多组分多级分离过程分析与简捷计算.ppt

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1、第三章多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分精馏：1.组分数C>22.求解数目较多方程——变量分析3.塔内分布复杂——过程分析4.计算简捷法：Fenske-Undewood-Gilliland法共沸精馏图解法萃取精馏简化法吸收因子法逆流萃取集团法逐板法：严格计算（非本章内容）返回第三章多组分多级分离过程分析与简捷计算第一节多组分精馏过程第二节萃取精馏和共沸精馏二个极限条件：计算：1.近似（简捷）法用于：●基础数据不全●提供电算初值●比较、选择方案2.严格计算电算（下一章）第一节多组分精馏过程第一节多组分精馏过程3.1.1多组分精馏过程分析3.1.2最小回流

2、比3.1.3最少理论塔板数和组分分配3.1.4实际回流比、理论板数、进料位置返回3.1.1多组分精馏过程分析一、关键组分1.关键组分的引出一般精馏：对于设计型计算，5个可调设计变量为：5=uaNi、j为在精馏中起关键作用的组分，称关键组分。i：挥发度大的组分，称轻关键组分，表示：LK，下标：lj：挥发度小的组分，称重关键组分，表示：HK，下标：h精馏塔的任务：LK尽量多的进入塔顶馏出液；HK尽量多的进入塔釜釜液。对于精馏中的非关键组分：设为非关键组分i对HK的相对挥发度。2.关键组分的特点◆LK和HK形成分离界线，且越小，分离越难。◆◆精馏中：LK绝大多数

3、在塔顶出现，在釜中量严格控制；HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制。◆只有无LNK，且较大，塔顶可采出纯LK；只有无HNK，且较大，塔釜可采出纯HK。hlahlahla3.关键组分的指定方法◆指定回收率◆指定控制量hWlDjj；注意：同一组分，规定了一端的回收率，另一端的量已确定。不能重复！4.关键组分的指定原则由工艺要求决定例：ABCD（按挥发度依次减少排列）混合物分离◆工艺要求按AB与CD分开：则：B为LK；C为HK◆工艺要求先分出A：则：A为LK；B为HK二、设计计算多组分精馏过程的复杂性1.确定后，顶釜浓度未确定物料衡算确定顶釜浓度jWDxix

4、,二种方法：★清晰分割法假设LNK全部从塔顶采出；假设HNK全部从塔釜采出。★非清晰分割法各组分在顶、釜都有可能存在。流量分布、温度分布、浓度分布复杂★流量分布分子汽化潜热相近，可视为恒摩尔流例：苯—甲苯物系（图3—1）苯—甲苯—异丙苯物系（图3—2）分子汽化潜热不相近，V、L有变化，但V/L变化不大★温度分布泡点与组成密切相关，温度分布接近组成分布形状。（图3—3）。★浓度分布1.进料板附近各组分浓度变化较大，原因是引入的组分包含全部组成。2.对非关键组分精馏段：HNK迅速消失；LNK以接近于常数浓度在进料板以上各板中出现，接近顶部急剧增加，在出料液中达

5、到最高。提馏段：LNK迅速消失；HNK在再沸器中浓度最高，从釜向上几板下降较大，然后变化不大，一直延伸到进料板。3.关键组分变化复杂▼若无LNK时：HK分别在二段出现两个最高点，LK表现象LNK。（图3—4）▼若无HNK时：LK分别在二段出现两个最高点，HK表现象HNK。（图3—5）▼有LNK、HNK，且都不同时出现在顶、釜时：LK在精馏段出现一个最大值，然后降到所规定的浓度；HK在提馏段出现一个最大值，然后降到所规的浓度。（图3—6）返回3.1.2最小回流比1.时，恒浓区出现的情况mR恒浓区——精馏塔中全部浓度不变的区域恒浓区二元精馏：恒浓区：一个，出现

6、在进料板多元精馏：定义：顶釜同时出现的组分——分配组分只在顶或釜出现的组分——非分配组分一般：LK、HK和中间关键组分为分配组分；非关键组分可以是分配组分，也可以是非分配组分。多元精馏特点：▼各组分相互影响，存在上、下恒浓区▼所有进料组分中有非分配组分的影响▼恒浓区位置不一定在进料板处只有HNK为非分配组分只有LNK为非分配组分所有组分为分配组分LNK和HNK都为非分配组分——上恒浓区——下恒浓区2.的计算mR采用Underwood法计算：该法假设：1.恒摩尔流2.在全塔可看成常数hia依据：恒浓区概念关联式：相平衡、物料平衡Underwood公式：式中：

7、——i对基准组分r的相对挥发度取基准：①最难挥发的组分（最重的组分）②HKriamDix)(,——最小回流比操作下，i的摩尔分数，q——进料状态参数——方程的根，为多根方程，取qrhrlaqa>>误差：10～20%，最后取平均值。几个，解出之间试差出几个挥发度不相邻，可在、注意：若mrhrlRHKLKqaa,例3—1计算最小回流比已知：解：由（3—1b）试差将代入（3—1a）得306.1=mR325.1=q325.1=q返回3.1.3最少理论板数和组分分配1.最少理论板数特点：★F=D=W=0★L=V；L/V=1★操作线方程：★板效率最高ininxy,,1

8、=+意义：◆操作前的准备工作◆测出mN采用Fenske方程求最少理