18-化学工程基础-2013-5-15-2003.ppt

第三章 精 馏 3.1 传质分离过程 3.2 双组分溶液的气液相平衡 3.3 平衡蒸馏和简单蒸馏 3.4 双组分连续精馏的分析和计算 3.5 间歇精馏 3.6 双组分精馏的操作型计算与操作 3.7 特殊精馏 习 题 指 导 1. 全回流R = ∞与最少理论板数Nmin 芬斯克（Fenske）公式 （不包括再沸器） 双组分体系，若α相差不大： 估算：精馏段理论塔板数 2. 最小回流比 Rmin 和理论板N = ∞ 最小回流比：对于一定的分离任务，所需理论板为无穷多时所对应的回流比。最小回流比是回流比的下限。 恒浓区 或夹紧区 yq xq 一般形状的平衡线（平衡线上凸，无拐点） 斜率法： 截矩法： 公式法： 泡点进料 q=1时，xq= xF 饱和蒸气进料 q=0，yq= xF 3. 适宜回流比的选择 对于一定的分离任务： ①若采用全回流操作，虽然理论塔板数最少，但得不到产品。 ②若采用最小回流比操作，需要的理论塔板数为无穷多，不现实。 实际的回流比，应选在两个极限Rmin和∞之间，适宜的回流比应根据经济衡算决定，即操作费用和设备费之和为最低时的回流比作为适宜的回流比。 适宜回流比： 简捷计算法求理论塔板数的步骤 (1) 根据物性和分离要求，求出Rmin，选择合适的R; (2) 求出全回流下的Nmin，对接近理想的物系，可应用芬斯克方程计算； (3) 应用吉利兰图，以 (R- Rmin)/(R+1) 为横坐标，由该图查得纵坐标 (N- Nmin)/(N+2)求出所需的理论板数N。 1、全塔效率ET 2、实际塔板数NP 全塔效率通常在(0.2～0.8)；双组分混合液多在(0.5～0.7)。 3.4.7 实际塔板数和塔板效率 3、单板效率：单板效率又叫默弗里效率（Murphree） 1)、用气相组成变化表示 2)、用液相组成变化表示 与xn成平衡的气相组成； 与yn成平衡的液相组成 4、塔高和塔径的计算 A、塔高 B、塔径 qv为长线操作条件下气相体积流量 u为操作条件下空塔气速 自学： 1、点效率； 2、精馏塔的热量衡算； 3、两组分精馏过程的几种特殊情况。 P189，例题3-12 P189，例3-12： 设求得苯、甲苯分离所需的理论塔板数N = 11（包括塔釜），进料板为第六块理论塔板。若已经所选用塔板的总效率为0.8，试求所需的实际塔板数Np和实际塔板的进料位置。 解：由式： 得： 扣除塔釜，NT = 11-1 = 10，故： Np = 10/0.8 = 12.5 取实际塔板数Np = 13。 由已知进料板为第六块理论板，故精馏段的理论塔板数： N精 = 6 – 1 = 5 精馏段的实际塔板数Np精 = 5/0.8 = 6.25，取Np精 = 7，则进料板为第八块实际塔板（从塔顶往下数） 4、塔高和塔径的计算 A、塔高 B、塔径 qv为长线操作条件下气相体积流量 u为操作条件下空塔气速 自学： 1、点效率； 2、精馏塔的热量衡算； 3、两组分精馏过程的几种特殊情况。 3.5 间歇精馏 间歇精馏又称为分批精馏。间歇精馏开始时，将物料一次性全部加入精馏釜中，逐渐加热气化，塔顶蒸气冷凝部分回流，部分作为产品，馏出液浓度逐渐降低，最后塔釜残液达到规定值一次性排出。与连续精馏相比，具有以下特点： ① 间歇精馏只有精馏段。 ② 间歇精馏为非稳态过程，釜中组成随精馏过程的进行不断地降低。塔内操作参数（温度、浓度）随时间变化。 ③ 塔顶产品组成随操作方式而异。 L、xD D、xD 间歇精馏有两种基本操作方式： ① 保持回流比恒定的操作；② 保持馏出液组成恒定的操作 3.5.1 回流比维护恒定的操作 在塔板数一定时，回流比R不变，随着精馏的进行，釜液组成xw和塔顶组成xD均逐渐减小，但操作线的斜率K = R/(R+1)不变，所以不同塔顶组成xD对应的操作线彼此平行。随着操作的进行，釜中液体的浓度逐渐减小。当釜液浓度为xw1时，馏出液浓度为xD1；当釜液浓度为xw2时，馏出液浓度为xD2；----依次类推，直到xwe达到规定的要求，停止操作。 y xWe xD a 1 2 3 维持回流比恒定的间歇精馏操作，xD、xW、W2与D之间的关系，应通过微分物料衡算得到，其结果与简单蒸馏完全相同。 馏出液平衡组成为： 间歇精馏理论塔板数的确定原则与连续精馏完全相同，已知原料液的组成xF，馏出液的平均组成xD，最终釜液组成 xwe，设计者选择合适的回流比后，即可