第三章 多组分精馏.ppt

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1、第三章多组分精馏3.1概述1化工原理中，讨论了二元精馏。而在化工生产实际中遇到的大部分是多组分物系分离和提纯问题。多组分物系分离和提纯问题，由于组分数增多，增加了过程的复杂性。因此，对于组分物系分离过程进行定性分析，讨论塔内的流率、组成、温度分布特点，有助于对于精馏过程深入了解，是选择分离过程、设计和强化改进分离操作必不可少的知识。2多组分精馏的设计计算分为；1.严格计算法2.简捷计算法计算机的广泛使用后，多组分精馏的设计计算多采用严格计算法。但简捷计算法也广泛使用。主要用于：1）给严格计算法提供初值；2）用于初步设计。3组分物系分离过程中，如果相对挥发度低于

2、1.1采用一般精馏分离是不经济的，若有共沸物生成则分离是不可能的。这种情况下采用特殊精馏。有共沸精馏、萃取精馏、反应精馏。加盐精馏等。43.2多组分精馏过程3.2.1多组分精馏过程分析关键组分对于精馏塔可调设计变量Na=5对于设计型计算：1）全凝器饱和液体出料；2）R;3）D/F;4）xDA;5）xWB对于操作型计算：1）全凝器饱和液体出料；2）R;3）D/F;4）N;5）M+1。5对于双组分精馏；塔顶：xDA已确定xDB=1-xDA;塔釜：xWB已确定xWB=1-xWA;也就是塔顶、塔釜组成全部确定。对于多组分精馏：Na=5，与组分数无关。除规定全凝器饱和液

3、体出料：2）R;3）D/F外只能规定两个组分的分离要求，不能指定全部的组成。6分离要求：1、提出两个产品的纯度如塔顶xDA=0.99；塔釜xWB=0.982、提出两个杂质的含量如xDB≤0.05;xWA≤0.02;3、提出产品的回收率塔顶A产品回收率为98%等，还可以交叉使用。73.2.2关键组分在待分离的组分溶液中，选取工艺中最关心的两个组分一般是选择挥发度相邻的两个组分，对其分离要做出规定，即指定他们在馏出液和釜液中的浓度。这样，在一定的分离条件下，所需的理论板层数和其他组成也随之而变，所选定的两个组分称为关键组分。8引入几个基本概念：关键组分：用来指定两

4、个分离要求的组分。轻关键组分：关键组分中的易挥发组分。用Lk表示。Lightkey重关键组分：关键组分中的难挥发组分。用HK表示。Heavykey轻组分（轻非关键组分）：比轻关键组分还轻的组分。ib＞Lb;用LNK表示。重组分（重非关键组分）：比重关键组分还重的组分。ib＜hb;用HNK表示。9两组分在塔顶和塔底预分配方案在多组分精馏中，一般先规定关键组成在塔顶和塔底产品中的组成，其他组成的分配应通过物料衡算或近似估算得到。待求出理论板层数后，再校算塔顶或塔底产品中的组成，根据组分间挥发度的不同，可有两种预分配方案。10(1)清晰分割如果轻重关键组分的挥发度相

5、差较大，且两者为相邻组分，此时可以认为比重关键组分还重的组分全部在塔底产品中，比轻组分还轻的组分全部在塔顶产品中，这种情况称为清晰分割。清晰分割时非关键组分在塔顶和塔底产品中的分配用物料衡算求得。1112总物料衡算苯的衡算乙苯的衡算甲苯的衡算13(2)非清晰分割如果轻重关键组分不是相邻组分，则塔顶和塔底产品中必有中间组分。如果进料液中非关键组分的相对挥发度与关键组分相差不大，则塔顶产品中就含有比重关键组分还重组分，塔底产品中含有比轻关键组分还轻的组分。上述两种情况称为非清晰分割。可用芬斯克全回流公式估算。14在非清晰分割时，可用芬斯克全回流公式进行估算，需作如

6、下假设：1）在任何回流比操作时，各组分在塔顶和塔釜产品中的分配情况与全回流时相同；2）非关键组分分配情况与关键组分的分配情况也相同。15芬斯克全回流公式16*多组分物系中各组分的产品分配(解析法与图解法)亨斯特别克法—任何回流比下估算各组分在塔顶和塔底产品中的分配方法。故17图解法计算：18说明:亨斯特别克法公式中的相对挥发度可取为塔顶和塔底的或塔顶、进料口和塔底的几何平均值。但在开始估算时，塔顶和塔底的温度均为未知数，故需用试差法。先假设各处的温度，由此算出馏出液和釜残液的组成，由此校准所设温度是否正确。19例：脱乙苯塔进料组成及摩尔流率,相平衡常数如下。进

7、料为饱和液体,温度压力一定。要求塔顶乙烷回收率为97%,塔底丙烯的回收率99%,试估算塔顶馏出物和釜液组成。20解：21223.3最小回流比在多组分精馏中，当轻重关键组分的分离要求确定后，在一定的进料状态下，用无限多层理论塔板才能满足分离要求所需的回流比，称为最小回流比。多组分精馏计算中，必须用解析法求最小回流比。23常用的是恩德伍德法，推导该式的基本假设是：1)体系中各组分的相对挥发度为常数；2)塔内气相和液相均为恒摩尔流。根据物料平衡及相平衡表示，利用恒浓区的概念，恩德伍德推导出最小回流比的两个联立公式：24+1试差法求算Rmin251实际回流比的范围精馏

8、过程的经济性主要取决于操作费用和设备费