化工原理课件x3蒸馏知识讲稿.ppt

第三章 蒸馏 〖说明〗 1.加料板位置的确定： 2.曲线两端代表两种极限情况： 右端：全回流 左端：最小回流比 3.条件：组分数为2～11，5种进料状况，Rmin=0.53～0.70，α=1.26～4.05，N=2.4～43.1。 4.横标值X=0.01~0.9时，可用下式计算： 3.4.8.1 塔高Z的计算 板式塔，先利用塔板效率将理论板层数折算成实际板层数，然后再由实际板层数和板间距相乘计算塔高。 填料塔，先计算等板高度，再由理论板层数与等板高度相乘计算塔高。 以上计算的塔高，均指塔体有效高度，不包括再沸器和塔顶空间等高度。 3.4.8 塔高和塔径的计算 1.板式塔有效高度的计算 ①全塔效率ET NT、NP:不包括塔釜 〖说明〗 全塔效率反映全塔传质性能的优劣，是各层塔板的平均效率。 影响全塔效率的因素很多，且非常复杂，因此目前不能用理论公式计算。ET的获得： 选用经验值； 利用经验公式计算。如P134奥康奈尔(O’connell)关联式。 ②单板效率(默弗里板效率)EM 以汽相(或液相)经过实际板的组成变化值与经过理论板的组成变化值之比。 yn(yen) yn＋1 xn(xen) xn-1 n 〖说明〗 单板效率反映单独一块板上传质的优劣。 EM通过实验测定获得。 一般来说，每块板上的单板效率并不相等，用汽相和液相表示的单板效率也不相等。 ③点效率EO 塔板上某点的局部效率。 y—与流经塔板某点的液相浓度x相接触后而离开的气相浓度； ye—与流经塔板某点的液相浓度x成平衡的气相浓度； n y(ye) yn＋1 x (xe) xn-1 ④塔高Z的计算 式中：NP－实际板层数，不含釜。 NT－理论板层数，不含釜。 HETP－等板高度，m，实验测定。 HT－板间距，m，经验值范围见P180表4-3。 3.4.8.2 塔径的计算 式中：Vs－塔内上升蒸汽的体积流量，m3/s u－空塔速度，m/s 精馏段和提馏段上升蒸汽量不一定相等，因此塔径分别计算。 W, xW 3.4.4 理论板层数的计算 采用逐板计算法和图解法。均利用平衡关系和操作关系。 1. Lewis-Sorel method逐板计算法 塔顶设全凝器，塔底间接蒸汽加热。 yW F, xF D, xD 2 1 2 n(1) x1 x2 xn x2’ y2 y1 y2’ m-1 【Attention 】 The nth plate is feed plate, and is also the first plate of stripping section. The number of plate in rectifying section is (n-1) The mth plate should be reboiler. Therefore the number of plate in stripping section is (m-1). Total number of ideal stages is (n+m-2) 例5.在连续精馏塔中分离两组分理想溶液。已知操作回流比R为3，馏出液的组成为0.95（摩尔分率），塔顶采用全凝器。该物系在本题所涉及的浓度范围内气液平衡方程为y=0.42x+0.58。试求精馏段内离开第二层理论板（从塔顶往下计）的气液相组成。 解： 2. McCabe-Thiele method图解法 其原理同逐板计算法相同。 步骤： 在x~y图上绘出平衡曲线和对角线。 作出精馏段操作线。 作出提馏段操作线。 从a点开始出发在平衡线与操作线间绘梯级。至xxW为止。 xW a b c f e d y xF xD 〖说明〗 一个直角梯级代表一块理论板。若塔顶采用分凝器，则精馏段理论板层数=相应阶梯数-1；若塔底采用间接蒸汽加热，则提馏段理论板层数＝相应阶梯数-1。 适宜进料板位置为跨过点d的理论板。 当q↑，操作线离平衡线愈远，NT↓。 xW a b c f e d y xF xD 梯级的物理意义 xn,yn符合平衡关系，由2点表示 确定最优进料位置 适宜的进料位置应为跨过d点所对应的阶梯。对于一定的分离任务，所需理论板数为最少。 进料位置过低，使釜残液中轻组分含量偏高，完成指定分离任务时，所需理论板数增加。 进料位置过高，使馏出液中轻组分含量偏低，完成指定分离任务时，所需理论板数增加。 3.4.5 回流比的影响及其选择 3.4.5.1. 回流比对精馏操作的影响 回流比有两个极限：上限全回流时的回流比，下限是最小回流比。 3.4.5.2 全回流与最少理论板数 全回流Total reflux ：将塔顶上升蒸汽冷凝后