化工分离过程多组分精馏过程分析.ppt

化工分离过程 Chemical Separation Processes 第三章 多组分多级分离过程 分析与简捷计算 第三章 多组分多级分离过程分析与简捷计算 第三章 多组分多级分离过程分析与简捷计算 第三章 多组分多级分离过程分析与简捷计算 3.1 设计变量 3.2 多组分精馏过程（普通精馏） 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.2 最小回流比 3.2.3 最少理论塔板数和组分分配 3.2.4 实际回流比和理论板数 3.3 萃取精馏和共沸精馏（特殊精馏） 3.4 吸收和蒸出（解吸）过程 3.5 萃取过程 3.2.1 多组分精馏过程分析 简单蒸馏以及二组分精馏的原理图 关键组分(Key Components) 清晰分割 多组分精馏过程的复杂性 二组分精馏实例：苯－甲苯 三组分精馏实例：苯(LK)－甲苯(HK)－异丙苯 四组分精馏实例：苯－甲苯(LK)－二甲苯(HK)-异丙苯 多组分精馏与二组分精馏在浓度分布上的区别 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.2 最小回流比 3.2.2 最小回流比 定义：顶釜同时出现的组分——分配组分 只在顶或釜出现的组分——非分配组分 一般：LK、HK和中间组分为分配组分； 非关键组分可以是分配组分，也可以是非分配组分。 多元精馏特点： ▼各组分相互影响，最小回流比下，存在上、下恒浓区； ▼所有进料组分受非分配组分的影响， ▼恒浓区位置不一定在进料板处。 3.2.2 最小回流比 3.2.2 最小回流比 3.2.2 最小回流比 3.2.2 最小回流比 3.2.2 最小回流比 3.2.2 最小回流比 3.2.2 最小回流比 计算最小回流比的Underwood（恩德伍德）公式： Underwood（恩德伍德）公式： （3-3a） 假设： 1、各组分相对挥发度是常数； 2、塔内汽液相流率为恒摩尔流。 （3-3b） Underwood（恩德伍德）公式中参数的含义： （3-3a） （3-3b） ?i —组分i 的相对挥发度； (xiD)m —最小回流比下馏出液中组分i的摩尔分数； xiF —进料中组分i的摩尔分数； q —进料热状态参数（进料液相分率）； ? —方程的根，对于c组分系统有c个根，取?LK??HK的根。 以全回流下的xiD代替 * * 多组分精馏： 组分数 c2 求解的变量数目较多——变量分析 塔内分布复杂——过程分析 计算 简捷法：芬斯克—恩德伍德—吉利兰法（FUG） 萃取精馏简化法 共沸精馏图解法 吸收因子法 逆流萃取集团法 逐板法：严格计算法（第四章内容） √ √ 简单蒸馏只能把双液组分系统中的A和B粗略分开。 1 在A和B的T-x图上，纯A的沸点高于纯B的沸点。 3 一次简单蒸馏，馏出物中B含量会显著增加，剩余液体中A组分会增多。 2 则蒸馏时汽相中B组分的含量较高，液相中A组分的含量较高。 简单蒸馏的T-x-y图 1 混合物起始组成为x1 2 加热到温度为T1 3 对应汽相组成为y1 4 温度升高到T2 5 对应液相组成为x2 汽相组成为y2 一次简单蒸馏 接收在T1到T2间的馏出物， 馏出物组成从y1 到y2，剩余物组成为x2。 精馏是多次简单蒸馏的组合。 精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。 精馏结果，塔顶冷凝收集的是低沸点组分，高沸点组分则留在塔底。 二组分精馏原理图 1 从塔的中间O点进料； 2 组分B的液、汽相组成分别为 x3 和 y3； 5 越往塔底温度越高，含高沸点物质递增。 4 越往塔顶温度越低，含低沸点物质递增； 3 每层塔板都经历部分 汽化和部分冷凝过程； 关键组分(Key Components) 精馏装