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化工基礎(chǔ)第三章(精餾過程的物料衡算與操作線方程)-資料下載頁

2025-01-01 05:19本頁面
  

【正文】 發(fā)組分的摩爾分率。2023/3/5 星期五例 :在常壓連續(xù)精餾塔中分離苯-甲苯混合液,已知 xF=(摩爾分率、下同), xD=, xw= 。 相對(duì)揮發(fā)度 α =。 試分別求以下 三種進(jìn)料方式 下的最小回流比和 全回流下的最小理論板數(shù) 。( 1)冷液 進(jìn) 料 q=;( 2) 泡點(diǎn) 進(jìn) 料;( 3) 飽 和蒸汽 進(jìn) 料。2023/3/5 星期五解 :( 1)已知 q=,則 q線方程:相平衡方程: 兩式 聯(lián) 立可解得: xq=, yq=2023/3/5 星期五( 2)由于是泡點(diǎn) 進(jìn) 料,故 q=1; 則 xq=xF= 2023/3/5 星期五( 3)由于是 飽 和蒸汽 進(jìn) 料,故 q=0; 則 yq=xF=2023/3/5 星期五( 4)全回流時(shí)的最小理論板數(shù)據(jù): 故: 由 計(jì) 算 結(jié) 果可知:在分離要求一定的情況下,最小回流比Rmin與 進(jìn) 料 熱 狀況 q有關(guān)。當(dāng) q增大 時(shí) , Rmin減小。2023/3/5 星期五適宜回流比的選擇 前已述及,設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)的回流比應(yīng)介于 Rmin與 R= ∞之間,其 選擇的原則 是根據(jù)經(jīng)濟(jì)核算,使操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用之和為最低。 操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用之和最低時(shí)的回流比稱為適宜回流比。 ( 1)適宜回流比2023/3/5 星期五( 2)精餾過程的操作費(fèi)用 精餾過程的操作費(fèi)用 主要取決于 再沸器中加熱介質(zhì)的消耗量、塔頂冷凝器中冷卻介質(zhì)消耗量及兩種介質(zhì)在輸送過程中的動(dòng)力消耗等,這些消耗與塔內(nèi)上升的蒸汽量 V和 V’ 有關(guān)。 當(dāng) F、 q及 D一定時(shí), V和 V’ 均隨 R 而變。 當(dāng) R加大時(shí) ,加熱介質(zhì)及冷卻介質(zhì)用量均隨之增加,即 精餾操作費(fèi)用增加 。 2023/3/5 星期五( 3)精餾裝置的設(shè)備費(fèi)用 精餾裝置的 設(shè)備費(fèi)用主要是 指精餾塔、再沸器、冷凝器及其它輔助設(shè)備的購置費(fèi)用。 當(dāng)設(shè)備類型和材質(zhì)被選定后,此項(xiàng)費(fèi)用主要 取決于設(shè)備的尺寸 。 當(dāng) R= Rmin時(shí),所需的理論塔板層數(shù)為無窮多,故設(shè)備費(fèi)用為無窮大。 2023/3/5 星期五 另一方面,由于 R的增加,塔內(nèi)汽液負(fù)荷增加,從而使塔徑及再沸器、冷凝器的尺寸相應(yīng)增大,故 R增加到某一數(shù)值后,設(shè)備費(fèi)用反而增加。 當(dāng) R稍大于 Rmin,理論板層數(shù)便從無窮多銳減至某一有限值, 設(shè)備費(fèi)用亦隨之銳減 。當(dāng) R繼續(xù)增加 時(shí),理論板層數(shù)仍隨之減少,但減少的趨勢(shì)變緩。 回流比 R對(duì)設(shè)備費(fèi)用的影響2023/3/5 星期五 總費(fèi)用為操作費(fèi)用與設(shè)備費(fèi)用之和。 總費(fèi)用最低時(shí)所對(duì)應(yīng)的回流比即為適宜回流比 。 應(yīng)予指出,上述確定適宜回流比的方法為 一般的原則 ,其準(zhǔn)確值較難確定。 在精餾設(shè)計(jì)計(jì)算中, 一般不需進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算,常采用經(jīng)驗(yàn)值 。根據(jù)實(shí)踐總結(jié),適宜回流比的范圍為:R=( ~ ) Rmin( 4)適宜回流比的確定2023/3/5 星期五Ropt=( ~ ) Rmin2023/3/5 星期五七、簡捷法求理論板層數(shù) 精餾塔理論板層數(shù)除了可用前述的逐板計(jì)算法和圖解法求算外,還可以采用簡捷法計(jì)算。 現(xiàn)介紹一種采用 經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)圖的簡捷法 ,此方法應(yīng)用較為廣泛。 吉利蘭( Gilliland)關(guān)聯(lián)圖 吉利蘭關(guān)聯(lián)圖為 雙對(duì)數(shù)坐標(biāo) 圖,它關(guān)聯(lián)了 Rmin、 R、 Nmin及 N 四個(gè)變量之間的關(guān)系 。 2023/3/5 星期五2023/3/5 星期五 橫坐標(biāo) 為 (R- Rmin)/(R+ 1), 縱坐標(biāo) 為 (N- Nmin)/(N+ 1)。 其中, N 和 Nmin分別代表全塔的理論板層數(shù)及最小理論板層數(shù)( 包含再沸器 )。 由圖可見,曲線 左端延線表示在最小回流比下的操作情況,此時(shí), (R- Rmin)/(R+ 1)接近于零,而 (N- Nmin)/(N+ 1)接近于 1,即 N= ∞; 而曲線 右端表示在全回流下操作狀況 ,此時(shí) (R- Rmin)/(R+1)接近 1(即 R= ∞), (N- Nmin)/(N+ 1)接近零,即 N= Nmin。 吉利蘭關(guān)聯(lián)圖中的有關(guān)說明2023/3/5 星期五 吉利蘭關(guān)聯(lián)圖是 用八種物系在下面的精餾條件下,由逐板計(jì)算得出的結(jié)果繪制而成 。 這些條件是: ( 1)組分?jǐn)?shù)目為 2~ 11; ( 2) 進(jìn)料熱狀況包括冷料至過熱蒸氣等五種情況; ( 3) Rmin為 ~ ; ( 4)組分間相對(duì)揮發(fā)度為 ~ ; ( 5)理論板層數(shù)為 ~ 。 吉利蘭關(guān)聯(lián)圖 可用于兩組分和多組分精餾的計(jì)算,但其條件應(yīng)盡量與上述條件相似 。2023/3/5 星期五 吉利蘭關(guān)聯(lián)圖中的曲線可近似以下式表示:式中 Rmin—— 最小回流比; R—— 操作回流比; Nmin—— 全回流時(shí)的最少理論塔板數(shù)(包括再沸器); N—— 操作回流比時(shí)的理論板數(shù)(包括再沸器)。吉利蘭關(guān)聯(lián)圖中曲線的經(jīng)驗(yàn)公式關(guān)聯(lián)式2023/3/5 星期五求理論板層數(shù)的步驟( 1) 先按設(shè)計(jì)條件求出最小回流比 Rmin,并選擇操作回流比R。 ( 2)用 芬斯克 方程計(jì)算全回流下的最少理論板層數(shù) Nmin。( 3)然后利用吉利蘭關(guān)聯(lián)圖或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算全塔理論板層數(shù)N。 ( 4)用 精餾段的最小理論板層數(shù) Nmin1代替全塔的 Nmin,確定適宜的進(jìn)料板位置。2023/3/5 星期五謝謝觀看 /歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH
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