连续精馏理论塔板数的计算

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1、连续精溜理论塔板数的计算本节重点：理论塔板数的计算。本节难点：理论塔板数的计算一逐板计算法和图解法；双组分连续精馏塔所需理论板数，可采用逐板计算法和图解法。5.3.1逐板计算法假设塔顶冷凝器为全凝器，泡点回流，塔釜为间接蒸汽加热，进料为泡点进料如图5—5所示。因塔顶采用全凝器，即yl=xD5—24而离开第1块塔板的xl与yl满足平衡关系，因此xl可由汽液相平衡方程求得。即xyll???(??l)y5-251第2块塔板上升的蒸汽组成y2与第1块塔板下降的液体组成xl满足精馏段操作线方程，即yR2?R?lxll?R?lxD5-26同理，交替使用相平衡方程和精馏

2、段操作线方程，直至计算到xn<xq（即精馏段与提馏段操作线的交点）后，再改用相平衡方程和提馏段操作线方程计算提馏段塔板组成，至xw’<xw为止。现将逐板计算过程归纳如下：相平衡方程：xlx2x3xn<xqxw'<xw操作线方程：xD在此过程中使用了几次相平衡方程即可得到几块理论塔板数（包括塔釜再沸器）。5.3.2图解法应用逐板计算法求精馏塔所需理论板数的过程，可以在y-x图上用图解法进行。具体求解步骤如下：1、相平衡曲线在直角坐标系中绘出待分离的双组分物系y-x图，如图5—13。2、精馏段操作线3、提馏段操作线4、画直角梯级从a点开

3、始，在精馏段操作线与平衡线之间作水平线及垂直线，当梯级跨过q点时，则改在提馏段操作线与平衡线之间作直角梯级，直至梯级的水平线达到或跨过b点为止。其中过q点的梯级为加料板，最后一个梯级为再沸器。最后应注意的是，当某梯级跨越两操作线交点q时（此梯级为进料板），应及时更换操作线，因为对一定的分离任务，此时所需的理1图5-13理论板数图解法示意图论板数最少，这时的加料板为最佳加料板。加料过旱或过晚，都会使某些梯级的增浓程度减少而使理论板数增加。例：在一常压连续精馏塔内分离苯-甲苯混合物，己知进料液流量为80kmol/h,料液中苯含量40%（摩尔分率，下同），泡点进

4、料，塔顶流出液含苯90%,要求苯回收率不低于90%，塔顶为全凝器，泡点回流，回流比取2，在操作条件下，物系的相对挥发度为2.47。求：分别用逐板计算法和图解法计算所需的理论板数。解：（1）根据苯的回收率计算塔顶产品流量：D???F?xFxD?0.9?80?0.4?32kmol/h0.9有物料恒算计算塔底产品的流量和组成：W?F?D?80?32?48kmol/hFx?DxD80?0.4?32?0.9xW?F??0.0667W48已知回流比R=2,所以精馏段操作线方程为：yn?l?提馏段操作线方程：xR20.9xn?D?xn??0.667xn?0.3（1）R?

5、1R?12?12?1L'?L?qF?L?F?RD?F?2?32?80?144kmol/hV'?V?(l?q)F?V?(R?l)D?3?32?96ym?l?WxL'14448?0.0667xm?W?xm??1.5xm?0.033(2)V'V'9696x?相平衡方程式可写成：y??(??l)y?y(3)2.47?1.47y利用操作线方程式(1),式(2)和相平衡方程式(3)，可自上而下逐板计算所需理论板数。因塔顶为全凝器，则：yl?xD?0.9由(3)式求得第一块板下降液体组成：xl?yl0.9??0.7852.47?1

6、.47yl2.47?1.47?0.9利用精馏段操作线计算第二块板上升蒸气组成：y2?0.667xl?0.3?0.667?0.785?0.3?0.824交替使用(1＞式和(3)式直到xn?xF，然后改用提馏段操作线方程，直到xn?xW为至。计算结果见附表附表各层塔板上的汽液组成2精馏塔内理论塔板数为10-1=9块，其中精馏段4块，第5块为进料板。(2)图解法计算所需理论板数在直角坐标系中绘出y-x图(图略)。根据精馏段操作线方程式(1),找到a(0.9,0.9),C(0,0.3)点，联接ac即得到精馏段操作线。根据式(2)提馏段操作线，通过b(0.0667,

7、0.0667),以1.5为斜率作直线bq,即为提馏段操作线。从a点开始在平衡线与操作线之间绘直角梯级，直至xn?xW为止。由图可见，理论板数为10块，除去再沸器一块，塔A理论板数为9块，其中精馏段4块，第5块为进料板，与逐板计算法结果一致。5.3.3回流比及其对精馏操作的影响1、掌握的内容：全回流时的最小理论塔板数、最小回流比及其计算、回流比的选择及其对精馏操作及设计的影响。2、熟悉的内容：理论板数捷算法（Fenske力*程和Gilliand关联图）3、本节难点：最小回流比及其计算在精馏过程中，回流比的大小直接影响精馏的操作费用和设备费用。回流比有两个极限

8、，一个是全回流时的回流比，一个是最小回流比。生产中采用的回流比界于