【正文】 塔底多了一股直接蒸汽 ， 使提餾段的操作線與間接蒸汽加熱精餾過程略有差異 。 V0 為加熱蒸汽量 ，kmol/s。 Wnn WxyVxL ???? ? 1易揮發(fā)組分衡算 WVVL ????? 0總物料衡算 Wnn WxyVWx ?? ? 10若恒摩爾流假設(shè)仍成立 ， 則 V’ = V0 ， L’ = W， 上式可改寫為 Wnn xVWxVWy001 ???F, xF D, xD W, xW 加熱蒸氣 V0 V’ L’ V L 提餾段操作線 四川理工學(xué)院 材化系 化學(xué)工程教研室 化工原理 第六章 精 餾 71/113 167。 65兩組分連續(xù)精餾的計算 采用圖解法可求理論板數(shù)：精餾段操作線及 q線作法與間接加熱相同，連接(xW,0)和 (xq, yq)為提留段操作線，從 D點開始作梯級。 與間接加熱比較，當(dāng)組成、熱狀況和理論板數(shù)相同時，直接加熱所需理論板數(shù)、回收率、采出量 D均有所降低。若要維持相同產(chǎn)品質(zhì)量 及回收率，則應(yīng)適當(dāng)增加理論塔板數(shù)以降低釜液組成 。 四川理工學(xué)院 材化系 化學(xué)工程教研室 化工原理 第六章 精 餾 72/113 167。 65兩組分連續(xù)精餾的計算 二 .多側(cè)線塔 以有兩股進(jìn)料的精餾塔為例： 精餾塔以兩進(jìn)料板為界分為 上 、 中、 下 三段 ， 各段內(nèi)上升與下降的汽、 液相摩爾流率互不相同 ， 相應(yīng)有三條操作線 ， 兩條 q 線 。 對不同濃度的料液要在同一塔內(nèi)同時進(jìn)行分離的情況 ， 一般不將料液混為一股后加入塔內(nèi) ， 而是 按各股料液的濃度及熱狀態(tài)分別確定相應(yīng)的加料位置 。 原因： 任何混合后的再分離都將引入不必要的能量消耗 。 1 2 W, xW F1,q1,xF1 D, xD 3 F2,q2,xF2 四川理工學(xué)院 材化系 化學(xué)工程教研室 化工原理 第六章 精 餾 73/113 167。 65兩組分連續(xù)精餾的計算 111 ????? RxxRRy Dnn111111111111111)1()1()1()1(FqDRxFDxxFqDRFqRDVxFDxxVLyDxxLxFyVDLFVFDsFDssDsFs????????????????????WmWmmxFqFqDRWxFqFqDRFqFqRDxVWxVLy2211221122111)1()1()1()1()1()1(????????????????1111111 Fxqxqqy????q1線： 2222 111 Fxqxq qy ????第 1段： q2線： 第 2段： 第 3段： 第 3段： 第 3段： 四川理工學(xué)院 材化系 化學(xué)工程教研室 化工原理 第六章 精 餾 74/113 xDxF2xF1xWq1q2y由 (xD, xD)、 (0,xD/(R+1))作第 1塔段的操作線； 由 (xq1, yq1)和第 2塔段操作線的 截距 作第 2條操作線； 由 (xq2, yq2)和 (xW, xW)作第 3條操作線。 四川理工學(xué)院 材化系 化學(xué)工程教研室 化工原理 第六章 精 餾 75/113 167。 65兩組分連續(xù)精餾的計算 側(cè)線出料的精餾塔： 當(dāng)需要獲得不同組成的兩種或多種產(chǎn)品時 ， 可在塔內(nèi)相應(yīng)組成的塔板上安裝側(cè)線以抽出產(chǎn)品 。側(cè)線出料的產(chǎn)品可為板上的飽和液體或板間的飽和蒸汽 。 一個側(cè)線出料精餾塔：精餾塔分為三段 ， 各段操作線可通過相應(yīng)的物料衡算導(dǎo)出；上圖所示分別為飽和液體和飽和蒸汽出料的情況 。 圖解理論板數(shù)的原則與前述相同 。 1 2 W, xW D’, x’D (y’D) 3 F, zF D, xD q 1 2 3 y’D xD 0 x y 飽和蒸汽側(cè)線出料 xW zF 飽和液體側(cè)線出料 q 1 2 3 x’D 0 x y xD xW zF 四川理工學(xué)院 材化系 化學(xué)工程教研室 化工原理 第六章 精 餾 76/113 167。 65兩組分連續(xù)精餾的計算 三 .提餾塔 以原料液作液相流時： ? ? qFLFqDVVD ??????? ,1,? ? ? ? FqD WxxFqD qFy Wnn ??????? 111DqFDq xyxxqqx ???? ,1提餾段操作線方程為 ： q 線方程聯(lián)立求解可得提餾段操作線與 q 線交點坐標(biāo) 理論板數(shù)圖解： y=xD 與 q 線的交點即為提餾段操作線的起點 ， 聯(lián)結(jié)點 d 與點 b（ xW , xW） 得提餾段操作線 ，由點 d 開始在兩線間作梯級至 b 點得所需理論板數(shù) 。 xW q yq 0 d b xD xF 四川理工學(xué)院 材化系 化學(xué)工程教研室 化工原理 第六章 精 餾 77/113 167。 65兩組分連續(xù)精餾的計算 當(dāng)泡點進(jìn)料時 q=1， 交點為 xq= xF , yq=xD DWxxDFy Wnn ??? 1提餾段操作線方程為 ： 欲提高餾出液組成 ， 必須減少蒸發(fā)量 ， 增大操作線斜率 F/D， 所需理論板數(shù)將增加 。 