理论板及恒摩尔流.ppt

第五章 蒸 馏Distillation,一、理论板及恒摩尔流二、物料衡算和操作线三、进料热状况对操作线的影响四、理论塔板层数的求法五、回流比的影响及其选择六、理论板数的捷算法,第四节 双组分连续精馏的计算,一、理论板及恒摩尔流,1、理论板 离开这种板的气液两相互成平衡，而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。2、恒摩尔流假设（1）恒摩尔汽流,（2）恒摩尔液流,（3）恒摩尔流假设的条件（1）各组分的摩尔汽化潜热相等；（2）气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。,二、物料衡算和操作线方程,1、全塔物料衡算,对总物料：,对于易挥发组分：,当塔顶、塔底产品组成xD、xW及产品质量已规定，产品的采出率D/F和W/F也随之确定，不能再自由选择；当规定塔顶产品的产率和质量xD，则塔底产品的质量xW及产率也随之确定而不能自由选择；,在规定分离要求时，应使,塔顶产品的组成应满足,塔顶易挥发组分回收率：易挥发组分从塔顶采出的量占全部进料量中轻组分的百分数。,塔底难挥发组分回收率：,2、精馏段操作线方程,对总物料：,对易挥发组分：,回流比,精馏段操作线方程,3、提馏段操作线方程,对总物料：,对易挥发组分：,提馏段操作线方程：,三、进料热状况对操作线的影响 1、精馏塔的进料热状况,2、进料热状况参数q1）定义式,（1）冷液进料；（2）饱和液体（泡点）进料；（3）汽液混合物进料；（4）饱和蒸汽(露点)进料；（5）过热蒸汽进料。,热量衡算：,物料衡算：,2）q的计算,（2）对于饱和蒸汽进料,（3）对于冷液进料,（1）对于泡点进料,（4）汽液混合物进料,（5）过热蒸汽进料,3、q值与提馏段操作线方程,提馏段操作线方程为：,例：用一连续精馏装置在常压下，分离含苯41%（质量%，下同）的苯-甲苯溶液。要求塔顶产品中含苯不低于97.5%，塔底产品中含甲苯不低于98.2%，每小时处理的原料量为8570kg。操作回流比为3，试计算：（1）塔顶及塔底的产品量；（2）精馏段上升蒸汽量及回流液量；,kcal/kg，苯和甲苯的平均比热Cp,l=0.45 kcal/kg，蒸汽的平均比热Cp,v=0.30 kcal/kg）。,分析：,求W、D,全塔物料衡算,求V、L,已知R,解：,（1）产品量,(2)上升蒸汽量及回流量,精馏段：,四、理论塔板层数的求法,1逐板计算法,（已知）,1）精馏段,精馏段n-1层,2）提馏段,（已知）,提馏段m-1层（未包括再沸器）,2、图解法,1）操作线作法 a）精馏段操作线,b）提馏段操作线的作法,d,c）q线方程,q线方程或进料方程,d）进料热状况对q线及操作线的影响,过冷液体：q1,饱和液体：q=1,，ef2（）,汽液混合物：0q1,饱和蒸汽：q=0,，ef4（）,过热蒸汽：q0,2）图解方法,（3）、最宜的进料位置,五、回流比的影响及其选择,1、回流比对精馏操作的影响,R,R,L、V,R=,R,R=Rmin,N=,N,Rmin,R,2、全回流及最少理论板层数,全回流时，D=0，F=0，W=0；达到给定分离程度所需的理论板层数最少为Nmin。1）Nmin的求法 a）图解法,芬斯克方程,3、最小回流比的求法,对于正常的平衡曲线,b）解析法芬斯克(Fenske)方程式,全塔平均相对挥发度，当 变化不大时，可取塔顶的 和塔底的 的几何平均值。,xq,yqq线与平衡线的交点坐标,q,4、适宜回流比的选择,R=（1.12）Rmin,六、理论板数的捷算法,1、吉利兰图,2、简捷法求理论板数的步骤根据物系性质及分离要求，求出Rmin，选择合适的R；求出全回流下所需理论板数Nmin；使用吉利兰图，求出所需理论板数；确定加料位置，可把加料组成看成釜液组成求出理论板数即为精馏段所需理论板数，从而可以确定加料位置。,