分离工程-朱家文-第二章精馏.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 对微元作物料衡算: V 汽相流率 (kmol/m2s) a 传质比表面(m2/m3) Hf 泡沫层高度(m) S 截面积 (m2) y* 与x与平衡的汽相摩尔分率 ky 汽相传质系数(kmol/m2s) 积 分： 汽相总传质单元数NOG =kyaHf/V ky ,a，Hf ；EOG AICHE根据泡罩塔和筛板塔实验结果，归纳出两个经验式： ２.默夫里板效率EMV 定义： 影响板效率的因素有： 1、塔板上液体混合情况的影响； 2、板上液体非均匀流动的影响； 3、板间气体不完全混合和不均匀分布的影响。 (1) 液体在板上呈活塞流 假设：（路易斯，1936） ① 汽相在级间全混； ② 板上各点 相等； ③ 液体在板上呈活塞流； A—吸收因子L/mG 液相活塞流将得到最大的干板效率。 L J板 y x (2)液体在板上轴向部分混合，用扩散模型描述 AICHE对泡罩塔和筛板塔建议了DE的经验估算式： 假定：汽相完全混合各点 EOG 相同 公式(2-188)作图: 当塔径增大 ZL 塔板上液 体沿轴向流动趋近于活塞流, 那么随着塔径增大干板效率 是否越高? (3)非理想流动 提高塔效率的关键： 1. 促进液相经过塔板时的均匀流动； 2. 防止全混，减小返混，朝活塞流目标努力。 液体在塔板上的非均匀流动 汽体在板间的不完全混合和通过塔板的不匀分布 气体在板间不完全混合 当：a. 液体在相邻板上同向活塞流; b. 液体在相邻板上反向活塞流; 将这二种不同情况，在相同的EOG和S下进行比较： a. EOG=0.8 S=1 Emv=1.3 b. EOG=0.8 S=1 Emv=1.15 液体在相邻板上反向流动,气体在板间的不完全混合和汽体通过塔板的不匀分布对板效率产生不利影响. 塔板改进：（导向浮阀和导向筛板） 使塔板上液体趋向活塞流。 减少塔板上液体落差。 消除塔板上液体环流及死角。 总结: 1.液相在板上轴向不完全混合，使EMV提高。液相在 塔板上横向流动能削弱液相不均匀流动的影响。 2.液相不均匀流动，尤其是环流，使EMV明显下降。 3.汽相在级间的不完全混合和通过塔板时不均匀流 动对板效率产生不利影响。 4.在计算默夫里板效率（EMV-EOG）时只考虑了塔板 上液体轴向流动的影响，没有考虑非理想流动的 不利影响和液相在板上横向流动的作用。 湿板效率与默夫效率的关系： 一般控制雾沫夹带量 漏液量占总液量的分率; 吸收因子 解得: (2-195) 若塔板上有漏液: (2-196) 平衡线与操作线不是直线 首先用Ea修正平衡曲线： 将DFJ‥‥各点连接，得到修正的平衡曲线；其次按两元图解法步骤得到分离所需的实际板Np 最后得塔效率： ４.塔效率与板效率间的关系 平衡线与操作线都是直线各板的Ea相等时，可建立E0的解析式： 精馏时，平衡线是曲线，操作线通常是折线，若用此式计算，至少应将全塔分为几段，各段近似将S当作常数。 ５.系统物性对板效率的影响 （1）粘度 μL↑ A↓DL↓E0↓ （2）相对挥发度 α↑ K↑溶解度↓RL↑E0↓ （3）表面张力梯度的影响： 正系统：泡沫稳定性好，适宜在泡沫工况下操作； 负系统：泡沫稳定性差，适宜在喷射工况下操作。 若能实现合适的操作工况，有利于提高塔板的效率。 1．先计算NG，NL，从而算 2. 3. 根据汽液两相混合情况计算EMV； 4. 考虑雾沫夹带得到湿板效率Ea； 5. 由平衡线、操作线得到总板效率E0 ６.获得效率的途径 （1）模型计算 E0 = f (塔结构,操作条件,物性) E0≈f (物性) 查图(2-46) 关联式