《化工单元操作》教学课件—07蒸馏.pptVIP

在稳定操作状态下，W、xw为定值，L`、V`为常数，故提馏段操作线也为一条 直线。该直线过b（ xw , xw ）,斜率为L` / V` , L`受加料量及进料热状况的影响。 三、进料热状况的影响 1.五种进料状况分析： (a) 冷液： V’V L’L (b) 饱和液体（泡点进料）: V’=V L’=L+F (c) 气液混合物：V V’ L’L （d）饱和蒸汽（露点进料）: L’=L V=V’+F (e)过热蒸汽：V V’ L’L 设：q—进料热状态参数 的定义式为： 即每1kmol进料使得L’较L增大的摩尔数。 通过对加料板作物料及热量衡算，就能得到q值得计算式： ——原料液的平均摩尔汽化热，kJ/kmol； ——原料液的平均摩尔比热容，kJ/(kmol·℃) =2； = 式中： ——原料液的泡点，℃； ——进料温度，℃。 则： L’=L+qF V=V’+(1-q)F 根据q值得大小将进料分为五种情况。 1． =1,泡点液体进料 L’=L+F V’=V 2． =0,饱和蒸汽进料 L’=L V=V’+F 0 1,汽液混合进料 L’=L+ F V=V’+(1- )F 4． 1,冷液进料 L‘〉L+F V’〉V (其差额为蒸汽冷凝量) 3． 5． 0,过热蒸汽进料 L‘＜L(其差额为液体汽化量) V＞V‘+F 第五节 塔板数和回流比的确定 一、理论塔板数的求法 利用汽液两相的平衡关系和操作关系可求出所需的理论板数 通常采用的方法有逐板计算法和图解法 逐板计算法通常是从塔顶(或塔底)开始，交替使用气-液相平衡方程和操作线 方程去计算每一块塔板上的气-液相组成，直到满足分离要求为止。如图7-13所示， 图7-13 逐板计算示意图 计算步骤如下： (1)若塔顶采用全凝器，从塔顶第一块理论板上升的蒸气 进入冷凝器后全部被冷凝，故塔顶馏出液组成及 回流液组成均与第一块理论板上升蒸气的组成相同， 即 由于离开每层理论板气-液相组成互成平衡， 故可由y1利用气-液相平衡方程求得 ，即 所以 (2)由第一块理论塔板下降的回流液组成 ，按照精馏段操作线方程求出第二块理论板 上升的蒸气组成 ，即 同理，第二块理论塔板下降的液相组成 与 互成平衡，可利用气-液相平衡方程由 由 求得。 (3)按照精馏段操作线方程再由 求得 ，如此重复计算，直至计算到 (仅指泡 点液体进料的情况)时，表示第n块理论板是进料板(即提馏段第1块理论板)，因此精馏段所 需理论板数为(n-1)。对其他进料热状况，应计算到 为止, 为两操作线交点处的 液相组成。在计算过程中，每利用一次平衡关系式，表示需要一块理论板。 (4)从此开始，改用提馏段操作线方程和气-液相平衡方程，继续采用与上述相同的方法 进行逐板计算，直至计算到 为止。因再沸器相当于一块理论板，故提馏段 所需的理论板数为（m—1)。精馏塔所需的总理论塔板数为(n+m-2)。 逐板计算法计算结果准确，同时可得各层理论塔板上的汽液相组成及对应的平衡温度， 虽然计算过程繁琐，但计算机应用技术的普及，这已不是主要问题。因此该法是计算理论塔 板数的一种行之有效的方法。 2．图解法 图解法计算精馏塔的理论板数和逐板计算法一样， 图7-14 操作线的作法 也是利用汽液平衡关系和操作关系。 图解法求理论板数的步骤： ①在直角坐标纸上绘出待分离的双组分混合物 在操作压强下的 平衡曲线， 并作出对角线。如图7-14所示。 ②依照前面介绍的方法作精馏段的操作线ac，q线ef，提馏段操作线bd。 ③从a点开始，在精馏段操作线与平衡线之间作水平线及垂直线构成直角梯级，当梯级 跨过d点时，则改在提馏段与平衡线之间作直角梯级，直至梯级的水平线达到或跨过b点为止。 ④梯级数目减一即为所需理论板数。每一个直角梯级代表一块理论板，这结合逐板计算法分析 不难理解。其中过d点的梯级为加料板，最后一级为再沸器。因再沸器相当于一块理论板， 故所需理论板数应减一。 在图7-16中梯级总数为７。第四层跨过d点， 即第4层为加料板，精馏段共3层，在 提馏段中，除去再沸器相当的一块理论板， 则提馏段的理论板数为4-1=3。 该分离过程共需6块理论板（不包括再沸器）。 图解法较为简单，且直观形象，有利于对问题的了解和分析，目前在双组分连续精馏 计算中仍广为采用。但对于相对挥发度较小而所需理论塔板数较多的物系，结果