9.5双组份连续精馏的计算—本章的核心内容

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1、9.5双组份连续精馏的计算—本章的核心内容1.确定产品的流量D、W和组成。2.确定精馏塔的类型,如选择板式塔或填料塔。根据塔型,求算理论板层数或填料层高度。3.确定塔高和塔径。双组分连续精馏塔的计算主要包括以下内容：F,xFD,xDVLW,xWV’L’4.对板式塔,进行塔板结构尺寸的计算及塔板流体力学验算;对填料塔,需确定填料类型及尺寸,并计算填料塔的流体阻力。5.计算冷凝器和再沸器的热负荷,并确定两者的类型和尺寸。计算依据：物料衡算、热量衡算、汽液平衡9.5.1理论板与恒摩尔流假设1、理论板的概念该板上气液两相的传热

2、、传质达到平衡离开该板的气液两相温度相等、组成满足平衡关系2、恒摩尔流假设①汽液传热传质接触，难挥发组分冷凝潜热≈易挥发组分的汽化潜热（mol单位）；②进入理论板汽液两相温度不同（如进入第n板的汽相温度为tn+1，液相温度为tn-1，离开理论板时，汽液相的温度均为tn，tn+1>tn>tn-1）有显热变化，但显热与潜热相比很小，可忽略不计；③保温良好，没有热损失。离开精馏段的汽相流量均相等：离开精馏段的液相流量均相等：离开提馏段的汽相流量均相等：离开提馏段的液相流量均相等：3.物料衡算的前提⑴塔板为全凝器，即y1=xD

3、⑵塔釜为间接蒸汽加热⑶溶液为理想溶液⑷每块板均为理论板⑸恒摩尔流相平衡方程（理想溶液）9.5.2二元连续精馏的分析和计算基于恒摩尔流假设，则所有变量单位采用mol为基准；基于质量流假设，则所有变量采用kg单位为基准。9.5.2.1全塔物料衡算总物料衡算馏出液流率，kmol/s加料流率，kmol/s釜液流率，kmol/s易挥发组分衡算原料液组成摩尔分数馏出液组成摩尔分数釜液组成摩尔分数F,xFD,xDVLW,xWV’L’图7-27精馏塔的全塔物料衡算定义：塔顶产品采出率：塔底产品采出率：塔顶易挥发组分回收率：塔底难挥发组

4、分回收率：注意：对一定的生产任务xF为已知量，所以D/F、W/F、xD、xW中只有2个是独立的。如：确定了xD、xW那么采出率D/F、W/F确定，反之亦然；因为η=DxD/(FxF)≤1则(D/F)≤(xF/xD)，故当xF、xD确定时，采出率(D/F)的极限值就已确定；反之，xD≤(FxF/D)、(D/F)确定时，xD的最大极限值就已确定。9.5.2.2精馏段物料衡算对虚线划定的范围进行物料衡算总物料衡算V=L+D易挥发组分衡算Vyn+1=Lxn+DxD定义回流比y1x1图7-29精馏段的分析y2yn+1xn（7-4

5、2）上述物料衡算可以用一个总式来表示，自任一第n块板下降的液流组成xn与第n+1板上升的气流组成yn+1之间有：上式是由精馏段物料衡算得到的，反映的是精馏段由下一块理论板上升的汽相组成y与上一块板下降的液流组成x之间的关系，称为精馏段操作线方程，略去下标写成：01.0xy图10-15精馏段操作线精馏段操作线方程经过点（xD，xD）和（0，xD/（R+1）），斜率为R/(R+1)操作线：xn→yn+1的关系平衡线：xn→yn的关系9.5.2.3提馏段物料衡算mm+1ym+1xm图7-31提馏段的分析根据精馏段中物料衡算的

6、方法，同样可以获得提馏段中的物料衡算式：总物料衡算易挥发组分衡算（7-46）上式反映的是提馏段中下一块理论板上升的汽相组成y与上一块板下降的液流组成x之间的关系，称为提馏段操作线方程。011注意两操作线方程中x、y的含义。x=xW时，y=yW，x=0时，在相图上可以根据这两点作出提馏段操作线，但一般xW较小，作图误差大；通常不采用这种方法；更有效、更方便、更准确的方法后面介绍。9.5.2.4理论塔板数的计算（1）逐板计算法提馏段操作线方程精馏段操作线方程相平衡方程（理想溶液）y1x1图10-14精馏段的分析y2计算过程

7、总共用了n+m次相平衡关系，因而全塔所需的理论板数N=n+m块（包括再沸器）。为什么理论板数中包含再沸器的呢？求x1求y2求x2相平衡…yn求y3精馏段相平衡（说明第n块板为理论加料板）精馏段求相平衡提馏段由xn求求提馏段求求。。。，相平衡直至为止。相平衡塔顶为全凝器，则y1=xD（xD为已知值）再沸器实现了部分汽化相当于一块理论板，L’=V’+W，xw与yw呈平衡关系。精馏段塔板数为n-1；提馏段塔板数为m（不含再沸器）；进料板为第n块。这种方法适用于相平衡关系可写成数学表达式的场合。（2）图解法步骤：①在x~y图中

8、作出平衡线与对角线；②在x轴上定出xD、xF、xw的点，并通过这三点作垂线定出对角线上的点a、f、b；③在y轴上定出yc=xD/(R+1)的点c，连a、c作出精馏段操作线；④由进料状况求出q线的斜率q/(q-1)，并通过点f作q线;011123456789afbc⑤将q线、精馏段操作线的交点d与点b连成提馏段操作线bd；⑥从点a开