【文章內(nèi)容簡介】 如⑵ 實際板與理論板的差別 — 板效率默弗里板效率 其中 3/4/2023 79工程處理方法 — 過程分解法簡化結(jié)果 : yn=f(xn)⑤ 理論加料板的描述 得 定義3/4/2023 80兩相流量關(guān)系q為 加料 熱 狀 態(tài) 參數(shù) (液化率 )q=0 飽 和蒸汽加料0q1汽液混合加料q=1 泡點加料q1 冷液加料q0 過熱 蒸汽加料思考：某股加料液 q=, 則 每 kmol加料中有 多少 kmol液體？ 3/4/2023 81⑥ 精餾塔內(nèi)的汽液摩爾流率全凝器 , 泡點回流條件下精餾段： L=RD V=L+D=(R+1)D塔頂冷凝器熱負荷 QC =V rc提餾段：塔釜蒸發(fā)器熱負荷思考：分凝器、過冷回流怎么算？3/4/2023 82 精餾過程的求解① 精餾段操作方程操作方程 — 表示同一塔截面上的 汽液兩相濃度關(guān)系。 塔段物料衡算的結(jié)果∵ L=RD, V=L+D=(R+1)D∴3/4/2023 83② 提餾段操作方程③ 操作線精餾段過 (xD, xD)點 ,截距提餾段過 (xW , xW )點 , 斜率交點：3/4/2023 84④ q 線方程由 xq與 yq消去 xD，得q線方程⑤ 理論板增濃B點代表離開 n板的兩相濃度關(guān)系3/4/2023 85⑥ 實際板效率 3/4/2023 86⑦ 逐板計算求解 (設(shè)計型 )已知： xD, xW , xF, F, W, D, L, V,求： m, N y1=xD， x0=xDx1= f (y1) 相平衡 物料衡算x2= f (y2) 相平衡 .. .. ..某 xxq (= f (xF, q))該板為加料板 m .. .. ..直至 xNxW得 N3/4/2023 87建立精餾塔操作線方程的步驟 :⑴ 畫草圖 ,取塔段控制體 ,包含要考察的塔截面⑵ 由 :進 =出 , 列輕組分 (含該截面 x,y)物料衡算⑶ 找出 V,L與物流量 F,D,W 及 R,q的關(guān)系 ,代入⑷ 將輕組分物料衡算式整理成 y~x關(guān)系式，即操作線方程3/4/2023 88本次講課習(xí)題：第九章 6， 7， 8， 9， 103/4/2023 895 雙組分精餾的設(shè)計型計算圖解法已知：求： N, m條件：板數(shù)最少的解 (加料在合適位置 )3/4/2023 90次序 :⑴ 由點 (xD, xD)和截距 作精餾段操作線⑵ 由點 (xF, xF)和斜率 作 q線，并與精餾段 操作線相交得 q點 (xq, yq)⑶ 由點 (xW , xW )和 q點 (xq, yq)作提餾段操作線⑷ 由上往下按平衡關(guān)系、操作關(guān)系依次交替作階梯④ 最優(yōu)加料位置的確定 為最佳加料位置 , 過前或過后 N↑3/4/2023 913/4/2023 923/4/2023 933/4/2023 943/4/2023 95 設(shè)計型計算命題已知： F, xF, xD, xW選擇： P, q, R求： N, m① 總壓 P 的選擇與加熱、冷凝溫度、 α有關(guān)② 回流比的選擇經(jīng)濟上， R↑, 能耗 ↑ R=∞, 對角線 R↑, N↓, 設(shè)備費 ↓ 3/4/2023 96⑴ 全回流與最少理論板數(shù) NminR=∞操作線與對角線重疊，不進料，不出料由 y1=xD， xN=xW (塔釜 )且記 ， N=Nmin芬斯克方程近似 3/4/2023 973/4/2023 98⑵ 最小回流比 Rmin與 NT=∞ 平衡線與操作線出現(xiàn)挾點(恒濃區(qū) )，該處需無窮理論板NT=∞，對于指定的分離程度而言回流比達到最小。 ,3/4/2023 99⑶ 最適宜回流比的選取通常， Ropt=(~2)Rmin3/4/2023 100 計算理論板數(shù)的方法⑴ 逐板計算法⑵ 圖解法⑶ 捷算法 (估算 )捷算法： 先求出 Rmin， Nmin, 確定 R由 查吉利蘭圖得 , 得 N3/4/2023 101 加料熱狀態(tài)的選擇不計熱損失⑴ R一定， 進料熱量多，塔底加熱少3/4/2023 102⑵ 一定，進料熱量多，塔頂冷凝多， R↑, N↓ N減少，以增加能耗為代價結(jié)論：熱在塔釜，冷在塔頂3/4/2023 103 雙組分精餾塔的其它類型① 直接蒸汽加熱 當(dāng)重組分是水時，可將加熱蒸汽直接通入塔釜精餾段提餾段：物料衡算 恒摩爾流 ， (飽和蒸汽 )操作線當(dāng) xn=xW 時， yn+1=03/4/2023 104直接蒸汽加熱的圖解方法3/4/2023 105直接蒸汽加熱與間接蒸汽加熱的比較⑴ 當(dāng)兩者 xF, xD, xW 相同時， ? ηA? 