(1.2.2)--2.5 双组分精馏的设计型计算12.ppt

9.5 双组分精馏的设计型计算1理论板数的计算Principles of Chemical Engineering回流比的选择加料热状态的选择123目 录双组分精馏过程的其他类型49.5 双组分精馏的设计型计算21 理论板数的计算1.1 设计型计算的命题 xD ,A (xW,B)选择条件：操作压强 p，加料位置m，回流比R，进料热状态q求取：理论板数NT规定一种，其余随之而定。D，xD (W,xW)xD ,xW Principles of Chemical Engineering已知：F，xFF,xFD,xDW,xWy1y2yNx1x2xN-1规定：分离要求9.5 双组分精馏的设计型计算31.2 逐板计算法计算方程Principles of Chemical Engineering总物料衡算方程：轻组分衡算方程：精馏段操作方程：提馏段操作方程：相平衡方程：q线方程：9.5 双组分精馏的设计型计算41.2 逐板计算法计算步骤理论板数N块（包括再沸器），加料板为第m块板，精馏段塔板数为m-1，提馏段塔板数为N-m+1。物料衡算：相平衡方程：操作线方程：交替使用相平衡方程和操作方程，至 xm xq时，改换提馏段操作方程，至 xNxW 止。Principles of Chemical Engineering以连续精馏，塔顶设全凝器，泡点回流为例：F,xFD,xDW,xWy1y2yNx1x2xN-19.5 双组分精馏的设计型计算51.3 图解法在yx图中作出相平衡线和两条操作线；图解步骤Principles of Chemical Engineering从点a（xD、y1=xD）开始，作水平线使之与平衡线相交，由交点1的坐标（x1、y1）可得知x1。自点1作垂直线与精馏段操作线相交，交点g的坐标（x1，y2）。如此交替地在平衡线与精馏段操作线之间作水平线和垂直线。直至xmxq时，换提馏段操作线继续作图。直至xNxW为止，图中阶梯数即为所需理论板数。9.5 双组分精馏的设计型计算61.4 最优加料位置的确定最优加料板位置：该板 xxq(xq 为两操作线交点坐标)Principles of Chemical Engineering(c)加料板位置合适加料板位置过晚(a)(b)加料板位置过早9.5 双组分精馏的设计型计算71.4 最优加料位置的确定原则：加料后，塔内返混程度最小，传质推动力最大，所需塔板数最少。Principles of Chemical EngineeringxW1.01.0bq0axDghxmxyxq9.5 双组分精馏的设计型计算8Principles of Chemical Engineering2 回流比的选择两者均有利于传质，NTx y xD xW q xF 根据定义：9.5 双组分精馏的设计型计算9全回流时：F=0，D=0，W=0 R=L/D 此时，达到相同的分离程度所需的理论板数最少，以 Nmin 表示。Principles of Chemical Engineering2.1 全回流与最少理论板数2 回流比的选择Nmin 可用逐板计算法或图解法求得。（对角线）操作方程：由图可知，Nmin 只与相平衡关系及分离要求xD ,xW 有关。9.5 双组分精馏的设计型计算102.1 全回流与最少理论板数芬斯克（Fenske）方程双组分溶液可略去下标A、BPrinciples of Chemical Engineering对理想溶液，可由芬斯克（Fenske）方程直接计算。全回流应用：只是在设备开工、调试及实验研究时采用。9.5 双组分精馏的设计型计算112.2 最小回流比Rmin最小回流比(Rmin)：R，两操作线交点 e 落在平衡线上，所需的理论板数为无穷多。qaeyexWxexFxD1.001.0Principles of Chemical Engineeringe 点称为挟点，其附近称为恒浓区。注：e点为q线与相平衡线交点，xe 与 ye 互成平衡。9.5 双组分精馏的设计型计算122.2 最小回流比Rminyeqqea01.01.0yqxWxqxFxexD当平衡线有下凹部分时，随R，q点未落到平衡线上之前，精馏段操作线已与平衡线相切（e点）。Principles of Chemical Engineering最小回流比计算公式相同，为注：e点不是q线与相平衡线交点，但xe 与 ye 互成平衡。9.5 双组分精馏的设计型计算132.2 最小回流比RminRmin 计算公式类似，由e点求q点，用(xq,yq)代替(xe,ye)。qqea01.01.0yeyqxWxqxFxexDPrinciples of Chemical Engineering随R，提馏段操作线先与平衡线相切（e点）。恒浓区出现在 e 点附近，对应的回流比为最小回流比。注：xq 与 yq 不是一对平衡数据。9.5 双组分精馏的设计型计算142.3 最适宜回流比的选取一般选取：Principles of Chemical EngineeringR=Rmin，NT=，设备费过大，操作费小，总费用很大。R=，NT=Nmin，设备费偏大，操作费大，总费用偏大。R=Ropt，NT 合适，设备费、操作费合适，总费用最小。总费用设备费操作费费用回流比 RRoptRmin 理论板数 NRmin回流比 RNmin9.5 双组分精馏的设计型计算152.4 理论板数的捷算法Principles of Chemical Engineering查吉利兰图得(N-Nmin)/(N+1)，即可求得所需的 N；式中根据分离要求，求出Rmin；求全回流时Nmin；选R，计算出(R-Rmin)/(R+1)；注：第步也可以由公式计算：(1)R一定（塔顶冷量一定）3 加料热状态的选择9.5 双组分精馏的设计型计算Principles of Chemical Engineeringq 值的变化不影响精馏段操作线的位置，但明显改变了提馏段操作线的位置。预热原料：q，NT，原因：q，结论：热量尽可能施于塔底!传质推动力。eacbdq0q=00q101.0 xWxy1.0 xDxF16塔顶冷量:(2)一定（塔釜加热量一定）3 加料热状态的选择9.5 双组分精馏的设计型计算Principles of Chemical Engineering结论：冷量尽可能施于塔顶!原因：q，R，L/V=R/（R+1）预冷原料：q，NT，传质推动力eacbdq0q=00q101.0 xWxy1.0 xDxF17塔釜加热量：9.5 双组分精馏的设计型计算184 双组分精馏过程的其他类型4.1 直接蒸汽加热直接蒸汽加热不影响精馏段操作线。F,xFD,xDW,xW加热蒸气 SVLPrinciples of Chemical Engineering此式与间接蒸汽加热时相同。精馏段操作方程：提馏段操作方程：9.5 双组分精馏的设计型计算194.1 直接蒸汽加热xWyxbq01.0a1.0 xD特点：在yx图中，通过x=xw，y=0的点。Principles of Chemical Engineering饱和蒸汽例1：F，xF，q，R，xD，xW 相同，比较能耗及顶 9.5 双组分精馏的设计型计算204.2 精馏方案的比较Principles of Chemical Engineering(1)直接蒸汽加热间接蒸汽加热(2)由(1)知 D直 D间，又因R不变(3)由图可知，NT直 1）时，可与完全的精馏塔一样先作出q线，q线与y=xD 的交点d为操作线上端。