雙組份連續(xù)精餾的計(jì)算—本章的核心內(nèi)容-在線瀏覽
2024-08-28 14:32本頁面
【正文】 ， 所以 D/F、 W/F、 xD、xW中只有 2個是獨(dú)立的 。 WDWFxxxxFD???WDFDxxxxFW???新鄉(xiāng)學(xué)院化工原理精品課程 精餾段物料衡算 對虛線劃定的范圍進(jìn)行物料衡算 總物料衡算 V=L+D 易揮發(fā)組分衡算 Vyn+1=Lxn+DxD D1nnL D xyxL D L D? ????定義回流比 DLR ?D1 11nnRxyxRR? ????V 1yD DxL Dxy1 x1 圖 729 精餾段的分析 y2 yn+1 xn 新鄉(xiāng)學(xué)院化工原理精品課程 11D1 ????? RxxRRynn（ 742） 上述物料衡算可以用一個總式來表示，自任一第 n塊板下降的液流組成 xn與第 n+1板上升的氣流組成 yn+1之間有： 上式是由精餾段物料衡算得到的， 反映的是精餾段由下一塊理論板上升的汽相組成 y 與上一塊板下降的液流組成 x 之間的關(guān)系， 稱為 精餾段操作線方程 ，略去下標(biāo)寫成： 11D???? RxxRRy新鄉(xiāng)學(xué)院化工原理精品課程 0 x y 圖 1015 精餾段操作線 1D?RxDx11D???? RxxRRy精餾段操作線方程經(jīng)過點(diǎn)（ xD，xD ）和（ 0， xD/（ R+1）），斜率為 R/(R+1) 操作線： xn→ yn+1的關(guān)系 平衡線： xn→yn 的關(guān)系 新鄉(xiāng)學(xué)院化工原理精品課程 提餾段物料衡算 V?W WxL?m m+1 ym+1 xm 圖 731 提餾段的分析 根據(jù)精餾段中物料衡算的方法 ， 同樣可以獲得提餾段中的物料衡算式： WVL ????總物料衡算 Wmm WxyVxL ???? ? 1易揮發(fā)組分衡算 WW xWLWxWLLxVWxVLy???????????? （ 746） 上式反映的是提餾段中下一塊理論板上升的汽相組成 y 與上一塊板下降的液流組成 x 之間的關(guān)系，稱為 提餾段操作線方程 。 x = xW時， y = yW ， x =0時， WxVWy??? 在相圖上可以根據(jù)這兩點(diǎn)作出提餾段操作線 ， 但一般 xW較小 ，作圖誤差大；通常不采用這種方法；更有效 、 更方便 、 更準(zhǔn)確的方法后面介紹 。 為什么理論板數(shù)中包含再沸器的呢？ 求 x1 求 y2 求 x2 相平衡 … y n 求 y3 精餾段 相平衡 （說明第 n塊板為理論加料板） 精餾段 求 dxxn ?相平衡 提餾段由 xn 求 1?ny求 1?nx提餾段 求 2?ny求 2?nx。 Wxx mn ??相平衡 塔頂為全凝器，則 y1 = xD（ xD為已知值） 新鄉(xiāng)學(xué)院化工原理精品課程 再沸器實(shí)現(xiàn)了部分汽化相當(dāng)于一塊理論板 ， L’=V’+W，xw與 yw呈平衡關(guān)系 。 這種方法適用于相平衡關(guān)系可寫成數(shù)學(xué)表達(dá)式的場合 。 1yDx0 1 1 1x2xFxdxnxWxmnx?2y3y1 2 3 4 5 6 7 8 9 a f b c 新鄉(xiāng)學(xué)院化工原理精品課程 ⑤ 將 q線、精餾段操作線的交點(diǎn) d與點(diǎn) b連成提餾段操作線 bd； ⑥ 從點(diǎn) a開始，在平衡線與精餾段操作線之間作梯級，當(dāng)梯級跨過點(diǎn) d時（這個梯級相當(dāng)于加料板），然后在平衡線與提餾段操作線之間作梯級，直到跨過點(diǎn) b為止。 1yDx0 1 1 1x2xFxdxnxWxmnx?2y3y1 2 3 4 5 6 7 8 9 a f b c d 新鄉(xiāng)學(xué)院化工原理精品課程 再沸器內(nèi)進(jìn)行的過程是部分汽化 ， xw與 yw達(dá)到平衡 ， 故相當(dāng)于一次平衡蒸餾或一層理論板 ，則提餾段和全塔所需的理論板數(shù)應(yīng)從以上得出的數(shù)目減 1；如果塔頂?shù)睦淠鞑皇侨鞫欠帜?