化工原理第六章5-2分解.ppt

* 思考：为什么一个梯级代表一个理论板？ ——梯级的物理意义 * D, xD W, xW F, xF 3、最宜的进料位置 * D, xD W, xW F, xF 非最佳位置进料与最佳进料的比较：进料口下移两块板 非最佳位置进料比最佳位置进料所需的理论板数多。 * D, xD W, xW F, xF 非最佳位置进料与最佳进料的比较：进料口上移1块板 非最佳位置进料比最佳位置进料所需的理论板数多。 * * D, xD 分凝器 全凝器 分凝器也相当于一块理论板，可以x0、y0计，其它相同 。 补充：分凝器　 * 07/16/96 * ## 1. 精馏 塔顶液体回流和塔底上升蒸汽流是保证精馏过程能连续稳定操作的必不可少的条件。 精馏：利用混合液中各组分挥发度的不同，在塔中同时多次进行部分气化和部分冷凝使其分离成几乎纯态组分的过程。 多次部分汽化和部分冷凝的t-x-y图 xF x3 y1 y2 y3 1 2 3 x1 x2 t1 t2 t3 x2’ x3’ t X(y) P=定值 y3y2y1，气相中可获得高纯度的易挥发组分。 x3’x2’x1,液相中可获得高纯度的难挥发组分 2. 精馏原理 3. 理论板的概念 4.恒摩尔流的假设 5.全塔物料衡算式 塔顶易挥发组分回收率 塔底难挥发组分回收率 6.回收率 或 在规定分离要求时，应使 塔顶产品的组成应满足 精馏段操作线方程 提馏段操作线方程 7.操作线方程 * 6.5.4 进料热状况参数及进料线方程 * 热量衡算： 1、q的计算 物料衡算： IF—原料液的焓，kJ/kmol； IV、IV’—分别为进料板上下处饱和蒸气的焓， kJ/kmol； IL、IL’—分别为进料板上下处饱和液体的焓， kJ/kmol 由 * 2、五种进料状况下的q值 * （1）对于冷液进料 （2）对于泡点进料 IL、IV—饱和液体、饱和蒸汽的焓值。 （4）饱和蒸汽进料 （3）汽液混合物进料 * （5）过热蒸汽进料 对于饱和液体、汽液混合物及饱和蒸汽三种进料而言，q值就等于进料中的液相分率。 * 3. 提馏段操作线方程 提馏段操作线方程也可写为： * （1）物理意义：表示提馏段任意截面（相邻两板）上升蒸气和下降液体之间的操作关系，即组成关系 （2）如图所示，提镏段操作线为一直线 斜率 截距 与对角线相交 又 精馏操作线斜率 提馏操作线斜率 两线在x－y图上必有一个交点，即加料点的位置 * 4.精馏操作线与提馏操作线交点轨迹——（q线方程） 设点d（x，y）既在精馏操作线上又在提馏操作线上，则有 由（1） (1) (2) 则 由（2） (3) (4) * 整理得 同除F,得 得 消去W、Xw由 由(3)=(4)得 ——进料线方程（q线方程） * 1）物理意义：表示加料板上，接触的汽、液两相之间的操作关系，也是精馏段操作线和提馏段操作线交点的轨迹； 2）q值一定时为一直线， 斜率 截距 当 过对角线 5.进料方式对进料方程的影响 * f1 f2 f3 f4 f5 由图表明：进料温度越低，按顺时针方向，q线越向对角线靠拢 * 3）进料热状况对q线及操作线的影响 过冷液体： q1, ，ef1 （ ） 饱和液体： q=1, ，ef2 （↑） 汽液混合物 ：0q1, ，ef3 （ ） 饱和蒸汽：q=0, ，ef4 （←） 过热蒸汽：q0, ，ef5 （ ） * 例：用一连续精馏装置在常压下，分离含苯41%（质量%，下同）的苯-甲苯溶液。要求塔顶产品中含苯不低于97.5%，塔底产品中含甲苯不低于98.2%，每小时处理的原料量为8570kg。操作回流比为3，试计算： （1）塔顶及塔底的产品量； （2）精馏段上升蒸汽量及回流液量； （3）当原料饱和液体进塔时， V’和L？ 。 （4）当原料为饱和蒸汽进料时，V’和L。 * 分析： 求W、D 全塔物料衡算 xF、xW、xD 求V、L 已知R 精馏段物料衡算 求 求q 解： （1）产品量 * * (2)上升蒸汽量及回流量 精馏段： * (3)饱和液体进料时 饱和液体进料，q=1： 饱和蒸汽进料时 * 6.5.5 理论塔板的确定 1．逐板计算法 （已知） 平衡关系 操作关系 1）精馏段 * 平衡关系 操作关系 …… 泡点进料 精馏段n-1层 2）提馏段 （已知） 提馏段操作线 …… 提馏段 m-1层 平衡关系 操作关系 * 2、图解法 1）操作线作法 a）精馏段操作线 b）提馏段操作线的作法 * c）q线方程 由以上3个方程联立，可作图得： * a b y x xD xW c xF e f d * 2）图解方法 xD a b e f d xF xW c