多组分精馏二.ppt

第三章 多组分精馏 3.2 多组分精馏 3.2 多组分精馏 3.2.1多组分精馏过程分析 3.2.2最小回流比 3.2.3 最少理论板数与组分分配 3.2.4 实际回流比与理论板数 3.2.5 多组分精馏的简捷计算法 与双组分精馏的比较 双组分精馏—计算过程简单直观，多通过它进行基本概念、基本原理、基本理论的分析，浅显易懂，一般不能直接用于是分离过程的设计。 多组分精馏—化工中精馏大多是分离多组分混合液，在基本原理上与双组分精馏相同，但因组分数目多，影响因素多，计算过程复杂。 3.2.1 多组分精馏的过程分析 分析精馏塔内的温度、流率和浓度分布 一、关键组分 二、多组分精馏特性 3.2.1 多组分精馏的过程分析一、关键组分 普通精馏塔可调设计变量数是： Na=串级数（2）+分配器（1） +传热单元数（2）=5 （不管多少组分） 已被指定的量： （1）进料位置 （2）回流比 （3）全凝器泡点回流或冷凝器的传热面积或馏出液温度 余下的两个可调设计变量用来指定某个组分在馏出液和另一组分在釜液中的浓度 定为两个关键组分 3.2.1 多组分精馏的过程分析一、关键组分 关键组分(Key Components) 两个关键组分：轻关键组分（挥发度大） 重关键组分（挥发度小） 以挥发性大小顺序排列： 轻非关键组分=轻组分 LNK (Light NonKey components) 轻关键组分 LK (Light Key components) 中间组分 (intermediate components) 重关键组分 HK (Heavy Key components) 重非关键组分=重组分 HNK (Heavy NonKey components) 根据组分是否在精馏塔两端都出现可分为： 分配组分和非分配组分(non distributing ~) 清晰分割(sharp split or sharp separation) 馏出液中除了重关键组分外，无其它重组分；釜液中除了轻关键组分外，无其它轻组分。 什么情况下达清晰分割？：两个关键组分的相对挥发相邻且分离要求苛刻；或非关键组分的相对挥发度与关键组分相差较大时，可达清晰分割。 二、多组分精馏特性 1、二元VS多元 二元精馏：设计变量确定后，可从任一端出发，作逐板计算，无须试差。 多元精馏：由于不能指定全部组成，所以需先假设一端的组成，再通过反复试差求解。 塔内流率、温度、浓度分布不同。 苯-甲苯二元精馏塔 除进料板处液体流率有突变外，各段的摩尔流率基本相等。 液相组成由上而下连续降低，但精馏段、提馏段的中段温度变化稍快，对应的温度变化也如此。 二、多组分精馏特性 三元精馏：苯－甲苯－异丙苯精馏塔内汽、液流率分布 、温度分布(虚线表示按摩尔流假设的模拟结果) 图3-5三元精馏：苯（1）-甲苯（2）-异丙苯（3）三组分（甲苯馏出液中回收率99%） 图3-6四元精馏：苯（1）-甲苯（2）-二甲苯（3）-异丙苯（4）四组分（甲苯在馏出液中的回收率为99%）。 根据给定的要求，甲苯为轻关键组分，二甲苯为重关键组分，苯为轻组分，异丙苯为重组分。 二、多组分精馏的浓度分布 1、关键组分含量存在极大值； 2、非关键组分通常是非分配的，即重组分通常仅出现在釜液中，轻组分仅出现在馏出液中； 3、轻、重非关键组分分别在进料板的上、下形成几乎恒浓的区域； 4、全部组分均存在于进料板上，但进料板上组成不等于进料组成。各组分的浓度分布曲线在进料板处不连续。 温度、流量分布规律 是精馏塔严格计算的基础 在精馏塔内，温度分布主要反映物流的组成； 塔内流量分布则主要取决于热量恒算。？规律 沿塔向上，平均分子量一般是降低的，通常分子量低挥发度高，摩尔汽化潜热也较小→沿塔向上，汽相流量有增加趋势 沿塔向上温度逐渐降低，上升蒸汽会被冷却（靠液体显热或液体气化）如液体汽化，导致向上流量增加 液体向下流动时，液体必被加热（靠蒸汽显热或冷凝），如靠冷凝，导致下降流量增加 或许这些因素相互抵消，说明恒摩尔流假设的实用性。 塔内流量影响因素多，总效应复杂，难以归纳出一个通用的规律。假设恒摩尔流 恒摩尔流假定 恒摩尔汽化：离开精馏段每块板的气相摩尔流量相等，提馏段也是，二者不一定相等； 恒摩尔溢流：离开精馏段每块板的液体摩尔流量相同提馏段同样。 满足恒摩尔假定的主要条件： 1