化工原理第九章.ppt

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1、9.5双组分精馏的设计型计算9.5.1理论板数的计算（1）精馏设计型命题已知：原料的处理量、组成，规定分离要求（对塔顶、塔底产品的质量和数量（产率）提出一定的要求，也即某个有用产品的回收率）求：合适的操作条件如压力、进料状况、R、所需板数、进料位置等。（2）q线方程（进料方程）图示：（1）精馏段操作线（2）q线（3）提馏段操作线意义：一定的进料状态下，操作回流比改变时，两操作线交点的轨迹方程。可见：q的值不影响精馏段操作线，但对提馏段操作线有影响。进料状态参数对操作线的影响精馏段操作线方程:q线方程：提馏段操作线方程:进料状况的影响：影响到提馏段传质推动力；影响到再沸器的热负荷。说明

2、：①q↓，提馏段操作线斜率增大。②提馏段操作线与进料量F无关。提馏段操作线方程经变换，与xD，xW，xF，q，R有关。注意q的两个特殊值：饱和液体进料：q=1饱和蒸汽进料：q=0q=1q>10

3、级跨过点b为止；（4）图解法麦卡勃-蒂列（Mccabe-Thiele）法，简称M-T法所画的总阶梯数就是全塔所需的理论塔板数（包含再沸器），跨过点d的那块板就是加料板，其上的阶梯数为精馏段的理论塔板数。D,xDW,xWF,xF最佳位置进料100.20.40.60.8100.20.40.60.8xyabcdfxFxWxD8102463791151213理论板数的图解（5）最佳进料位置的确定D,xDW,xWF,xF非最佳进料与最佳进料的比较：进料口下移三块板非最佳位置进料比最佳位置进料所需的理论板数多。00.20.40.60.8100.20.40.60.8xy1abcdfxFxWxD8

4、10246379115121314D,xDW,xWF,xF非最佳位置进料比最佳位置进料所需的理论板数多。100.20.40.60.8100.20.40.60.8xyabcdfxFxWxD810246379115121314非最佳进料与最佳进料的比较：进料口上移一块板进料位置对分离的影响9.5.2回流比的选择（1）全回流与最少理论板数L=VyxDaxWb0xWxD最小理论板数的确定:图解法、逐板计算法。a）图解法在平衡线与对角线之间画梯级，直至xn≤xw为止。b)逐板计算法计算思想：由xD始，依次反复应用平衡关系与操作关系，直至xn≤xw为止。平衡关系：对第n块板：αn—第n块板A组分

5、对B组分的相对挥发度。操作关系：逐板计算当塔顶为全凝器时：板序号平衡关系操作关系12…………………………………………………n整理得：达到规定的分离要求时对双组分：——Fenske方程结论：（2）最小回流比Rmin为完成某一分离要求，所需的理论塔板数为无穷多时的回流比称为最小回流比。图解法解析法特殊平衡关系下的Rminyxe恒浓区在提馏段dyxe恒浓区在精馏段d（3）回流比的影响和选择适宜回流比说明：R↑→N↓→塔设备费↓（4）理论板数的捷算法（N、Nmin均包括再沸器在内）9.5.3加料热状态的选择q↑，Q点右移，提馏段操作线与平衡线距离↑，提馏段各塔板分离能力↑，N↓。1．直接蒸汽

6、加热流程（1）全塔物料衡算式形式不同与间接蒸汽加热流程相比：9.5.4双组分精馏过程的其他类型（2）精、提、q线方程形式相同乙醇-水精馏体系直接蒸汽加热ab¢dfxFxWxDxyx*Wb乙醇-水精馏体系直接蒸汽加热ab¢dfxFxWxDxyx*Wb2．多股加料流程特点：1.精、提操作线方程不变2.两股进料之间的操作线方程可通过虚线范围内的物料衡算得到：从上到下，操作线斜率依次增大。思考：当多股进料时，如何确定最小回流比？多股进料的精馏操作线图示3.侧线出料流程4．回收塔流程回收塔的理论板数计算过程9.5.5平衡线为直线时理论板数的解析计算当双组分溶液在很低的含量范围内，气液平衡关系近

7、似为一直线时，应用于高纯度分离过程所需理论板数的计算。9.6双组分精馏的操作型计算9.6.1精馏过程的操作型计算（1）操作型计算的命题对已有的精馏塔，在给定的精馏条件下，核算其可能达到的分离程度。如已知对运行中的精馏塔，当某一操作条件改变时，分析分离效果的变化，是否能获得合格产品？如不能需采取何措施？还会产生何影响等。如（2）精馏塔操作型问题的分析方法定性分析方法定量计算方法需用试差法计算公式包括精馏段操作线方程提馏段操作线方程q线方程相平衡方程全