， 也相當(dāng)于一層理論板 ， 使得分離所需的理論板數(shù)再減一層 。 新鄉(xiāng)學(xué)院化工原理精品課程 q線方程 一、進(jìn)料板熱量衡算和物料衡算 F, iF L, HL V, HV V, ?? HVL, ?? HL 總物料衡算： VLVLF ??????熱量衡算： VLVLF VHHLHVLHFH ?????? ??式中 H為 kmol焓值（ kJ/kmol） 。 ⑴ 熱量衡算 新鄉(xiāng)學(xué)院化工原理精品課程 工程上忽略溫度對焓值的影響，即 VV HH ?? LL HH ??? ? ? ?? ? VLVLF1 FHqqF HHVVHLLFH?????????汽化潛熱進(jìn)料的和蒸汽所需的熱量進(jìn)料從進(jìn)料狀況化為飽每k m o lk m o l????LVFVHHHHq 廣義的 q 狹義的 q: q ? 進(jìn) 料 中 飽 和 液 體 的 摩 爾 數(shù)進(jìn) 料 總 摩 爾 數(shù) 新鄉(xiāng)學(xué)院化工原理精品課程 （ 2） 進(jìn)料板物料衡算 定義進(jìn)料液中液相的分率為 q， kmol液相 /kmol料液；則汽相所占分率為 1q 。 新鄉(xiāng)學(xué)院化工原理精品課程 ⑶ 、 q的計(jì)算 ：通過 txy相圖求。 要求塔頂產(chǎn)品中含苯不低于%， 塔底產(chǎn)品中含甲苯不低于 %， 每小時處理的原料量為 8570kg。 （ 苯的汽化潛熱 rA=93kcal/kg， 甲苯的汽化潛熱 rB= 新鄉(xiāng)學(xué)院化工原理精品課程 kcal/kg，苯和甲苯的平均比熱 Cp,l= kcal/kg℃ ，蒸汽的平均比熱 Cp,v= kcal/kg℃ ）。 0 1 Dx1 Wx Fxe d 點(diǎn) （ xd， yd） 為 q線 、 精餾段操作線 、 提餾段操作線的交點(diǎn)；點(diǎn)(xe， ye)為相平衡線與 q線的交點(diǎn) ， xe， ye為汽液混合進(jìn)料中汽液相的組成 。 若塔釜供熱量 （ V’） 不變 ， 進(jìn)料帶入熱量增加 ， q↓ ， 則 V↑ ， R↑ ， 精餾段操作線斜率 L/V↑ ， 靠近對角線 ，遠(yuǎn)離平衡線 ， 所需理論塔板數(shù)減小 。 新鄉(xiāng)學(xué)院化工原理精品課程 回流比的確定及其意義 設(shè)計(jì)時 ， 分離要求 xD、 xW、 分離任務(wù)如 xF、 F、 q等確定 ， 若 R↑， R /(R+1)↑， xD /(R+1)↓ ， L’/V’↓ ， 操作線均遠(yuǎn)離平衡線 ， 完成一定分離要求所需的理論塔板數(shù) N↓ ， 設(shè)備投資 ↓ ；但 R↑， V=(R+1)D↑， V’=V(1q)F↑， 操作費(fèi)用 ↑。 新鄉(xiāng)學(xué)院化工原理精品課程 操作時 ， 進(jìn)料量 F、 進(jìn)料狀況 q、 xF等不變 ， 精餾塔的總板數(shù) 、 精餾段的塔板數(shù) 、 提餾段塔板數(shù)不變 ， 若 R↑，R /(R+1)↑， xD /(R+1)↓ ， 提餾段操作線斜率 L’/V’↓ ， 但塔板數(shù)不變只能是xD↑， xW↓ ， 即 精餾段操作線斜率增大有利于分離 ， 分離能力提高；而提餾段操作線斜率減小有利于分離 ， 分離能力提高；此時分離能力提高的代價是采出率減?。? 0 1 Dx1 Wx Fx回流比增大（ 操作時 ） 1???????WDDFWDWFxxxxxxxxFD ↓ ? ? ? ? ? ? FqDRFqVV ???????? 111 ↑ 新鄉(xiāng)學(xué)院化工原理精品課程 （ 1）最大回流比（全回流） 當(dāng)回流比 R
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