[工学]第三章 多组分精馏和特殊精馏化工分离过程.pdfVIP

第三章 多组分精馏和特殊精馏 本章主要内容及要求 1. 深入理解多组分精馏过程，会分析； 2. 掌握多组分精馏的简捷计算方法； 3. 掌握萃取精馏和共沸精馏的原理和过程分析 第三章 多组分精馏和特殊精馏 • 3.1 多组分精馏过程 √ • 3.2 萃取精馏和共沸精馏√ • 3.3 反应精馏 • 3.4 加盐精馏 精馏塔中的平衡级就是一简单绝热闪蒸级。 3.1 多组分精馏过程 3.1.1 多组分精馏过程分析 3.1.2 最小回流比 3.1.3 最少理论塔板数和组分分配 3.1.4 实际回流比和理论板数 3.1.5 多组分精馏的简捷计算方法 3.1.1 多组分精馏过程分析 分析在平衡级中逐级（精馏塔内）发生的温度、流 率和浓度分布以及造成这些变化的影响因素。 一、关键组分（Key Components ） N = 串级数(2) ＋分配器(1) ＋侧线采出 F a (0) ＋传热单元(2) = 5 已被指定的可调变量： （1）进料位置；（2）回流比； 余下的2个可调设 （3）全凝器饱和液体回流或冷凝 计变量往往用来指 器的传热面积或馏出液温度。 定组分在馏出液和 釜液中的浓度。 两组分精馏 指定馏出液中一个组分的浓度，就确定了馏 出液的全部组成；指定釜液中一个组分的浓 度，也就确定了釜液的全部组成。 多组分精馏 待定设计变量数仍是2，所以只要能指定两个 组分的浓度，其他组分的浓度则相应确定。 通常，把由设计者指定分离要求的这2个组分称为关键组分。 其中相对易挥发的组分称为轻关键组分（LK,light key）， 相对不易挥发的组分称为重关键组分（HK,heavy key）。 关键组分的选则是根据塔顶和塔底产品工艺要求的 组成来选择的，通常选择挥发度相邻的两个组分。 它们在塔顶或塔底产品中的回收率或含量通常是给 定的，因此，对于系统的分离起着决定性的作用。 多组分精馏物系组成 设含有五组分的分离系统，挥发度依次递减： A ，B ，E ，C，D （α ＞α ＞α ＞α ＞α ） A B E C D 令：B，C为关键组分 则： A －称为非关键组分或轻组分（LNK ） B －称为轻关键组分（LK ） E －称为非关键组分或中间组分 C－称为重关键组分（HK ） D －称为非关键组分或重组分（HNK ） 清晰分割： 馏出液中除了重关键组分之外， 没有其它重组分； 釜液中除了轻关键组分之外，没 有其它轻组分。 二、多组分精馏过程特性 对于二组分精馏，设计变量被确定后，可从任一 端出发，用衡算式（物料、汽液以及热量）作逐 板计算，无需试差。 对于多组分精馏，由于不能指定全部组成，所以 需先假设一端的组成，再通过反复试差求解。 下面通过实例分别对二组分精馏和多组分精馏过 程分析进行比较。 二组分精馏实例：苯－甲苯 图3-1 二组分精馏流率、温度、浓度分布 三组分精馏实例：苯(LK)－甲苯(HK)－异丙苯 图3-2 三组分精馏流量分布 图3-3 三组分精馏温度分布 四组分精馏实例：苯－甲苯(LK)－二甲苯(HK)-异丙苯 图3-6 四组分精馏液相组成分布 多组分精馏与二组分精馏在含量分布上的区别 （1）关键组分含量存在极大值； （2 ）非关键组分通常