當(dāng)操作線上端移至 e 點 ， 與成平衡的汽相組成為 xD,max e d xW xF xD b xD,max yq 0 四川理工學(xué)院 材化系 化學(xué)工程教研室 化工原理 第六章 精 餾 78/113 167。 65兩組分連續(xù)精餾的計算 四 .塔頂設(shè)分凝器的精餾 ?采用全凝器的原因：保持一定過冷度，以免蒸氣未凝而積累，引起塔壓升高。 ?采用分凝器的原因：節(jié)省高品位冷劑的用量。如果塔頂蒸氣中含少量或一定量較輕的組分，一般冷劑難以將其冷凝，提高冷劑品位又不經(jīng)濟。為此，塔頂則設(shè)部分冷凝器，將未凝的部分輕組分氣體采出，然后，再用高品位冷劑將其冷凝作產(chǎn)品送出。對于量少和無利用價值的不凝氣，則直接排入火炬或放空。 ?分凝器的作用：在分凝中存在蒸氣的部分冷凝，相當(dāng)一平衡級，故也相當(dāng)一個理論板。 ?塔內(nèi)理論板數(shù)：塔內(nèi)總理論板數(shù)等于（ N－ 2）。 四川理工學(xué)院 材化系 化學(xué)工程教研室 化工原理 第六章 精 餾 79/113 167。 65兩組分連續(xù)精餾的計算 F,xFD,xDD’, xDW,xWy0xDxWxF帶分冷凝器的精餾 四川理工學(xué)院 材化系 化學(xué)工程教研室 化工原理 第六章 精 餾 80/113 167。 65兩組分連續(xù)精餾的計算 167。 656 回流比的影響及其選擇 回流是精餾塔內(nèi)汽、液相間傳質(zhì)過程得以連續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行的必要條件， 回流比是精餾過程計算不可缺的重要參數(shù)，塔所需的 理論板數(shù) ，塔頂 冷凝器 和 塔釜再沸器 的熱負(fù)荷均與回流比有關(guān)。精餾過程的 設(shè)備費用 和 操作費用 都取決于回流比的值。因此， 選擇適宜的回流比十分重要 。 一 .全回流與最少理論板數(shù) 全回流時： R ? ? D=0 W=0 F=0 111 ????? RxxRRy DnnVWxxVLy Wnn ?????? 1提餾段操作線： nn xy ??1nn xy ??1對角線 四川理工學(xué)院 材化系 化學(xué)工程教研室 化工原理 第六章 精 餾 81/113 167。 65兩組分連續(xù)精餾的計算 全回流時操作線和平衡線的 距離為最遠(yuǎn) ， 達(dá)到相同的分離程度所需的 理論板數(shù)最少 ， 以 Nmin 表示 。 全回流時的理論板數(shù) Nmin 可用逐板計算法或圖解法求得 。 對理想體系 ， 可解析法直接計算得 。 二 .芬斯克 (Fenske) 方程 第 n 板汽液相平衡關(guān)系： 塔頂為全凝器時 ， y1 = xD 全回流操作線： nBAnnBAxxyy????????????????? ?DBABAxxyy?????????????????1nBnBnAnA xyxy ,1,1, , ?? ??nBAnBAxxyy?????????????????? 1四川理工學(xué)院 材化系 化學(xué)工程教研室 化工原理 第六章 精 餾 82/113 167。 65兩組分連續(xù)精餾的計算 221 ?????????????????BADBAxxxx ??21 ?????????????????BADBAyyxx ?321 ?????????????????BADBAyyxx ??類推 ， 得第 N 塊板 （ 塔釜 ）上升蒸汽組成為 ： 即塔釜的液體組成 ： 式中的塔板數(shù) N 即為全回流時所需的最少理論板數(shù) Nmin。 若取平均相對揮發(fā)度 ： DBANNBAxxyy?????????????????? 1211??? ?DBANNNBAWBAxxxxxx??????????????????????????? ???? 1211?N Nm ???? ?21?mWBADBAxxxxN?lo glo gm i n?????????????????????????四川理工學(xué)院 材化系 化學(xué)工程教研室 化工原理 第六章 精 餾 83/113 167。 65兩組分連續(xù)精餾的計算 對雙組分溶液可略去下標(biāo) A、 B 芬斯克方程 mWWDDxxxxN?lo g11lo gm i n?????????????? ???????????三 .最小回流比 一定的條件， 減少 R精餾段操作線截距增大，該 操作線向平衡線移動 ，精餾段操作線與 q線的交點 d（即兩操作線交點）向平衡線靠近。這意味著，隨回流比減小，提餾段也向平衡線移動。因此， 達(dá)到指定分離程度所需理論板數(shù)增多。 yxDxWxFq線PR=R1PR=R2R1min四川理工學(xué)院 材化系 化學(xué)工程教研室 化工原理 第六章 精 餾 84/113 167。 65兩組分連續(xù)精餾的計算 回流比減至某一數(shù)值時， 交點落在平衡線上 ，這時不論畫多少梯級都不能跨越該交點，即所需的理論板數(shù)恰好為無窮多。稱為 最小回流比 ，用 Rmin 示之。 d點稱為 挾點 ，其附近稱為恒濃區(qū)或挾緊區(qū) 。 最小回流比的求法 對理想物系、或具有一般正負(fù)偏差的實際體系 ，其最小回流比時對應(yīng)對的 挾點為兩操作線的交點 （且在平衡線上），設(shè)兩操作線與平衡