若 q,R相同，則 N哪個大 ?以 xW 為支點 而∴ ,3/4/2023 106⑵ 當(dāng)兩者 xF, xD, ηA, R, q相同時， xW ？ N？∵ ηA相同 , 也相同 提餾段操作線重疊、加長 ∴3/4/2023 107② 多股加料分開進料有利還是合并后進料有利？Rmin如何確定？3/4/2023 108 要么 N↑ , 要么 R↑ 3/4/2023 1093/4/2023 110第 Ⅱ 塔段操作線由 q1, xF1,α求 xe1, ye1代入方程得 Rmin1由 q2, xF2,α求 xe2, ye2代入方程得 Rmin2當(dāng) Rmin1Rmin2時， Rmin=Rmin1當(dāng) Rmin1Rmin2時， Rmin=Rmin23/4/2023 111本次講課習(xí)題：第九章 11， 12， 13， 143/4/2023 112③ 側(cè)線出料加料 處 操作 線總 是凸的，抽料 處總 是凹的Rmin如何定？3/4/2023 113第 Ⅱ 塔段操作線由 q, xF,α求 xe, ye代入方程得 Rmin3/4/2023 114④ 回收塔 (只有提餾段 )q=1時， L=F， V=Dq1時， L=qF， V=D+(q1)F操作線 Vy=Lx+DxDFxF, xDmax=?3/4/2023 1153/4/2023 116為提高 xD可加回流 L=RD+qF V=(R+1)D+(q1)F 操作線 Vy=Lx+DxDFxF, 3/4/2023 117xDmax=?或3/4/2023 118⑤ 無再沸器精餾塔 (蒸汽進料 ) L=RD=W, V=F=(R+1)D操作線 xWmin =?3/4/2023 119例 1 用連續(xù)精餾塔分離某雙組分混合液 , xF=(摩爾分率 ,下同 )，原料以飽和液體狀態(tài)加入塔中部，塔頂全凝，泡點回流。 α=， xD=，易揮發(fā)組分 ηA=。塔釜間接蒸汽加熱。試求：(1)Rmin；(2)若 R=，則進入塔頂?shù)谝粔K理論塔板的汽相組成為多少？3/4/2023 120解： ① q =1, xe=xF=②3/4/2023 1213/4/2023 122例 2 一連續(xù)常壓精餾塔用于分離雙組分混合物。原料液 xF=(摩爾分率，下同 ), 進料狀況為汽液混合物，其摩爾比為汽 /液 =3/2，塔頂 xD=，塔釜 xW =，若該物系的相對揮發(fā)度 α=2，操作時采用的回流比 R=，試計算：⑴ 易揮發(fā)組分的回收率；⑵ 最小回流比 Rmin；⑶ 提餾段操作線的數(shù)值方程；⑷ 若在飽和液相組成 xθ=，其量和有側(cè)線時獲得的塔頂產(chǎn)品量相等，減少采出率，回流比不變， N=∞, xDmax=?3/4/2023 123解： ⑴⑵ q線方程 平衡線方程 兩線相交 ∴ x2+3x 1=0 得 xe=， ye=⑶ R===提餾段⑷ 當(dāng)采出率減小時， xDmax受相平衡制約，而不受物料衡算制約，當(dāng) q點與平衡線相遇時 xD達到最大。3/4/2023 125第 Ⅱ 塔段操作線將 y=ye， x=xe代入得 xDmax=6 雙組分精餾的操作型計算 操作型計算命題已知： N, m, α, xF, q, R, 求： xD, xW (及逐板濃度分布 )計算特點：① 由于方程非線性，須試差 (迭代 )先設(shè) xD(或 xW )，然后進行 逐板計算得 xW (或 xD) 物料衡算得 xW ’(或 xD’)看 xW 與 xW ’是否相等② 加料板位置一般不滿足最佳加料位置③ 操作型計算必須 xD, xW 頂頭頂腦用完 N塊板 (設(shè)計型往往不是正好用完 N塊 )3/4/2023 127例題：已知某精餾塔具有 8塊理論板的分離能力。加料為 xF=(摩爾分率 )的苯 甲苯混合液，在第 5塊理論板處進料。相對揮發(fā)度為 ，進料為飽和液體，操作回流比為 2，采出率 。求：塔頂、塔底濃度 xD, xW3/4/2023 128解：先作相平衡曲線x= y=,,q=1， q線為垂直線，過 (xF, xF)點先設(shè) xD=，則作圖解， xD設(shè)得太小再設(shè) xD= ，則作圖解， xD設(shè)得太大3/4/2023 1293/4/2023 1303/4/2023 1313/4/2023 132設(shè) xD=，則作圖解，正好 .