理论塔板数的计算.ppt

《理论塔板数的计算.ppt》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、6.7.理论塔板数的计算6.7.2逐板计算法6.7.3图解法6.7.1理论塔板数计算的依据6.7.4理论板数的简捷计算本节学习要点：1、掌握逐板计算法和图解法求理论塔板数。2、使用逐板计算法和图解法求取理论塔板数，都要及时更换操作线方程。6.7.1理论塔板数计算的依据F、xF、q、xD、xW、R、（D、W可计算出来），这些参数是研究理论板的最重要的前提条件；（5-61）式中：NT——理论板数；η——全塔效率；NP——实际塔板数；根据：1、平衡关系：①用某一温度下纯组分的饱和蒸汽压表示；②t-x-y图；③x-y图；④用相对挥发度表示；2、操作关系：②提馏段操作关系：①精馏段操作关系：双组分连

2、续精馏塔所需理论板数，可采用逐板计算法和图解法。6.7.2逐板计算法假设塔顶冷凝器为全凝器，泡点回流，塔釜为间接蒸汽加热，进料为泡点进料如图6－35所示。F,xFD,xDW,xWyWm-112nx1x2xnxm-1y2y1ym-1图6－35逐板计算法示意图一、计算方法：从塔顶或塔底一板一板算下去。1、条件：1）F、xF、q、xD、xW、R、α；2）塔顶全凝器不相当于一块塔板（没有分离；即进一个汽相出一个液相）；塔底为相当于一块理论板的再沸器（进一个液相出一个液相和一个汽相）；3）泡点进料（q=1，两操作线交点xq=xF，用来判别加料板位置。2、方法：从塔顶到塔底计算。精馏段：当xn＜xq时

3、，q为加料板，因q点为两点操作线交点，加料板为提馏段一块板，所以精馏段理论板数为（n-1）块板。提馏段：（改用提馏段操作线）（加料板下流液相组成）提馏段：m块板，提馏段内不包括再沸器，而xW是再沸器内的浓度，所以m块板中包括再沸器，再沸器相当一个理论板，所以塔内提馏段为（m-1）块板。讨论：1）逐板计算法很重要，用计算机编程计算很快就计算出结果。2）以上理论板数是用泡点进料的情况所得，则xq=xF，如果不是泡点进料，这时xq≠xF，我们要把两条操作线交点q坐标求出，当x≤xq，即为加料板。3）塔顶采用分凝器：塔顶分凝器相当于第一块理论板（进一个气相，出一个气相和一个液相）；塔内第一块板就成

4、为第二块板。图6-36分凝器流程图因为第一个分凝器实现了一次气液平衡，理论上相当于一块理论板（进一个气相，出一个气相和一个液相）。4）塔底不相当于一块理论板；进入再沸器一个液相，出一个气相，这在理论上没有实现气-液平衡，所以不相当于一块理论板。yD与xL平衡：yW与xW不平衡：图6-37塔底不平衡蒸发器流程图xWyW6.7.3图解法应用逐板计算法求精馏塔所需理论板数的过程，可以在y-x图上用图解法进行。一、具体求解步骤如下：在直角坐标系中绘出待分离的双组分物系y-x图，如图6－38。1、相平衡曲线：（6-10）图6-38理论板数图解法示意图ef加料过早2、精馏段操作线：（6-39）3、提馏

5、段操作线：（6-59）从a点开始，在精馏段操作线与平衡线之间作水平线及垂直线，当梯级跨过q点时，则改在提馏段操作线与平衡线之间作直角梯级，直至梯级的水平线达到或跨过b点为止。4、画直角梯级：其中过q点的梯级为加料板，最后一个梯级为再沸器。塔内总共需要（m+n-2）块理论板。作梯级时跨q点换线，用提馏段操作线。讨论：1、每经过一次平衡需要一块理论板，所以一次直角梯级仅相当于一块理论板。2、理论上都会出现非整数板，但理论计算上都把非整数看作整数板，工程上没有非整数板。加料过晚加料过早二、最优加料位置的确定qq图6-39加料过晚与加料过早ef图6-40适宜的加料位置当某梯级跨越两操作线交点q时（

6、此梯级为进料板），应及时更换操作线，因为对一定的分离任务，此时所需的理论板数最少，这时的加料板为最佳加料板。加料过早或过晚，都会使某些梯级的增浓程度减少而使理论板数增加。最优加料板位置：应注意的是：例、在一常压连续精馏塔内分离苯-甲苯混合物，已知进料液流量为80kmol/h，料液中苯含量40%（摩尔分率，下同），泡点进料，塔顶流出液含苯90%，要求苯回收率不低于90%，塔顶为全凝器，泡点回流，回流比取2，在操作条件下，物系的相对挥发度为2.47。求：分别用逐板计算法和图解法计算所需的理论板数。（1）根据苯的回收率计算塔顶产品流量：解：由物料恒算计算塔底产品的流量和组成：已知回流比R=2，所

7、以精馏段操作线方程为：（1）提馏段操作线方程：（2）相平衡方程式可写成：（3）利用操作线方程式（1），式（2）和相平衡方程式（3），可自上而下逐板计算所需理论板数。因塔顶为全凝器，则：由（3）式求得第一块板下降液体组成：利用精馏段操作线计算第二块板上升蒸气组成：交替使用(1)式和（3）式直到然后改用提馏段操作线方程，直到计算结果见附表。12345678910y0.90.8240.7370.6520.5870.5150.4