化工原理课程设计酒精水连续精馏塔分离.ppt

1、两组分理想物系的气液平衡函数关系 气液相平衡(vapor--liquid equilibrium)：溶液与其上方蒸气达到平衡时气液两相各组分组成的关系。 物系的分类：理想物系和非理想物系。 理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律（Raoult’s law)，即 式中 p——溶液上方组分的平衡分压 p0——同温度下纯组分的饱和蒸气压 x——溶液中组分的摩尔分率 第三节 双组分溶液的气液平衡 化工原理课程设计 板式精馏塔设计 第三十页，共八十四页。 根据道尔顿分压定律和拉乌尔定律 当总压P不高时，平衡的气相可视为理想气体，服从道尔顿分压定律，即 式（a）和（b）为 两组分理想物系的气液平衡关系式。 （a） （b） 第三节 双组分溶液的气液平衡 化工原理课程设计 板式精馏塔设计 第三十一页，共八十四页。 当总压不高时，蒸气服从道尔顿分压定律 对于二元溶液 xB=1-xA yB=1-yA 整理后，略去下标. 气液平衡方程 第三节 双组分溶液的气液平衡 2、相对挥发度及气液平衡方程 化工原理课程设计 板式精馏塔设计 第三十二页，共八十四页。 3.二元物系连续板式精馏塔的工艺计算 1.物料衡算与操作线方程 ①全塔物料衡算 总物料 F=D+W 易挥发组分 FxF=DxD+WxW 化工原理课程设计 板式精馏塔设计 第三十三页，共八十四页。 ②精馏段操作线方程 或 其中 L = R·D ③提留段操作线方程 或 其中 化工原理课程设计 板式精馏塔设计 第三十四页，共八十四页。 化工原理课程设计 板式精馏塔设计 ④进料线方程（ 线方程） 线方程代表精馏段操作线与提留段操作线交点的轨迹方程。 第三十五页，共八十四页。 4. 理论板数的求算 化工原理课程设计 板式精馏塔设计 求算理论板数之前，需知原料液组成，选择进料热状况（即 值）和操作回流比等精馏操作条件，利用气、液相平衡关系和操作方程求算。 常用理论板数的求算方法有三种方法，现分别予以介绍。 第三十六页，共八十四页。 （1）逐板计算法 从塔顶开始逐板计算。设塔顶采用全凝器，泡点回流，则自第一层板上升蒸汽组成等于塔顶产品组成，即 （已知）。而自第一层板下降的液体组成 与 相平衡，可利用相平衡方程求取 而 与 满足精馏段操作关系，可用精馏段操作线方程，即 求取 。同理由 利用相平衡方程求 ，如此交替利用相平衡方程和操作方程进行下行逐板计算，直到 ≤ 化工原理课程设计 板式精馏塔设计 第三十七页，共八十四页。 则第n层理论板为进料板，精馏段理论板数为（n-1）层。 以下改用提留段方程 由 用上式求得 ，同上法交替利用相平衡方程和提留段操作线方程下行逐板计算，直到 为止。 化工原理课程设计 板式精馏塔设计 第三十八页，共八十四页。 注意： 间接蒸汽加热时，再沸器内可视为气液两相达平衡，故再沸器相当于一层理论板，则提馏段理论板数为 层。 缺点：计算虽然准确，但较繁琐。 化工原理课程设计 板式精馏塔设计 第三十九页，共八十四页。 （2）直角梯级求解法（M.T.图解法） 方法和步骤如下： 设采用间接蒸汽加热，全凝器（ ），泡点进料。 ①首先在y-x图上作平衡线和对角线。 ②作精馏段操作线。 ③作进料线（q线）。与精馏段操作线相交与点d。 ④作提留段操作线。 ⑤图解理论板层数。跨过交点d的梯级为进料板。 如采用再沸器，应减去一层塔板数，如采用分凝器，应再减去一层塔板数。 化工原理课程设计 板式精馏塔设计 第四十页，共八十四页。 化工原理课程设计 板式精馏塔设计 第四十一页，共八十四页。 （3）简捷法 (Gilliland） ① 求算Rmin和选定R。 Rmin的求算如下式： a. 进料为饱和液体时, ∵ xq = xF ,故 b. 进料为饱和蒸汽时, ∵ Yq = YF ,故 对于平衡曲线形状不正常的情况，可用作图法求Rmin. 化工原理课程设计 板式精馏塔设计 第四十二页，共八十四页。 化工原理课程设计 板式精馏