化工原理课件(天大版)第六章__精馏.ppt

设计原则： 6.4 精馏设备 ① 塔板上汽液两相保持密切、充分的接触，为传质提供足够大而且不断更新的相际接触表面，减少传质阻力。 ② 塔内尽量使汽液两相呈逆流流动，以提供最大的传质推动力。 实际单板错流，整体逆流。 板式塔——筛板塔 6.4.1 塔板结构 筛板 筛板 降液管管板距h0 溢流堰 高hw 长lw 汽相流向 液相流向 为保证液体正常下落及板上滞流 h0＜hw 汽相通道 其形状不同成为不同塔板的主要区别。筛板塔最简单。 6.4.2 塔板流体力学 （1）汽液接触状态 孔速：气体经过筛孔时的速度。 孔速低－－ 鼓泡接触状态 孔速↑－－ 泡沫接触状态 孔速↑↑ －－ 喷射接触状态 液体为连续相传质阻力大 液体为连续相传质阻力↓ 更新面为液膜 气体为连续相 传质阻力↓↓ 更新面为液滴 相转变 实际工 作状态 （2）塔板压降 单板压降： hf＝hd＋h1 hd 为干板压降 h1 为液层压降 不同孔速下，干板压降与液层压降所占比例不同。低孔速时，h1占主导；高孔速时，hd为主。 （3）漏液 孔速较小时，板上液体不经溢流堰而直接从筛孔下落到下层板上，这种现象称为漏液。 液漏的产生将影响汽液传质。 （4）雾沫夹带 板上液滴被上升汽流夹带至上层塔板的现象。 雾沫夹带也将影响汽液传质。一般要求：夹带＜0.1kg液体/kg干气体。 造成板间返混，推动力降低。 （5）液泛 随汽、液流量的增加，降液管的液面也抬升，当降液管液面升至上层塔板的溢流堰上缘时，液体下落产生障碍，严重时液体充满全塔，并随气体从塔顶溢出，这种现象称为液泛。 液泛判断：气体流量不变，而板压降持续增长。 （6）板上液体返混 板上液体返混的存在，将影响传质推动力的梯度分布。 （7）板上液面落差 板上液流进出口液面高度差。导致汽流分布不均。 单板效率(莫弗里效率)(Murphree plate efficiency) 液相组成表示： 汽相组成表示： 6.4.3 塔板效率 实际塔板数和塔板效率 全塔效率 ET是各层板效率的平均值。可用实验测定。 ET～αμL曲线图 （老式塔） 双组分体系全塔效率典型值0.5~0.7 6.4.4 塔高的确定 Z有效段＝（Np-1）HT ＝（NT/E0-1）HT Z有效段－－－有效段高度，m Np －－－实际塔板数 HT －－－板间距，m NT －－－理论塔板数 E0 －－－全塔效率 Z全塔＝ Z有效段＋Z塔顶＋Z塔釜 HT参考经验值： 200、250、300、350、400、500、600、700mm 6.4.5 塔径计算 关键：空塔气速u (以塔截面计) 的确定。 原则 u漏液＜u＜u液泛 精馏段与提馏段汽速有可能不同，要分别计算，所以上下塔径可能不同。 6.4.6 塔板负荷性能图 汽液两相在各种流动条件的上下限组合图。 过量液沫夹带线，它是以液沫夹带量为0.1kg(液)/kg(干气体)为依据确定的。 漏液线，由不同液体流量的漏液点组成，由u漏液确定。 液泛线，此线的位置根据液泛的条件确定。 液量下限线，液量小于该下限，板上液体流动严重不均匀，导致塔板效率急剧下降。 液量上限线，液量超过此上限，产生气泡夹带，严重时将导致液泛。 塔板正常操作区 操作弹性：一定液汽(L/V)比下，上、下操作极限的气体流量之比。 操作弹性大，意味着塔的可操控性能好，生产能力大。 图中A、B、C三线L/V依次增加，生产能力由其上限控制。 6.4.7 塔板型式 1 2 ① ② ③ ?????????????????????????????????????????????????????????????????????斜孔结构之一塔板布置 （I）斜孔塔板 （II）网孔塔板 （III）垂直筛板 （IV）多降液管塔板 斜台装置导向孔 （V）林德筛板 冲制栅板由金属条组成的栅板无溢流筛板（VI）无溢流栅板和筛板 （a）单流型 （b）双流型 （c）四程流型 塔板流型 塔板流型 （d）阶梯流型 （e）U型流型 * 蒸馏过程能否进行及进行的极限简单于汽液平衡 * 挥发度：由液相挥发到气相中的趋势 * * * * 精馏的两段操作线方程 * * 6.3.4 加料板操作线方程 加料板物料、热量衡算 F+V + L=V+L’ FIF+V ‘Iv’+LIL=VIV+L‘IL’ 衡摩尔流假定下： IV ≈ IV’ ；IL ≈ IL