化工分离工程课件.ppt

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1、第三章多组分精馏和特殊精馏3.1.1多组分精馏过程分析3..1.2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（Multicomponentdistillationprocess）多次单级分离的串联，简称精馏利用混合物中各组分的相对挥发度不同，采用液体多次部分汽化，蒸汽多次部分冷凝等汽液间的传质过程，使汽液相间浓度发生变化，并结合应用回流手段，使各组分分离返回精馏操作流程精馏操作流程简单塔精馏段提馏段精馏操作流程二元精馏的两个极限条件：R→Rm，N→∞（最小回流比）R→∞，N→Nm（全回流，理论塔板数最少）计算基础：物料衡算、能量

2、守恒、相平衡3.1.1多组分精馏过程分析精馏段操作方程：提馏段操作方程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

3、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LK无LNK，且较大，塔顶可采出纯LK；只有HK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

4、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(L/V)接近于常数二元精馏温度分布：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

5、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。二组分精馏流量、温度、浓度分布多组分径流模拟苯（1）-甲苯（2）-异丙苯（3）相对挥发度α12=2.25，α22=1.0，α32=0.21苯、甲苯、异丙苯精馏塔内汽液流量分布多组分精馏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

6、成；而总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、接近塔顶处、接近塔底处温度变化明显规定苯回收率99%，只有HK，LK，HNK情况浓度分布规定馏出液中甲苯（LK)回收率99%，体系中无HNK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、LNK和HNK分别在进料板上、下形成几乎恒浓的区域多组分精馏浓度分布3、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，在出料液中达到

7、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3.1.2最小回流