化工原理第六章(双组分连续精馏的计算与分析)课件.ppt

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1、第六章蒸馏第三节双组分连续精馏的计算与分析一、全塔物料衡算二、恒摩尔流的假定三、精馏塔的进料热状况四、操作线方程五、理论塔板数的确定六、回流比的影响及选择七、简捷法求理论板层数2021/9/91、设计型计算（1）根据精馏塔的塔板层数以确定塔的高度；（2）适宜的加料位置。2、操作型计算（1）确定产品的流量或组成；（2）确定适宜的操作回流比；（3）计算冷凝器、再沸器的热负荷等。【精馏过程的计算内容】2021/9/9F=D＋W一、全塔物料衡算2021/9/9【例】有一个甲醇精馏塔，采用连续精馏，常压操作。进料为组成84%（mol）的甲醇，1

2、6%（mol）的水，处理量为235kmol/h，要求塔顶馏出液含甲醇98%（mol），塔底采出的水中含甲醇小于0.2%（mol）。计算该塔塔顶、塔底采出量每小时各为多少？2021/9/9【解】依题意知xF=0.84xD=0.98xw=0.002F=235kmol/h据F＝D＋WFxF＝DxD＋Wxw∴235＝D＋W0.84×235＝0.98D＋0.002W联立后可解得：D＝201.36kmol/hW＝33.64kmol/h即塔顶采出量为201.36kmol/h塔底采出量为33.64kmol/h2021/9/9塔顶易挥发组分的回收率ηA

3、：塔釜难挥发组分的回收率ηB：【回收率η】2021/9/9V1=V2=∙∙∙∙∙∙＝V=常数V1’=V2’=∙∙∙∙∙∙＝V’=常数式中：V——精馏段上升蒸汽的摩尔流量，kmol/h；V’——提馏段上升蒸汽的摩尔流量，kmol/h。二、恒摩尔流的假定1、恒摩尔汽化VV’2021/9/92、恒摩尔溢流L1=L2=∙∙∙∙∙∙＝L=常数L1’=L2’=∙∙∙∙∙∙＝L’=常数式中：L——精馏段下降液体的摩尔流量，kmol/h;L’——提馏段下降液体的摩尔流量，kmol/h。LL’2021/9/9在精馏塔的每层塔板上，若有nkmol的蒸汽冷

4、凝，相应有nkmol的液体汽化，恒摩尔流动的假定才能成立。为此必须满足以下条件：（1）混合物中各组分的摩尔汽化潜热相等；（2）汽液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略；（3）塔设备保温良好，热损失可以忽略。2、满足恒摩尔流假设的条件2021/9/9①温度低于泡点的冷液体；②泡点下的饱和液体；③温度介于泡点和露点之间的气液混合物；④露点下的饱和蒸气；⑤温度高于露点的过热蒸气。1、五种进料热状态三、精馏塔的进料热状况2021/9/9进料热状况示意图t/C0露点线泡点线露点泡点xAyAxf气相区液相区两相区冷液体饱和液体气液混合物饱和蒸汽

5、过热蒸汽【结论】进料热状况不同，其温度不同，状态亦不同。2021/9/92、进料热状况参数对进料板作物料及热量衡算，以单位时间为基准，可得：【定义】q称为进料热状况参数。【作用】（1）可根据q的大小，确定进料热状况；（2）定量地分析进料量及其热状况对于精馏操作的影响（精馏段和提馏段汽液两相流量间的关系）。2021/9/9各种进料状态下的q值冷液体饱和液体气液混合物饱和蒸汽过热蒸汽2021/9/92021/9/91、什么是操作线方程？四、操作线方程【定义】在精馏塔中，任意塔板（n板）下降的液相组成xn与由其下一层塔板（n+1板）上升的蒸

6、汽组成yn+1之间的关系称之为操作关系，描述它们之间关系的方程称为操作线方程。2021/9/91、精馏段操作线方程（1）物料衡算式总物料衡算：易挥发组分：VL2021/9/9将以上两式联立后，有：两式均称为精馏段操作线方程，简称精馏线方程。令——回流比（2）精馏段操作线方程2021/9/9（3）两点说明①该方程表示在一定操作条件下，从任意板下降的液体组成xn和与其相邻的下一层板上升的蒸汽组成yn+1之间的关系。②该方程为一直线方程，该直线过对角线上a(xD，xD)点，以R/(R+1)为斜率，或在y轴上的截距为xD/(R+1)。2021

7、/9/9精馏操作线截距＝xD/(R＋1)（xn＝xD，yn+1＝xD）2021/9/92、提馏段操作线方程总物料衡算：易挥发组分衡算：2021/9/9将以上两式联立后，有：以上两式均称为提馏段操作线方程，简称提馏线方程。（2）提馏段操作线方程2021/9/9①该方程表示在一定操作条件下，提馏段内自任意板下降的液体组成xm，和与其相邻的下一层板上升蒸汽组成ym+1之间的关系。②提馏操作线方程为一直线方程，在定常连续操作过程中，该直线过对角线上b(xw，xw)点，以L’/V’为斜率，或在y轴上的截距为－WxW/V’。（3）两点说明2021

8、/9/9提馏操作线（xm＝xW，ym+1＝xW）截距＝－WxW/V’2021/9/9（4）提馏操作线方程的其他表现形式令：——再沸比【说明】再沸比R’是提馏段内各块塔板下降的液体量与塔底引出的釜液（馏残液）量之比。则提馏