精馏吸收操作型问题示例

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1、精馏操作型问题分析【例5-35】一操作中的精馏塔，若保持F、xF、q、D不变，增大回流比R，试分析L、V、L’、V’、W、xD、xW的变化趋势。【解】根据题意，F、xF、q、D、总理论板数N、精馏段理论板数N1、α不变，R增大，分析如下：（1）L、V、L’、V’、W变化趋势L=RD，V=(R+1)D，因为D不变、R增大，所以L增大、V增大。L’=L+qF，V’=V-(1-q)F，因为F、q不变，所以L’增大、V’增大。由W=F-D，因为F、D不变，所以W不变。（2）xD、xW的变化趋势可先假设xD不变，则xW=(FxF-DxD)/W也不变（因为F、D、W、xF不变），结合R

2、增大，作出新工况下的精馏段和提馏段操作线，如图5-7（a）所示的虚线，原工况为实线，可知要完成新工况下的分离任务所需的理论板数比原来的要少，不能满足N不变这个限制条件，因此“xD不变”的假设并不成立。若再假设xD减小，可以得出与xD不变情况下同样的结论，因此若要满足N不变，必有xD增大，又从物料衡算关系得xW减小，其结果如图5-7（b）所示。结论：xD增大、xW减小。yxyx(a)(b)图5-7例5-35不同情况下的操作线【例5-36】某二元精馏塔，因操作问题，进料并未在设计的最佳位置，而偏下了几块板。若F、xF、q、R、V’均同设计值，试分析L、V、L’、D、W、xD、x

3、W的变化趋势。【解】根据已知条件，F、xF、q、R、V’、N、α不变，精馏段理论板数N1增大，分析如下：（1）L、V、L’、D、W分析V=V’+(1-q)F，因为V’、q、F不变，所以V不变。D=V/(R+1)，因为R不变，所以D不变。W=F-D，所以W不变。L=V-D，因为V、D不变，所以L不变。L’=L+qF，因为q、F不变，所以L’不变。（2）xD、xW的分析本题易发生一种错觉：加料板下移使N1增大、提馏段理论板数N2减小，单从两段的分离能力来看，似乎有xD增大、xW增大，但这个推论显然不符合物料衡算式FxF=DxD+WxW。现在用图解法分析：设xD不变，则xW=(F

4、xF-DxD)/W也不变，结合R不变，得新工况下的操作线同原来的一样，由于进料位置比最佳位置低，则图解结果如图5-8（a）虚线所示，可知所需N增大，而实际上N不变。若再假设xD变大，从物料衡算知xW减小，此时所需要的N明显变大，与实际不符。因此必有xD减小，结合物料衡算知xW增大，如图5-8(b)所示。结论：xD减小、xW增大。yxxy(a)(b)图5-8例5-36不同情况下的操作线和理论板数求解【例5-37】一操作中的精馏塔，F、xF、q、V’不变。增大回流比R，则L、V、L’、D、W、xD、xW的变化趋势？试将结果与例5-35作比较。【解】根据题意F、xF、q、V’、N

5、、N1、α不变，R增大，分析如下：（1）L、V、L’、D、W分析V=V’+(1-q)F，因为V’、q、F不变，所以V不变D=V/(R+1)，因为R增大，所以D减小。W=F-D，因为F不变，所以W增大。L=V-D，因为V不变、D减小，所以L增大。L’=L+qF，因为q、F不变，所以L’增大。（2）xD、xW分析因为R增大，所以新工况下的精馏段操作线将向对角线靠近，分离能力增大，所以xD增大；若仅从物料衡算xW=(FxF-DxD)/W看，并不能确定xW的变化趋势。这时，要从提馏段操作线斜率着手分析，提馏段斜率为L’/V’，L’/V’=1+W/V’，因为V’不变、W增大，所以L’

6、/V’增大，靠近平衡线，提馏段的分离能力下降，所以使得xW增大。结论：xD增大、xW增大。讨论：将本题结果与例5-35的作一下比较，可见同样是R增大，但由于使R增大的手段不一样，操作结果也不一样。其原因是例5-35中提馏段的分离能力因L’/V’下降（因为V’增大、W不变）而提高，本题中它却因L’/V’增加而下降。说明：例5-35、例5-36同样可用考察塔板分离能力的方法进行分析。比如对例5-35，L/V=R/(R+1)，因为R增大，所以L/V增大。L’/V’=1+W/V’，因为V’增大、W不变，所以L’/V’减小。因为L/V增大、L’/V’减小、N1不变、N2不变，所以精馏

7、段、提馏段的分离能力均提高，可得xD增大、xW减小。【例5-38】一精馏塔，冷液进料。由于前段工序的原因，使进料量F增加，但xF、q、R、V’仍不变，试分析L、V、L’、D、W、xD、xW的变化趋势。【解】根据题意xF、q、R、V’、N、N1、α不变，F增大，分析如下：（1）L、V、L’、D、W分析V=V’+(1-q)F，因为V’、q不变，且q>1，所以F增大使V减小。D=V/(R+1)，因为R不变，所以D减小。W=F-D，因为F增大、D减小，所以W增大。L=RD，因为R不变、D减小，所以L减小。L’=V’+W，因