精馏塔的设计计算 课件_精品.ppt

* 化工原理 * 4. 最终选择的所有组分均列于此处！ 1. 输入组分名称或分子式！ 2. 从列表中找到该组分！ 3. 点击此按钮，选择该组分！ * 化工原理 * 点击此菜单项，开始图解法！ * 化工原理 * 从此处选择刚建好的流体包，组分自动加入进来！ * 化工原理 * 在此处输入操作压力，本例中为常压！ * 化工原理 * 2. 在此处输入进料组成：苯（0.4），甲苯（0.6）！ 3. 在此处输入进料热状况参数(q)，本例中为泡点进料，故q=1！ 1. 选择此选项，指定进料数据！ * 化工原理 * 2. 在此处输入塔顶馏出液组成：苯（0.9），甲苯（0.1）！ 1. 点击此处，说明将要输入塔顶馏出液组成！ * 化工原理 * 1. 点击此处，说明将要输入塔底产品的组成！ 2. 在此处输入塔底产品组成：苯（0.067），甲苯（0.933）！ 3. 在此处输入回流比R=2！ 4. 点击该按钮开始图解法计算！ 5. 点击该按钮开始查看结果图！ * 化工原理 * 图解法绘图结果！ * 化工原理 * 在该标签中查看计算结果！ 可见，DISTIL计算的结果为： 总理论板数为9-1=8，其中精馏段4块，第5块为进料板！ 该结果与逐板计算法基本一致！ 下节内容：特殊N的计算和简捷法 本节作业：P209—8,9。 结束 * 化工原理 * * * * 化工原理 化工原理 化工原理 化工原理 化工原理 化工原理 化工原理 化工原理 化工原理 化工原理 化工原理 化工原理 田文德 青岛科技大学化工原理教研室 TEL:Email: tianwd@qust.edu.cn 3.2.6 精馏设计计算 * * 化工原理 本节主要内容 精馏设计计算类型 逐板计算法 图解法 Aspen DISTIL软件介绍 * * 化工原理 精馏计算的两种类型 设计型 根据规定的分离要求，确定精馏塔的主要工艺参数（理论塔板数、实际塔板数、塔径、换热器的热负荷等）。 操作型 针对已有的精馏塔（已知其主要工艺尺寸），确定操作时的工况（预计分离结果）。 * * 化工原理 精馏计算的两种类型 设计型计算是重点 在规定分离要求后（例如D、xD及回收率等），确定操作条件（操作压力、进料热状况参数q及回流比R等），再利用相平衡方程和操作线方程计算所需的理论塔板层数。 计算理论塔板层数有三种方法：逐板计算法、图解法及简捷法。 * * 化工原理 3.2.6.1 逐板计算法 假设： 塔顶为全凝器 泡点液体回流 塔底为再沸器 已知R、q、α 泡点进料 * * 化工原理 3.2.6.1 逐板计算法 计算过程： 第一层塔板上升的蒸气（组成为y1 ），经全凝器全部冷凝为饱和温度下的液体，因此蒸气与馏出液、回流液的组成相同，即y1=xD。 * * 化工原理 3.2.6.1 逐板计算法 计算过程： 根据理论塔板的概念，自第一层板下降的液体组成x1与y1互成平衡，则由平衡方程可知： * * 化工原理 3.2.6.1 逐板计算法 计算过程： 从第二层塔板上升的蒸气组成y2与x1符合操作关系，故可用精馏段操作线方程求得y2： * * 化工原理 3.2.6.1 逐板计算法 计算过程： 按以上方法交替进行计算。 * * 化工原理 3.2.6.1 逐板计算法 计算过程： 计算过程中，每使用一次相平衡关系，就表示需要一块理论塔板。所以经过上述计算，可得到全塔总理论板数为m块（包括塔底再沸器）。 该法计算准确，但手算过程繁琐重复，当理论塔板数较多时可用计算机完成。 相平衡方程 操作线方程 * * 化工原理 3.2.6.2 图解法（McCabe-Thiele法） 用图解法求理论板数与逐板计算法原理相同，只是用图线代替方程，以图线的形式求取理论塔板数。 图解法的基本步骤 梯级的含义 * * 化工原理 3.2.6.2 图解法（McCabe-Thiele法） 【例3-5】在一常压连续精馏塔内分离苯-甲苯混合液，已知进料流量为80kmol/h，进料中苯含量为0.40（摩尔分数，下同），泡点进料，塔顶馏出液含苯0.90，要求塔顶苯的回收率不低于90%。塔顶为全凝器，回流比取2。在操作条件下，物系的相对挥发度为2.47，试分别用逐板计算法和图解法计算所需的理论塔板数。 * * 化工原理 * 化工原理 * 解：（1）根据苯的回收率计算塔顶产品的流量为 （2）由物料衡算计算塔底产品的流量及组成 （3）已知回流比R=2，所以精馏段操作线方程为 （4）提馏段方程为 * 化工原理 * （5）由上而下逐板计算所需要的理论塔板数 … * 化工原理 * （6）交替使用相平衡方程和操作线方程直到xn ≤xF，然后改用提馏段操作线方程，直到xn ≤xW