化工原理下册九-5精馏设计型计算.ppt

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1、第五节精馏的设计型计算一、理论塔板数的计算二、回流比选择三、加料热状态q选择四、流程选择一、理论塔板数的计算●理论板的增浓度●理论板上气相与液相成平衡，在y-x图上必在平衡线上如B点；●塔中通过某一截面的汽液组成服从操作线方程，A、C表征塔中A-A和C-C截面的点。●边AB表示液相的增浓程度，边BC表示汽相的增浓程度选择操作条件：除操作压强外，主要是回流比Ｒ和加料热状态ｑ的选择．确定计算公式：相平衡方程和操作线方程●设计型计算的任务根据规定的分离要求，选择精馏的操作条件，计算所许的理论板数．规定分离要求：对

2、塔顶＼塔底产品的质量（ｘＤ＼ｘＷ）和数量（Ｄ＼Ｗ）提出一定的要求．或规定某个产物的回收率（产率）．1、逐板计算法——根本途径从塔顶开始计算。第一块板：y1=xD（xo），x1与y1成平衡。第二块板y2与x1满足操作方程，可由如此交替使用操作线方程及相平衡方程逐板计算达到规定塔底组成为止。2、图解法——本质同逐级计算但简洁明了掌握点斜是关键①由ｘD、ｘf、ｘw定出a、f、c点（均在对角线上）③从a点始交替连水平、垂直线（在平衡线及操作线之间），画梯级直至xＮ

3、d得“提”线注意图象思维a-b为液相x的增浓度b-c为汽相y的增浓度注意：跨越d交点的梯级在平衡线与“提”线之间画，所需NT最少。从而确定出最佳加料板位置。对e点而言，eg处增浓度最大，因此跨越d点所在为最佳进料位置例题：苯—甲苯混合液含苯泡点进料，相平衡常数αm=2.45，R=2.0，求NT（1）逐板计算法（2）图解法3、设计型命题设计要求：NT（理论板数）给定条件：选择条件：操作压强（涉及α）工艺决定回流比R进料状态q流程及安排等二、回流比选择回流比在精馏操作中是个重要参数，回流比的选择是个经济问题。也

4、有个技术上的限制问题。范围R=0~∞（R=0无回流，R=∞全回流）1、全回流R∞与最少理论板数NTmin2、最小回流比Rmin与无穷多理论板数N∞3、最适宜回流比的选取4、理论板数捷算法1、全回流R∞与最少理论板数NTmin（1）全回流物料在塔内循环的操作，（2）全回流时二操作线与对角线重合（3）特点：平衡线与操作线间的距离最大，理论板数最少（4）的求取——逐板计算法或图解法对理想溶液可用解析法计算更加方便：—Fenske方程适用于多组分精馏计算当为双组分时：则（5）全回流的实际应用：在设备开工，调试及试验

5、研究时采用2、最小回流比Rmin与无穷多理论板数N∞（2）Rmin意义由RminR实际，（１）求Rmin是设计型计算的特有问题Rmin只取决于分离要求（3）Rmin的求取因挟点为q线与相平衡线交点坐标，联立二方程求解可得示例：Rmin计算已知解：挟点满足②xe=0.318，ye=0.482解得:①3、最适宜回流比的选取R=（1.2~2.0）Rmin利用芬斯克方程和吉利兰图计算理论塔板数，供经济分析大致估计，适用于理想体系泡点进料（全回流）例题：教材P103，例9-7用捷算法解例9-5P98，例9-5逐板计算

6、求NT步骤：（1）求全回流时Nmin（3）查Gilland图（2）求Rmin4、理论板数捷算法（吉利兰关联图）三、加料热状态q选择1、全塔热量衡算设计时，QD、QW一定（量、组成、温度一定）QF、QB、QC三者与对应参数的关系为冷液q>1，QF最小过热蒸汽q<0，QF最大若R一定，且D一定，则L一定，因为V=L+D，则V一定，表明塔顶Qc一定，塔顶能耗不变，说明Qc与R、V是一致的。QF与q有关，Qc与R相关2、q选择（1）冷凝器QC一定（R一定）以q>1进料,所需NT最少分析：分析：（2）塔釜加热量QB一

7、定（）以q<0进料，NT最少注意比较基准（指固定冷凝量不变或塔釜热量不变）在热耗不变下，应“热在塔底,冷在塔顶”（目的使汽相回流及液体回流在全塔中发挥作用）阅读教材下册P75其结果是q值越大即进料热焓越小，所需理论板越少示例：设计时一定，现由原设计①改为新设计②见图（改变进料状态），试比较ＮＴ１__ＮＴ２，（热耗）1__（热耗）2分析：比较理论板数看“精”、“提”线斜率变化。解：原设计①q=1根据物料衡算，因为：F=D+W所以：W=F-D=1-0.4=0.6因为V=L+D所以L=V-D=2-0.4=1.6q

8、=1，因为=L+Fq=1.6+1×1=2.6所以=－W=2.6－0.6=2（或=V-F（1－q）=V=2）新设计②q=0W=0.6L=1.6=L+Fq=L=1.6=－W=1.6－0.6=1（或=V-F（1－q）=V-F=2－1=1）利用图象思维定性分析“精”线斜率相同，“提”线斜率①<②，故NT1