化工原理教案65双组分连续精馏塔计算

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1、6.5双组分连续精憾塔的计算1、常握的内容：（1）理论板与恒摩尔假设;（2）精憎塔物料衡算、操作线方程及q线方程，图示及应用;（3）理论塔板数的汁算。2、熟悉的内容：非常规二元连续精馆塔计算（直接蒸汽加热、多股进料、侧线采出、塔釜进料、塔顶釆用分凝器，提馆塔等）。3、本节难点：（1）两操作线方程及q线方程，图示及应用，它们之间的相互联系；（2）理论塔板数的汁算一逐板汁算法和图解法;（3）非常规精馆的计算。本节将着重讨论双组分连续精徭塔的工艺计算。当生产任务要求将一定数量和组成的原料分离成指定组成的产品时，精

2、馄塔的计算包括以下内容：物料衡算，为完成一定的分离要求所需的塔板数或填料层高度，本节将以板式精憎塔为例加以讨论。6.5.1理论板的概念和衡摩尔流的假设一、理论板的概念理论板是指离开塔板的蒸汽和液体呈平衡的塔板。理论板是人为的理想化的塔板。它可以作为衡量实际塔板分离效果的一个标准。二、恒摩尔流假设恒摩尔流假设：（1）两组分的摩尔汽化潜热相等；（2）汽液两相接触因两相温度不同而交换的显热可忽略不计；（3）设备热损失可不及。1.恒摩尔汽化在精锢段内，精锢段内每层塔板上升的蒸汽摩尔流量都相等，B

3、J：(6-14)V

4、

5、=V2=……=V二常数同理，提憎段内每层塔板上升的蒸汽摩尔流量亦相等，即:(6—15)式中：V——精镭段上升蒸汽的摩尔流暈，kmol/h；V，——提徭段上升蒸汽的摩尔流量，kmol/ho2.恒摩尔溢流精缰段内，精缰段内每层塔板下降的液体摩尔流量都相等，即:(6-16)(6-17)L]=L2==L二‘吊数同理，提饰段内每层塔板下降的液体摩尔流暈亦相等，即:L2L2—……常数式中：L——精徭段下降液体的摩尔流量，kmol/h;L'一一提憎段下降液体的摩尔流量，kmol/ho恒摩尔汽化与恒摩尔溢流总称为恒摩尔流

6、假设。6—18(a)对精徭塔全塔进行物料衡算。总物料衡算：F二D+W易挥发组分的物料衡算:Fxf=Dxd+Wxw6—18(b)式中；F原料液量，kmol/h；D——塔顶产品(锚出液)量，kmol/h；W——塔底产品(釜液)量，kmol/h；xF——原料液组成，摩尔分率；XD一一塔顶产品组成，摩尔分率；XW—一塔底产品组成，摩尔分率。在精係计算屮，对分离过程除要求用塔顶和塔底的产品组成表示外，有时还用回收率表/Jia塔顶易挥发组分的冋收率HoFxfxlOO%叶

7、©冷图6-9精馆段物料衡算塔釜难挥发组分的回收率

8、久厂亦可求出馆出液的采出率D/F和釜液采出率W/F,即:6—19(a)6-19(b)6.5.3操作线方程一、精馅段操作线方程在图6—9虚线所划定的范围内作物料衡算。总物料衡算：V=L+D6-20(a)易挥发组分的物料衡算：Vytt+l=Lxn+DxD6-20(6)式中：V一一精谓段内每块塔板上升的蒸汽摩尔流量，kmol/h；L——精锚段内每块塔板-卜降的液体摩尔流量，kmol/h；yn+i——从精饰段第n+1板上升的蒸汽组成，摩尔分率；xn——从精帼段第n板下降的液体组成，摩尔分率；由式6—20(b)得：L

9、D儿+】=-^+—6_21令R=L/D,R称为回流比，于是上式可写作：6-21(a)式6-21,6-21(a)均称为精懈段操作线方程。该方程表示在一定操作条件下，从任意板下降的液体组成X.和与其相邻的下一层板上升的蒸汽组成yn+1Z间的关系。该直线过对角线上a(XD，XD)点,以R/(R+1)为斜率,或在y轴上的截距为玉一。即图6・19所示的直R+1线aco在饰出液恒定时，冋流液量由冋流比决定。xfF图一11提饰段物料衡算二、提憾段操作线方程在图6—11所示的范围内,作总物料衡算：Li'+W作易挥发组分的物

10、料衡算：Lfxltl=vym+I+Wxw式中：U—一提憾段中每块塔板下降的液体流量，kmol/h；V^一一提徭段中每块塔板上升的蒸汽流量，kmol/h；xm——提饰段第m块塔板下降液体屮易挥发组分的摩尔分率；ym+i——提馅段第m+1块塔板上升蒸汽中易挥发组分的摩尔分率。由式6—22(a),6—22(b)得：6-22(a)6-22(b)L'mxIV6-236—23(a)式6-23,6-23(a)均称为提憎段操作线方程。该方程表示在一定操作条件下，提镭段内自任意板下降的液体组成xm,和与其相邻的下一层板上升蒸

11、汽组成ym+I之间的关系。在定常连续操作过程屮，该直线过对角线上b（x、v，Xw）点，以U/V%斜率，或在y轴上W的截距为-—XWo即图6-10所示的直线bq。例6-4：将含24%（摩尔分数，下同）易挥发组分的某液体混合物送入一连续精缰塔中。要求憎出液含95%易挥发组分，釜液含3%易挥发组分。送入冷凝器的蒸气量为850kmol/h,流入精係塔的回流液为670kmol/h，试求：1、每小时能获得多少kmol/h的馆