(1.2.5)--9.6双组分精馏的操作型计算11.ppt

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1、9.6双组分精馏的操作型计算1PrinciplesofChemicalEngineering操作型问题的计算及分析方法典型操作型问题的快速定性分析精馏塔的温度分布和灵敏板123目录21操作型问题的计算及分析方法特点:变量众多且关系为非线性，须试差求解。加料板位置(或其它操作条件)一般不满足最优化条件。PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算计算任务是在设备已确定的条件下，由指定的操作条件计算或分析精馏操作的结果。确定：理论板数NT ,加料板位置m指定：相平衡关系,xF,q,R，D/F 求取：xD,xW及逐板的组成分布1.1操作型计算的命题及特点

2、3PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算总物料衡算方程：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：1.2计算方程4PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算由塔顶开始逐板计算，以全凝器、泡点回流为例：重复m-1次重复N-m次设xD，则由全塔物料衡算求xW。比较xW 与xW，若不相等，调整xD 回第步；若相近，则得到xD 和xW。物料衡算相平衡加料板为第m块板1.3操作型计算的定量计算方法5设XD或XW按设计型求NT计求XW或XDXDXWNT计=NT实?是 否 Prin

3、ciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算1.4定性分析方法操作型问题由于计算方程复杂，使得定量计算比较困难。若仅进行定性分析，常采用如下方法：假设 不变，判断新、旧工况下精馏段、提馏段操作线斜率或特定点的变化，保持理论板数不变，从而确定操作线移动方向，最终确定 、的变化趋势。6原工况：操作线如图中黑线PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算2典型操作型问题的快速定性分析2.1回流比对精馏结果的影响x y xD xW q xF 新工况：保持F、xF、q、D及相平衡关系（或相对挥发度）均不变，现R，问xD、

4、xW 如何变化？72.1回流比对精馏结果的影响分析：设 不变，因为F，D不变，所以W不变，则 也不变现R此时 ，操作线需向下平移。这时,必,必。结论：R，PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算连精馏段操作线与q线交点和点（，）得提馏段操作线。x y xD xW q xF xW xD R 8注意：通过增加R以提高 并非总是有效!(1)在回流比较小时,R,此时 受分离能力(回流比)的影响；(2)在回流比很大时，受物料衡算限制，R，上升不明显，取决于采出率D/F。(3)PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的

5、操作型计算2.1回流比对精馏结果的影响同理：R，讨论：精馏塔之所以能实现轻重组分的高纯度分离，关键是有回流。若R，则塔分离能力下降，塔顶塔底产品质量均下降，即 下降，上升。92.2进料状态对精馏结果的影响原工况：操作线如图中黑线PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算x y xD xW q xF 10，操作线须向下平移为使分析：设 不变，因为F，D不变，所以W不变，则 不变不变结论：当 一定，q，则R，PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算2.2进料状态对精馏结果的影响q 提馏段操作线与新q线

6、的交点与点(，)连线得精馏段操作线。x y xD xW q xF q xW xD 11PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算2.2进料状态对精馏结果的影响讨论：当塔釜加热量 (或 )一定，对原料预冷，实际塔顶冷量 (或V)下降，精馏段L/V下降，R下降，塔的分离能力下降，塔顶塔底产品质量下降，即 下降，上升。122.3采出率对精馏结果的影响原工况：操作线如图中黑线PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算x y xD xW q xF 新工况：保持F、xF、q、R及相平衡关系（或相对挥发度）均不变

7、，现塔顶产量D，问xD、xW 如何变化？13分析：设 不变，因为D，故W 结论：D/F，则 ，PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算2.3采出率对精馏结果的影响不变，精馏段操作线与q线均不变，提馏段操作线斜率下降。，操作线需向下平移为使x y xD xW q xF xW xD 14PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算2.3采出率对精馏结果的影响讨论：随着D增加，原物料平衡被破坏，一方面轻组分易于从塔顶溜出，使塔底轻组分浓度下降；另一方面，轻组分从塔顶溜出的同时易将重组分从塔顶带出，使塔顶产

8、品浓度下降。15原工况：操作线如图中黑线2.4进料组成对精馏结果的影响PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算新工况：保持F、q、D、R及相平衡关系（或相对挥发度）均不变，现 xF，问xD、xW 如何变化？x y xD xW q xF 16分析：设 不变结论：，R不变，则不变F、D不变，则W不变PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算2.4进料组成对精馏结果的影响精馏段操作线与q线斜率均不变，由两点确定提馏段操作线如图中虚线。，操作线须向下平移为使x y xD xW q xF q xW xD x

9、F 17PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算2.4进料组成对精馏结果的影响讨论：精馏分离过程中，轻组分向塔顶富集，重组分向塔釜富集。在塔分离能力(或R)一定时，随着原料中轻组分浓度xF下降，塔顶塔底轻组分浓度均下降，从而有塔顶产品纯度变差，塔釜产品纯度变好的趋势。183精馏塔的温度分布和灵敏板3.1精馏塔的温度分布温度分布原因：溶液的泡点与总压及组成有关。精馏塔内各块塔板上物料的组成及总压并不相同，因而从塔顶至塔底形成某种温度分布。PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算ynxnnPn，tn

10、n193.1精馏塔的温度分布温度分布曲线：图a为各板组成与温度的对应关系；将各板的温度标绘在图(b)中，即得全塔温度分布曲线。操作中通过监测塔顶和塔底温度来反映馏出液组成和釜残液组成。PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算203.1精馏塔的温度分布PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算R精馏塔内温度分布特点：温度由塔顶至塔底逐渐升高。温度在塔顶及塔底相当一段塔板范围内变化较小。一个正常操作的精馏塔，当受到某一外界因素的干扰（如回流比、进料组成发生波动等），全塔各板的组成将发生变动，全塔的温度

11、分布也将发生相应的变化。因此，有可能用测量温度的方法预示塔内组成尤其是塔顶馏出液组成的变化。213.2灵敏板例：高纯度分离时，塔顶（或塔底）若干块塔板间的温度差都极小，若通过塔顶和塔釜温度来监控产品质量将发生严重的滞后。PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算塔顶塔板序号塔釜温度 t高纯度分离123456789101112R223.2灵敏板灵敏板：温度改变最显著的塔板，灵敏板通常靠近进料口。PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算因此，用测量灵敏板温度的方法预示塔内组成尤其是塔顶馏出液组成的变化。从而及时采取调节手段，以稳定塔顶、塔釜产品的组成。工程应用：常常将灵敏板温度和塔釜蒸汽加热量或塔顶回流量进行联锁，保证塔顶和塔底产品达标，生产连续稳定运行。塔顶塔板序号塔釜温度 t高纯度分离123456789101112R233.2灵敏板PrinciplesofChemicalEngineering9.6双组分精馏的操作型计算工程应用：常常将灵敏板温度和塔釜蒸汽加热量或塔顶回流量进行联锁，保证塔顶和塔底产品达标，生产连续稳定运行。TCTC