化工原理第六章(双组分连续精馏的计算与分析)课件
105页1、2020/9/19,第六章 蒸 馏,第三节 双组分连续精馏的计算与分析 一、全塔物料衡算 二、恒摩尔流的假定 三、精馏塔的进料热状况 四、操作线方程 五、理论塔板数的确定 六、回流比的影响及选择 七、简捷法求理论板层数,2020/9/19,1、设计型计算 (1)根据精馏塔的塔板层数以确定塔的高度; (2)适宜的加料位置。 2、操作型计算 (1)确定产品的流量或组成; (2)确定适宜的操作回流比; (3)计算冷凝器、再沸器的热负荷等。,【精馏过程的计算内容】,2020/9/19,F = D W,一、 全塔物料衡算,2020/9/19,【例】有一个甲醇精馏塔,采用连续精馏,常压操作。进料为组成84%(mol)的甲醇,16%(mol)的水,处理量为235kmol/h,要求塔顶馏出液含甲醇98%(mol),塔底采出的水中含甲醇小于0.2%(mol)。计算该塔塔顶、塔底采出量每小时各为多少?,2020/9/19,【解】依题意知 xF=0.84 xD=0.98 xw=0.002 F=235kmol/h 据 FDW FxFDxDWxw 235DW 0.842350.98D0.002W 联立后可解得:
2、 D201.36kmol/h W33.64kmol/h 即塔顶采出量为 201.36kmol/h 塔底采出量为 33.64kmol/h,2020/9/19,塔顶易挥发组分的回收率A :,塔釜难挥发组分的回收率B :,【回收率】,2020/9/19,V1=V2=V=常数,V1=V2=V=常数,式中:V精馏段上升蒸汽的摩尔流量,kmol/h; V 提馏段上升蒸汽的摩尔流量,kmol/h。,二、 恒摩尔流的假定,1、恒摩尔汽化,2020/9/19,2、恒摩尔溢流,L1=L2=L=常数,L1=L2=L=常数,式中:L精馏段下降液体的摩尔流量,kmol/h; L提馏段下降液体的摩尔流量,kmol/h。,2020/9/19,在精馏塔的每层塔板上,若有n kmol的蒸汽冷凝,相应有n kmol的液体汽化,恒摩尔流动的假定才能成立。为此必须满足以下条件: (1)混合物中各组分的摩尔汽化潜热相等; (2)汽液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略; (3) 塔设备保温良好,热损失可以忽略。,2、满足恒摩尔流假设的条件,2020/9/19,温度低于泡点的冷液体; 泡点下的饱和液体; 温度介于泡点和露点之间的
3、气液混合物; 露点下的饱和蒸气; 温度高于露点的过热蒸气。,1、五种进料热状态,三、精馏塔的进料热状况,2020/9/19,进料热状况示意图,【结论】进料热状况不同,其温度不同,状态亦不同。,2020/9/19,2、进料热状况参数,对进料板作物料及热量衡算,以单位时间为基准,可得:,【定义】 q 称为进料热状况参数。 【作用】(1)可根据 q 的大小,确定进料热状况; (2)定量地分析进料量及其热状况对于精馏操作的影响(精馏段和提馏段汽液两相流量间的关系)。,2020/9/19,各种进料状态下的q值,冷液体,饱和液体,气液混合物,饱和蒸汽,过热蒸汽,2020/9/19,2020/9/19,1、什么是操作线方程?,四、 操作线方程,【定义】在精馏塔中,任意塔板(n 板)下降的液相组成xn与由其下一层塔板(n+1板)上升的蒸汽组成yn+1之间的关系称之为操作关系,描述它们之间关系的方程称为操作线方程。,2020/9/19,1、 精馏段操作线方程,(1)物料衡算式,总物料衡算:,易挥发组分:,2020/9/19,将以上两式联立后,有:,两式均称为精馏段操作线方程,简称精馏线方程。,(2) 精
4、馏段操作线方程,2020/9/19,(3)两点说明,该方程表示在一定操作条件下,从任意板下降的液体组成xn 和与其相邻的下一层板上升的蒸汽组成yn+1 之间的关系。,该方程为一直线方程,该直线过对角线上a(xD,xD)点,以R/(R+1)为斜率,或在y轴上的截距为xD/(R+1)。,2020/9/19,精馏操作线,2020/9/19,2、 提馏段操作线方程,总物料衡算:,易挥发组分衡算:,2020/9/19,将以上两式联立后,有:,以上两式均称为提馏段操作线方程,简称提馏线方程。,(2) 提馏段操作线方程,2020/9/19,该方程表示在一定操作条件下,提馏段内自任意板下降的液体组成xm,和与其相邻的下一层板上升蒸汽组成ym+1之间的关系。,提馏操作线方程为一直线方程,在定常连续操作过程中,该直线过对角线上b(xw,xw)点,以L/V为斜率,或在y轴上的截距为WxW/V。,(3)两点说明,2020/9/19,提馏操作线,2020/9/19,(4)提馏操作线方程的其他表现形式,【说明】再沸比R是提馏段内各块塔板下降的液体量与塔底引出的釜液(馏残液)量之比。,则提馏操作线可改写为:,202
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