第一章及_精馏第四次课.pptVIP

1. 逐板计算法 当给出原料F，xF，进料的温度TF，压力PF，分离要求xD,xW，回流比R，即可进行精馏塔设计 由物料衡算方法确定采出量D、W以及q。　　　　　 a. 精馏段 塔顶为全凝器，当塔顶蒸气全部被冷凝时，则有： y1=xD y1与x1 呈相平衡关系 x1与y2 精馏段操作线方程 与此类推，交替使用相平衡与物料平衡关系，计算精馏两相的组成。 b. 进料板　　 当 x≤xF时，物料衡算关系应换为提馏段操作方程。将此更换物料衡算关系式的理论板，作为进料板为宜，即最佳进料位置 （饱和液体进料） 2 理论板图解法（M-T） 理论板的图解法或M-T法也是逐板计算法，不过此方法采用图解方法进行逐板计算 图解步骤 在直角坐标中绘出体系相平衡曲线x～y，同时连对角线 通过D（xD,xD)、C(0, xD/(R+1)两点绘出精馏段操作线 通过b(xW,xW), 提馏操作线的截距-W/(L’-W)·xW绘提馏段操作线 因 y1=xD，故从塔顶 D点（xD,xD)开始作水平线交平衡曲线于1点，求得呈平衡的液相组成x1 ，由1点作垂线相交精馏段操作线，求得第二板蒸气组成y2 ，同上，在平衡线与精馏段操作线之间作梯级。 当求得 xnxq时，应由精馏更换提馏的操作线，即在平衡线与提馏段操作线之间作梯级，当求得液相组成xm’xW 时结束。此时梯级数N（含再沸器）为所求的理论塔板数N，跨过两操作线交点的板为最佳进料板 NF 图解理论板数示例 上述逐级计算过程亦可在x－y图上利用图解法进行计算 梯级的意义 图中任一梯级表示该块理论塔板的操作情况。例如图中的梯级三角形bnc的顶点b、n和c的坐标分别表示第n块理论塔板上方，该板和下方，这三对汽、液相的组成。 进料位置的选择 （1）进料位置的选择　　在图解法中跨过两操作交点的塔板就是这一适宜进料板或最佳进料板 适宜进料位置应是进料组成及热状态与塔板上组成和热状态差别最小的板，才是最佳进料板。　　  无论温差、还是浓差的存在的混合都是一种反混，均给精馏带来不利影响，即增加能耗。 进料位置对理论板数的影响 1.4.5.进料热状况对精馏操作线的影响 q线方程　两操作线的交点落在进料板上。当q为定值，改变塔操作回流比时，两操作线交点轨迹即q线。 　 当一定操作回流比条件下，不同热状态对精馏段无影响，对提馏段存在显著的影响 1.4.6 回流比的选择 1. 回流比R对设计的影响 R对理论板数的影响 2. 最小回流比Rmin 3. Rmin的求法 图解法 （xe,ye)由平衡线和进料方程求得。 解析法R=Rmin时，操作线方程，平衡方程和q线方程交于一点e 联立求解三方程 4. 其他体系和操作的最小回流比 特殊体系，如图所示。 其精馏操作线的斜率或截距确定Rmin。 此类情况均会使最小回流比Rmin增大，减小了回流比的调节范围。 5. 回流比的选择 1. 在连续精馏塔中，分离某二元理想溶液。进料为汽-液混合物进料，进料中气相组成为0.428，液相组成为0.272，进料平均组成xf=0.35，假定进料中汽、液相达到平衡。要求塔顶组成为0.93（以上均为摩尔分率），料液中易挥发组分的96%进入馏出液中。取回流比为最小回流比的1.242倍。试计算：（1）塔底产品组成；（2）写出精馏段方程；（3）写出提馏段方程。 解题思路 解题过程 * * 1.4.4 理论板数的求法 体系相平衡关系 : 精馏操作方程： 提馏段操作线方程： 操作线方程 y1=xD x1 平衡方程 y2 x2 y3 x2 1 2 3 同上，交替使用相平衡及物料平衡关系，逐级计算提馏段的组成分布，当计算的液相组成x略低于或等于xW 时，即可结束计算。 计算中采用平衡关系的次数即塔满足分离要求所需的理论板数N。由于再沸器存在部分气化，具有分离能力，相当一块理论板。 c. 提馏段 给出q线，q线通过F(xF,xF)、G(0,xF/1-q)点， 给出q线与精馏段操作线的交点Q(xq,yq) 提馏段操作线通过b(xW,xW), Q(xq,yq) Q线方程（进料方程） 两操作线交点轨迹 Vyn+1=Lxn+DxD L’x’n=V’y’n+1+WxW 当第9板进料，即偏下进料如图 所示。为达到相同分离要求，需增加理论板。若偏上进料，则会导致相同的结果。偏离越远，对塔不利影响越大。 随进料温度的升高，q值减小，提馏段液、气比增大则提馏段操作线斜率增大， 操作线更靠近平衡曲线，将导致提馏段分离能力不断下降。即每块理论板的传质推动力减小。完成相同分离任务，所需理论板数会增加。 R增大时，精