化工原理下册第一章 精馏第5次课双组分混合物连续精馏计算.ppt

四、回收分离塔 1、塔顶进料，只有提馏段，无精馏段 适用：（1）混合物相对挥发度较大；（2）低浓度组分的提浓；（3）回收稀溶液中难挥发组分；（4）分离要求不高。提馏段操作线方程： 泡点进料， 则提馏段操作线方程： 过点（xF，xD）和（xw, xw） 2、塔底进料，只有精馏段，无提馏段 适用：（1）相对挥发度较大；（2）高浓度组分的提浓；（3）回收浓溶液中易挥发组分；（4）分离要求不高。精馏段操作线方程： 露点进料， 则精馏段操作线方程： 过点（xW，xF）和（xD, xD） *3、气液两相的平衡关系为直线时（低浓度混合物分离） 1.5.6 回流比的选择 一、回流比R对设计的影响 R增大时，精馏段操作线斜率R/(R+1)增大，则操作线远离平衡线， 传质推动力增大，NT减少，可降低塔的高度。 R的增加，塔内气、液两相流量增加，从而引起再沸器 热负荷提高，使精馏过程能耗增加，塔径增加V=(R+1)D； V’=V-(1-q)F R＝∞，全回流 R对理论板数的影响 二、最小回流比Rmin R减小，使操作线交点向平衡移动，推动力减小，NT增加，使塔增高。 当R继续减小，使两操作线交点落在平衡曲线上E点。NT=∞，Rmin。 　　　　 三、 Rmin的求法 图解法 （xe, ye)由平衡线和进料q线方程求得。 解析法 R=Rmin时，操作线方程，平衡方程和q线方程交于一点e 联立求解三方程 Rmin, (xe, ye) 作业：1-9 * * * * * * * * * * 无再沸器 * * * * 二、理论板图解法 a. 图解步骤 在直角坐标中绘出体系相平衡曲线x～y，同时连对角线 理论板的图解法也是逐板计算法，不过此方法采用图解方法进行逐板计算。 通过D（xD,xD)、C(0, xD/(R+1)两点绘出精馏段操作线 通过W(xW,xW), 提馏操作线的截距-W/(L’-W)·xW绘提馏段操作线。 给出q线，q线通过F(xF, xF)、斜率q/q-1； 给出q线与精馏段操作线的交点Q(xq, yq)； 提馏段操作线通过W(xW, xW)、Q(xq, yq)。 或通过q线方程（进料方程） y1=xD，故从塔顶D点（xD, xD)开始作水平线交平衡曲线于1点，求得呈平衡的液相组成x1 ，由1点作垂线相交精馏段操作线，求得第二板蒸气组成y2，同上，在平衡线与精馏段操作线之间作梯级。 当求得 xnxF时，应由精馏更换提馏的操作线，即在平衡线与提馏段操作线之间作梯级，当求得液相组成xmxW 时结束。此时梯级数N（含再沸器）为所求的理论塔板数N，跨过两操作线交点的板为最佳进料板 NF。 b.图解理论板数示例 上述逐级计算过程亦可在x－y图上利用图解法进行计算 c. 梯级的意义 图中任一梯级表示该块理论塔板的操作情况。图中的梯级三角形bnc的顶点b、n和c的坐标分别表示第n块理论塔板上方，该板和下方，这三对汽、液相的组成。 d. 进料位置的选择 在图解法中跨过两操作交点的塔板就是适宜进料板或最佳进料板。 适宜进料位置应是进料组成及热状态与塔板上组成和热状态差别最小的板，才是最佳进料板。 无论存在温差、还是浓差的混合都是一种反混，均给精馏带来不利影响，即增加能耗。 当第9板进料，即偏下进料如图所示。为达到相同分离要求，需增加理论板。若偏上进料，则会导致相同的结果。偏离越远，对塔不利影响越大。 进料位置对理论板数的影响 【例1-6】 用一常压操作的连续精馏塔，分离含苯0.44（摩尔分数）的苯-甲苯的混合液，要求塔顶馏出液含苯不低于0.975，塔底产品中含苯不高于0.0235。操作回流比为3.5。试用图解法求以下两种进料情况时的理论板层数及加料板位置。 （1）原料液为20℃的冷液体； （2）原料为液化率等于1/3的气液混合物。 已知数据如下：操作条件下苯的汽化热为389kJ/kg，甲苯的汽化热为360kJ/kg，苯-甲苯混合液的气液平衡数据及t-x-y图已知。 解：已知xF=0.44， xD=0.975 ，xW=0.0235，R=3.5 精馏段操作线方程可得： （1）原料液为20℃的冷液体 ①q值计算。原料液的汽化热为： xF=0.44时的泡点温度为93℃，平均温度为（93+20）/2=56.5℃ ，此温度下苯和甲苯的比热容为1.84kJ/(kg℃)，原料液的比热容为： ②过点e（0.44，0.44）作q线方程，与精馏段操作线方程相交于d点 ， ③连接d点和点c（0.0235,0.0235），得到提馏段操作线方程。 ④在两操作线和平衡