塔顶产品的收率为1，重组分在塔釜产品的收率为1。 轻组分全部从塔顶采出，重组分全部从塔釜采出。 非关键组分为非分配组分。 ②非清晰分割：非关键组分为分配组分。 三、多组分精馏过程的特性(与二组分精馏比较) 　　主要从求解方法、塔内流率、温度、组成分布进行 多组分精馏过程的特性分析。 ③温度分布：从再沸器到冷凝器单调下降 ④组成分布（浓度） 一、多组分精馏含量分布的特点　 二、多组分精馏流量分布特点 　　塔内流量的变化与热平衡密切相关。 　　(1)在精馏过程中，塔内物流的分子量沿塔向上一般 是减小的，而低分子量物料汽化潜热较小,所以沿塔向上 V汽＞L液，即沿塔向上汽相流量有增加的趋势。 　　(2)沿塔向上温度是逐渐下降的，汽体沿塔向上流动 时被冷却(放热)，导致下降的液体被加热或汽化，若液 体被汽化则向上流量增加；液体沿塔向下流动是被加热 (吸热)，导致上升的气体被冷却或冷凝，若气体被冷凝 则向下的流量增加。如果被分离的物料间沸点差大，即T釜 与T顶 差很大时，温度变化对流量变化影响大。 三、多组分精馏温度分布主要取决于物流的组成分布。 一、清晰分割计算过程　 (1)根据工艺条件及工艺要求，找出一对关键组分；　 (2)按清晰分割进行物料衡算，求得塔顶和塔釜的流量和组成； (3)根据塔顶塔釜组成，计算相应的温度、求出平均相对挥发度；　 (4)用Underwood公式计算最小回流比Rm，并选适宜的操作回流比R； (5)用Fenske方程计算最少理论板数Nmin； (6)用Gilliland或耳波-马多克思关联图，求理论板数N (7)用Kirkbride公式，计算进料位置Nf； (8)用能量平衡计算冷凝器、再沸器的热负荷。 补充：清晰分割的物料衡算 清晰分割：塔顶馏出液中除重关键组分外，没有其他重 组分，釜液中除轻关键组分外没有其他轻组分。 轻组分在塔顶产品的收率为1，重组分在塔釜产品的收率为1。 轻组分全部从塔顶采出，重组分全部从塔釜采出。 非关键组分为非分配组分。 １、可做为清晰分割处理的前提条件 （１）轻重关键组分为相邻组分，且与两个关键组分相 对挥发度相接近的非关键组分的含量不大； （２）轻重关键组分为相邻组分，而非关键组分的相对 挥发度与两个关键组分的相对挥发度相差很大。 补充：清晰分割的物料衡算 ２、物料衡算 　　设物料组分数为c，轻重关键组分分别用lk和hk表示。 （１）对于轻组分i的物料衡算式 补充：清晰分割的物料衡算 （2）对于重组分 i 的物料衡算式 补充：清晰分割的物料衡算 （４）分离要求的给定 A、已知： 对组分做物料衡算，由清晰分割可知： w1=d4=d5=0； d1=0.038kmol/h；w4=0.686kmol/h；w5=0.019kmol/h d2=DxD2=167.20*0.999=167.033kmol/h w2=W*xw2=23.38*0.0298=0.697kmol/h d3=D-d1-d2-d4-d5=0.129kmol/h；　w3=f3-d3=21.978mol/h 物料衡算结果见下表： 3.1.2 最小回流比 １、二元精馏的恒浓区 　在正常平衡曲线下，在最小回流比时，二元精馏在进料板 附近出现恒浓区或称夹点区，e点称为夹点。 3.1.2 最小回流比 ２、多组分精馏的恒浓区 　　在多组分精馏中由于存在轻、重组分，使塔中出现恒浓 区的位置变得复杂。 3.1.2 最小回流比 （３）重组分为非分配组分，精馏段 中部出现恒浓区；轻组分为分 配组分，进料板以下无需一区 域使轻组分含量降为零，所以 恒浓区出现在紧靠进料板，如 图（３）； 3.1.2 最小回流比 恩德伍德(Underwood)法计算最小回流比 公式推导的两个假设条件： ①塔内汽液两相均为恒摩尔流 ②塔内各组分的相对