本章主要介紹蒸餾的基本原理-在線瀏覽
2024-09-11 15:02本頁(yè)面
【正文】 （ ） 由式（ ）和式（ ）聯(lián)立解得 : 式中 對(duì)雙組分體系，去掉下標(biāo)，以 x,y表示輕組分A的組成。部分體系可能產(chǎn)生正偏離，另一部分溶液有可能負(fù)偏差，稱此類(lèi)溶液為非理想體系如圖。其流程如圖 102所示。蒸餾過(guò)程中不斷從塔頂采出產(chǎn)品。為此，該過(guò)程是一動(dòng)態(tài)過(guò)程，由物料衡算可得。 106 平衡蒸餾 (1)平衡蒸餾原理 液相（或氣相）混合物連續(xù)通過(guò)節(jié)流閃蒸或膨脹或?qū)⒒旌蠚膺M(jìn)行部分冷凝，使物流達(dá)到一次平衡的蒸餾過(guò)程，稱之平衡蒸餾?；蛴?E1將混合氣熱量取出，使之進(jìn)行部分冷凝。然后由 V1節(jié)流膨脹，使重組分部分冷凝下來(lái)。 經(jīng)自由度分析，系統(tǒng)自由度為 c+4，當(dāng)給定進(jìn)料流股后，自由度為 2，故只要再規(guī)定兩個(gè)條件，系統(tǒng)狀態(tài)被確定。 （ ） （ ） （ ） （ ） 0 ； （ ） 式中 、 、 －進(jìn)料、液相、氣相的摩爾焓， kJ/kmol。 規(guī)定閃蒸壓力和溫度 當(dāng)進(jìn)料條件已知，同時(shí)規(guī)定閃蒸壓力和溫度時(shí)，即可求得規(guī)定條件下閃蒸的氣、液相流量及組成。如果經(jīng)接觸的汽液兩相能達(dá)到平衡，就稱為平衡級(jí)蒸餾，這種平衡級(jí)稱為接觸級(jí)（或理論板）。該過(guò)程中，傳熱、傳質(zhì)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，屬傳質(zhì)過(guò)程控制。原料從塔中部適當(dāng)位置進(jìn)塔，將塔分為兩段，上段為精餾段，不含進(jìn)料，下段含進(jìn)料板為提留段，冷凝器從塔頂提供液相回流，再沸器從塔底提供氣相回流。 第三節(jié) 二元連續(xù)精餾的分析和計(jì)算 10－ 8 全塔物料衡算 10－ 5 精餾塔全塔物料衡算 應(yīng)用全塔物料衡算可以找出經(jīng)歷塔頂、底的產(chǎn)量與進(jìn)料量及各組成之間的關(guān)系。令： F為料液流量； D為塔頂產(chǎn)品（餾出液）流量； W為塔底產(chǎn)品（釜液）流量；ZF為料液組成； xD、 xW為塔頂、底產(chǎn)品的組成。精餾段氣、液兩相物質(zhì)摩爾流量分別為 V、 L。并定義回流量與采出量之比 L/D為回流比 R。 按圖 10－ 6所示塔對(duì)輕組分進(jìn)行衡算，均可獲得： 或 當(dāng)氣、液兩相流量均用 kmol/h表示時(shí)，則式（ ）中 L/V為常數(shù)， 也為常數(shù)，故式 ，并稱之為精餾段操作線方程，可表示為一直線。式中 V、L可表示為： L=R/D V=L+D=(R+1)D 圖10－6精餾段分析 將 L、 V代入式（ ）中整理得 （ ） 式（ ）亦為精餾段操作線方程常用表達(dá)式，它關(guān)聯(lián)操作回流比 R對(duì)塔內(nèi)分離的影響。當(dāng)已知 n板流下液相組成 時(shí)，則可由式（ ）求得來(lái)自 n+1板的上升蒸氣的組成 。一旦兩相流量改變，勢(shì)必影響提餾段操作線方程。 將上式代入式（ ）中，整理可得： () 式（ ）為提餾段操作方程常用表達(dá)式，亦為線性方程，關(guān)聯(lián)提餾段任意塔截面上，上升蒸氣與流下液相組成 xn， yn+1 的關(guān)系。 若將精餾段及提餾段兩操作線與平衡曲線（ y～ x）同時(shí)繪于同一直角坐標(biāo)中，如圖 107所示。 10－ 7 提留段操作線的作法 進(jìn)料狀況對(duì)精餾的影響： （ 1） q線方程 在進(jìn)料板上，同時(shí)滿足精餾段和提餾段的物料衡算，故兩操作線的交點(diǎn)落在進(jìn)料板上。聯(lián)立兩操作線方程式 和 解得交點(diǎn) q的坐標(biāo)為： 聯(lián)立以上兩式消去 xD 得式（ ）為 q線方程 : ( ) 因 q為一常數(shù)，故一定狀態(tài)進(jìn)料其 q線為直線，如右上圖所示。隨 q值減小，則提餾段操作線斜率增大，說(shuō)明提餾段液、氣比在增大，氣、液兩相組成更接近平衡線，意味著提餾段單位流量液體所用蒸氣在不斷減少，提餾段操作線更靠近平衡曲線，將導(dǎo)致提餾段分離能力不斷下降。完成相同分離任務(wù)，所需理論板數(shù)會(huì)增加，也會(huì)導(dǎo)致塔兩段負(fù)荷不均勻，影響塔徑設(shè)計(jì)。在直角坐標(biāo)中繪出體系相平衡曲線 x～ y， 同時(shí)連對(duì)角線。繪出精餾段操作線，精餾段操作線通過(guò) D、 C兩點(diǎn)。 當(dāng)求得 時(shí)，應(yīng)由精餾更換提餾的操作線，即在平衡線與提餾段操作線之間作梯級(jí)，當(dāng)求得 液相組成 時(shí)結(jié)束。 圖 10－ 9 理論板數(shù)的圖解 10－ 12 實(shí)際塔板數(shù)、塔板效率 由于影響塔板效率的因素十分復(fù)雜，如塔盤(pán)結(jié)構(gòu)、操作條件及物系的性質(zhì)。將實(shí)際板分離能力接近理論板程度常以塔板效率來(lái)描述。 Np＝ N/ ET ET總板效率是反映全塔綜合情況。為此，可分段測(cè)試確定各塔段的塔板效率。 10－ 14 精餾裝置的熱量衡算 再沸器的熱負(fù)荷 由右圖所示，進(jìn)行物料及熱量衡算： 由上述兩式解得： 根據(jù)恒摩爾流假設(shè)則有： 冷凝器得熱負(fù)荷 當(dāng)冷凝器將塔頂蒸氣全部冷凝時(shí)則有： 由上述兩式解得： 或 式中 R為精餾過(guò)程回流比， R=L1/D QR
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