[小木虫emuch.net]超经典的精馏塔资料.doc

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1、用到的基本工具是一、全塔物料衡算(塔顶、塔底产品量的确定)对图l0-20中的虚线圈作全塔物料衡算，可得全塔轻组分物料街算由于设计时，，，均已知，产品量和可以联解上二式得到。式中──进料量，kmol/h或kg/h；──塔顶产品量，kmol/h或kg/h；──塔底产品量，kmol/h或kg/h；──进料中轻组分的组成，摩尔分率或质量分率；──塔顶产品中轻组分的组成，摩尔分率或质量分率：──塔底产品中轻组分的组成，摩尔分率或质量分率。二、理论板数的计算(一)精馏段的物料衡算──精馏段的操作线方程1．精馏段物料衡算相邻两层

2、板间汽液两流组成间(相遇两流)的关系，可通过对塔顶至精馏段任意两层板间截面所作的物料衡算导出。对图10-2l中的虚线图作总物料衡算，可得易挥发组分的物料衡算方程为或式(10-55)至(10-57)中──离开n板液相中轻组分的摩尔分率；──离开n+1板气相中轻组分的摩尔分率；──离开n板液相摩尔流率，kmol/h；──离开n+1板汽相摩尔流率，kmol/h。2．恒摩尔流假定(1)恒摩尔汽化假定在精馏塔的精馏段内，由每层板上升的汽相摩尔流率都相等，在提馏段也是如此。即精馏段(10-58)提馏段(10-59)式中──精馏

3、段每板的汽相摩尔流率，kmol／h；──提馏段每板的汽相摩尔流率，kmol／h。应当指出,精馏段和提馏段汽相摩尔流率不一定相等。(2)恒摩尔溢流假定在精馏塔的精馏段内，由每层板下降的液相摩尔流率都相等，在提馏段也是如此。即式中L──精馏段内液体的摩尔流量，kmol/h；──提馏段内液体的摩尔流量，kmol/h。同样，精馏段和提馏段的液相摩尔流率不一定相等。在恒摩尔流假定下，计算将大为简化，问题是此假定是否合理。汽、液相在塔板上接触时，如果每有1摩尔蒸气冷凝就相应有1摩尔液体汽化，则汽相相液相在接触后其摩尔流率将保持

4、不变，恒摩尔流假定就可以成立。要实现上述情况需满足以下两个条件：①组分的摩尔汽化潜热相同。②汽、液相接触时由于温度不同而传递的显热可以忽略。③塔的保温良好，热损失可以忽略。3．精馏段操作线方程在恒摩尔流假定下，式(10-57)可以写成(10-62)而(10-63)将式(10-63)代入式(10-62)并令，则可得(10-64)式(10-64)中为回流比。它是精馏的重要参数。式(10-64)联系了精馏段回流比、产品组成等重要操作参数，故称为精馏段操作线方程。它表达了在一定的操作条件下，精馏段自第层板下降的液相组成和与

5、之相邻的下一层板(即第层板)上升的汽相组成之间的关系。(二)提馏段的操作线方程──提馏段的物料衡算对图l0-22所示的提馏段由塔底至第与层板间截面分别作总物料衡算和轻组分物料衡算，并应用恒摩尔流假定可得；总物料衡算：易挥发组分的物料衡算方程为(10-66)式中──提馏段各板的液相流率，kmol/h；──提馏段各板的汽相流率，kmol／h；。──第层板下降液相中轻组分的摩尔分率；──第层板上升气相中轻组分的摩尔分率。将式(10-65)代入式(10-66)，消去，可得式(10-67)称为提馏段操作线方程。它表达了在一定

6、操作条件下提馏段内自第m层板下降的液相组成与其相邻的下层板上升的汽相组成的关系。要应用提馏段操作线方程式，必须先计算出，它除了与精馏段回流量有关外，还与进料流率及其热状况有关。(三)进料段的物料衡算精馏段与提馏段的汽相和液相流量是通过进料联系在一起的。1．汽、液混合物进料，进料的液化分率为，原料进塔后，汽相部分与提馏段上升的汽相汇合进入精馏段，原料中液相部分与精馏段液相汇合进入提馏段。此时2．饱和液体进料，=3．饱和蒸气进料，=4．过冷液体进料，值称为进料热状况参数，推导如下：进料段作总物料衡算可得对进料段作热量衡

7、算得：式中──原料液的焓，J/mol；──分别为进料板上、下处的饱和汽相的焓，J/mol；──分别为进料板上、下处的饱和液相的焓，J/mol。由于相邻两层板的温度和浓度变化不大，故可认为，于是式(10-69)可以写成将式(10-68)代入上式消去并整理可得即令值称为进料热状况参数。当进料为汽、液混合物时，设进料的液化分率为，对进料作热量衡算可得整理得可见，当进料为汽、液混合物时，进料热状况参数即为进料的液化分率。5．过热蒸气进料，此种情况恰与过冷液体进料相反，当进料汽相进入精馏段最下一层塔板时，汽相温度必先降至其露

8、点，然后才能与液相进行等摩尔冷凝和汽化，在由进料温度降到露点时，要放出热量，使与之相接触的液相额外汽化一部分。因此自精馏段最下一块板上升之汽相量包括三个部分，即自提馏段上升之汽相量、原料量以及为将进料温度降至其露点温度所需额外汽化的量。由于此额外汽化量，使下降到提馏段的液相量比精馏段的少，即。(四)逐板计算法求理论板数在导出了精馏段和提馏段的操作线方程以后，