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《《化工分离工程》ppt课件第7讲多组分精馏过程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、化工分离工程ChemicalSeparationprocesses第7讲多组分精馏过程(MulticomponentDistillation)1多组分精馏过程分析最小回流比最少理论塔板数和组分分配实际回流比、理论板数、进料位2多组分精馏塔内组分的分布情况组分邻近进料级上部几个级邻近进料级下部几个级邻近塔釜的几个级邻近塔顶的几个级总趋势轻组分有恒浓区→0≈0迅速上升由塔釜往上而上升轻关键组分——汽相有波动——汽相出现最大值重关键组分液相有波动——出现最大值——由塔顶往下而上升重组分→0有恒浓区迅速增浓≈03通常精馏塔自下而上物料的分子量和摩
2、尔汽化潜热渐降，则沿塔向上的摩尔流率有增加的趋势；沿塔向上，温度渐降，蒸汽上升中，需被冷却，若冷却靠液体的汽化，则导致流量增加；液体沿塔向下流动时必须被加热，若加热靠蒸汽冷凝，将导致向下流量的增加。塔内流量变化是上述三个因素的总效应，难以得出一个通用规律。但很大程度上，因素互相抵消。因此，恒摩尔流假定有其实用性。流量变化是L和V同方向变化，故L/V变化很小，所以，对分离影响很小。由上得重要结论：精馏塔中，温度分布主要反映物流组成；而总的级间流量分布则反映热量衡算的限制。其反映精馏过程的内在规律，在精馏的操作、设计中有着广泛的应用。影响L,
3、V的几个因素：4多组分精馏最小回流比计算Underwood法：该法假设：1.恒摩尔流2.在全塔可看成常数依据：恒浓区概念关联式：相平衡、物料平衡5多组分精馏最小回流比计算Underwood公式6最少理论板和组分分配达到规定分离要求所需的最小理论板对应于全回流操作的情况,全回流下理论板是达到规定分离要求所需理论板的下限,是简捷算法估算理论板必须利用的一个参数.用于精馏塔简捷算法中估算最少理论板的芬斯克公式就是在全回流条件下推导而来.7芬斯克公式芬斯克推导了全回流时二组分和多组分精馏的严格解.塔顶采用全凝器,假设所有板都是理论板,从踏顶第一快
4、理论板往下计塔板序号.8芬斯克公式对第一快板和第N版物料衡算:全回流时D=0同理对组分进行物料衡算有:第N板满足相平平衡:9芬斯克公式对于多组分体系的任一组分,塔顶为全凝器从塔顶起第一个平衡级因为:10芬斯克公式同样对第二个平衡级代入第一平衡级有:11芬斯克公式同理对第N板有:对另一组分有因此有:12芬斯克公式因为:于是有13芬斯克公式注意,式中N为第N块理论板,再沸器为第N快理论板,塔顶最上一块板为第一块板,若用分凝器,则分凝器为第一块理论板.因为精馏塔内存在温度场,每块板上的相对挥发度不知道,因此,到此我们还不能计算出理论板,为了计算
5、理论板,定义如下的全塔平均相对挥发度:14芬斯克公式于是有:其中:或15芬斯克公式芬斯克公式中的组分的摩尔分率比可以用质量比，摩尔比获体积比来代替，利用摩尔比是最常用的形式:16芬斯克公式芬斯克公式适用二组分，也适用多组分，用于多组分精馏计算时，可利用对关键组分的分离要求求出最少理论版，进而可以求出任一非关键组分在全回流条件下的分配，具体过程为:17芬斯克公式如果i组分为任一非关键组分则有:此外还有：联解二式可以得出非关键组分分布18芬斯克公式如果如果关键组分的分离要求以回收率的形式给出，则有:其中：19芬斯克公式利用同样的方法可以求出非
6、关键组分的回收率，进而可以求出全回流状态下的组分分布。芬斯克方程的精确度主要取决于各组分的相对挥发度数据的准确性。由芬斯克公式可见，最少理论板与进料组成无关，只决定于分离要求，随分离要求的提高以及关键组分相对挥发度趋向1，最少理论板将增加。20实际回流比和理论板的确定最小回流比和最少理论板是精馏操作的极限状态，实际生产过程中，为了实现对两个组分之间规定的分离要求，回流比和理论板多必须大于它们的最小值。实际回流比的选择则多出于经济方面的考虑，回流比变化对精馏操作的总成本存在正反两个方向的影响,回流比的选择存在一个优化的问题.通常取最小回流比
7、乘以一个系数，再实际情况下，如果该系数为1.1需要很多理论板，如果取系数为1.5需要较少的理论板，则依据经验该系数一般取中心值1.3。21实际回流比的选择精馏总成本最低的回流比为最优回流比。总成本为投资费用和操作费用之和。而回流比变化对精馏同时存在正、负两方面的影响，如回流比为Rmin，其塔为无穷高，投资费用直线上升为无穷大。当R适当提高时，投资费用很快下降为有限大小，总成本下降。当回流比继续增大时，则能耗随之增大，则操作费用迅速增大，R增到一定程度，设备费用开始升高，如塔径增大等，将使总成本开始上升。为此，回流比存在一优化的问题。意义：
8、22图中操作费用和投资费用之和最小的回流比为最适宜的回流比。这一回流比R通常选最小回流比倍数经验范围：大多数文献建议R=1.1～2.0Rmin。实际应用中回流比的选取还应考虑一些具体情况。例如