∴ xD=, xW =3/4/2023 1333/4/2023 1343/4/2023 1353/4/2023 136本次講課習(xí)題：第九章 15， 16， 17， 183/4/2023 137本次講課習(xí)題：第九章 19, 20, 21, 22 下次帶自測練習(xí)3/4/2023 1388 特殊精餾 α ,無法用普通精餾分離 , 常采用特殊精餾 恒沸精餾 雙組分非均相恒沸精餾 — 兩塔聯(lián)合操作3/4/2023 1393/4/2023 140雙組分均相恒沸精餾 — 加挾帶劑， 形成新的恒沸物挾帶劑的要求：① 與 A(或 B)或 AB形成最低恒沸物，從塔頂蒸出② 新恒沸物要便于分離，如非均相， 用分層方法回收挾帶劑③ 新恒沸物中挾帶劑相對含量要少3/4/2023 1413/4/2023 142 萃取精餾 加萃取劑 S(揮發(fā)性小 ),改變 A、 B組分 相對揮發(fā)度萃取劑主要條件：① 選擇性高 , 少量加入 , αAB大大提高② 揮發(fā)性要小 , 沸點 S沸點 A、 B③ 與原溶液有足夠的互溶度 .流程特點：加吸收段3/4/2023 1433/4/2023 144萃取精餾與恒沸精餾比較共同點：均加入第三組分 S差別： ⑴ S可選范圍 :是否要求生成恒沸物 ⑵ 經(jīng)濟性 :恒沸物從塔頂蒸出，潛熱消耗大3/4/2023 1459 多組分精餾基礎(chǔ) 流程方案的選擇 n個組分精餾分離 , 為獲 n個高純度產(chǎn)品， 需要 (n1)個塔 , 塔多方案多如， A、 B、 C三組分 (其揮發(fā)度依次降低 )分離兩種流程4組分 3塔 5流程5組分 4塔 14流程3/4/2023 146流程的選擇： 經(jīng)濟上優(yōu)化，設(shè)備費 +操作費最少 技術(shù)上可行，物性 (如熱敏性，聚合結(jié)焦傾向 )， 對產(chǎn)品純度的要求初選方案一般規(guī)則：1．按進料組分摩爾分率接近 ；2．進料各組分摩爾分率相近且按揮發(fā)度排序兩兩間相對揮發(fā)度相近時 ,可把組分逐一從塔頂取出；3．進料各組分按揮發(fā)度排序兩兩間相對揮發(fā)度差別較大時，可按相對揮發(fā)度遞減的方向排流程；4．進料各組分摩爾分率差別較大時，按摩爾分率遞減的方向排列流程；5．產(chǎn)品純度要求高的留在最后分離3/4/2023 147具體：多方案作經(jīng)濟比較，決定合理的流程如： 5組分 4塔 14流程經(jīng)上述原則篩選后，留 2~3個方案作進一步的計算3/4/2023 148 精餾的關(guān)鍵組分和物料衡算① 關(guān)鍵組分多組分精餾 (如 A,B,C,D)，塔頂只能規(guī)定一個組分含量塔底只能規(guī)定一個組分含量其它組分含量由 R、 N、 αij確定關(guān)鍵組分 — 對多組分精餾分離起控制作用的 兩個組分揮發(fā)度大的 — 輕關(guān)鍵組分 (l)揮發(fā)度小的 — 重關(guān)鍵組分 (h)關(guān)鍵組分與分離方案有關(guān)3/4/2023 149比輕關(guān)鍵組分更易揮發(fā)的 — 輕組分比重關(guān)鍵組分更難揮發(fā)的 — 重組分② 全塔物料衡算總物料衡算 F=D+W i 組分 FxFi=DxDi+W xWi (i=1~n1)歸一方程 ΣxDi=1, ΣxFi=1, ΣxWi =1 通常 , 進料 F, xFi(i=1~n1)均已確定如：已知： xDh， xWl求： 及其它 xDi， xWi變量分析：3n+3個變量 ,n+3個式子 ,已知 n+2個 ,缺 n2個。非關(guān)鍵組分在塔頂、塔底？3/4/2023 150約束條件 (R、 N、 αij)難以用簡單方式表達③ 清晰分割法：塔頂重組分含量為 0，塔底輕組分含量為 0 A、 B、 C(l) | D(h)、 E塔頂 xDl， xDh 0塔底 0 0 xWl， xWh條件： αlh較大， xDh、 xWl較低實質(zhì)：給出 n2個 03/4/2023 151④ 全回流近似法由芬斯克方程得或直線關(guān)系條件： αih全塔變化不大， R=∞實質(zhì)：給出 n2個 值3/4/2023 152 理論板數(shù)的捷算法① Rmin的計算 精確計算多組分的 Rmin非常繁碩，常用恩德伍德式近似計算