分离过程 第三章多组分精馏过程.ppt

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1、3.1.1多组分精馏过程分析3..12最小回流比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、进料位置第一节多组分精馏过程3.1.1多组分精馏过程分析关键组分：在设计或操作控制中，有一定分离要求，且在塔顶、塔釜都有一定数量的组分称为关键组分轻关键组分，指在塔釜液中该组分的浓度有严格限制，并在进料液中比该组分轻的组分及该组分的绝大部分应从塔顶采出重关键组分，塔顶重塔釜一、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：轻关键组分，表示：LK，下标：lj：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

2、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！塔顶、塔釜同时出现的组分为分配组分只在塔顶或塔釜出现的组分为非分配组分关键组分必定是分配组分非关键组分不一定

3、是非分配组分清晰分割：轻组分在塔顶产品的收率为1。重组分在塔釜产品的收率为1轻组分全部从塔顶馏出液中采出，重组分全部从塔釜排出非关键组分为非分配组分非清晰分割：非关键组分为分配组分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多组分精馏过程的复杂性①求解方法二组分精馏：无需试差多组分精馏：反复试差求解②摩尔流率二元精馏：在进料板处液体组成有突变，各板的摩尔流率基本为常数多组分精馏：液、汽流量有一定的变化，但液汽比接近于常数二组分精馏流量、温度、浓度分

4、布二元精馏温度分布：在塔顶塔底处变化较慢，其它位置变化较快；多元精馏此情形不明显，在接近塔顶、塔底和进料处变化较快，且全塔温差变大。浓度分布：在精馏段、提馏段中部变化明显，塔顶、塔底附近变化较慢，其它位置变化较快。苯、甲苯、异丙苯精馏塔内汽液流量分布多元精馏的流量分布：影响L、V的几个因素：1）摩尔汽化潜热变化使沿塔向上的摩尔流率有增加的趋势；2）蒸汽上升中需被冷却，导致向上流量增加；3）液体向下流动须被加热，将导致向下流量的增加。塔内流量变化是上三因素的总效应，在很大程度上，这些因素相互抵消。因此，恒摩尔流假定有其实用性。重要结论：精馏塔中，温度分布主要反映物流的组成；而总

5、的级间流量分布则主要反映热量衡算的限制。流量L与V同方向变化，故L／V变化很小，对分离影响很小。本章目录苯、甲苯、异丙苯精馏塔内温度分布温度分布温度分布从再沸器到冷凝器单调下降进料板处温度变化明显只有HK，LK，HNK情况浓度分布只有LK，HK，LNK浓度分布多组分精馏浓度分布关键组分浓度分布往往有极大值非关键组分通常是非分配组分LNK和HNK分别在进料板上下形成几乎恒浓的区域全部组分均存在于进料板上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

6、达到最高。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。▼若无HNK时：LK分别在二段出现两个最高点，HK表现象HNK。▼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。返回二、设计计算多组分精馏过程特性1.确定后，顶釜浓度未确定物料衡算确定顶釜浓度jWDxix,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

7、分割法各组分在顶、釜都有可能存在。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，出现在进料板只有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：——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）②H