双组分连续精馏的设计计算精馏操作线方程精.ppt
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1、6.5 双组分连续精馏的设计计算 6.5.1 精馏操作线方程 (1) 精馏段操作线方程,由物料衡算得:,则, 回流比, 精馏段操作方程,说明:该方程表示了精馏段相邻两塔板下降液体组成(第n块板)和上升蒸汽组成(第n+1块板)之间的关系,即任一塔截面汽、液两相组成之间的关系。,则:, 提馏段操作线方程,(2) 提馏段操作方程,(1) 操作线方程的图示(x-y 图), 精馏段操作线方程的分析与图示。,6.5.2 进料热状态对精馏操作的影响,过点(xD,xD)和点(0, xD /(R+1)的直线。, 提馏段操作线方程的分析与图示,过点( xW, xW)的直线,斜率 与q有关。,或,两线交点坐标(xq
2、,yq)为:,联立求解两方程,得到其交点的轨迹方程为:, q 线方程,q 一定时,过点(zF,zF)斜率为q/(q-1)的直线。,(2) q 线方程与图示,意义:一定的进料状态下,操 作回流比改变时,两操 作线交点的轨迹方程。,图示: (1)精馏段操作线,(2)q 线,(3)提馏段操作线,可见: q 的值不影响精馏段操作线,但对提馏段操作线有影响。,(3) 进料状态参数对操作线的影响,精馏段操作线方程:,提馏段操作线方程:,q线方程:,不同进料热状态时的q线和对提馏段操作线的影响,说明: q,提馏段操作线斜率增大。 提馏段操作线与进料量F无关。 提馏段操作线方程经变换,与xD,xW,zF,q,
3、R有关。,注意q的两个特殊值: 饱和液体进料:q=1 饱和蒸汽进料:q=0,6.5.3 理论塔板数的计算,已知:,确定完成分离任务所需的理论塔板数。,计算方法:(1)逐板计算法;(2)图解法。,(1) 逐板计算法 条件: 塔顶蒸气在冷凝器中全部冷凝; 泡点回流。,操作线方程改为提馏段操作线方程。,直到,则 n为所需的理论板数。, 塔底再沸器相当于一块理论板,故塔内理论板数为N1。 应注明 N?(包括或不包括釜); N精 NF 1; N提 N N精; 应该清楚每一步计算和塔板情况的对应关系;,注意:,(2)图解法, 作平衡曲线;, 由D (xD,xD) 和 b= xD/(R+1) 作精馏段操作线
4、;, 由F (zF, zF) 点和 K=q/(q-1)作q线;, 由xD、zF、xW作垂线与对角线交于D、F、W点;, 由交点Q (xq,yq) 和 W (xW, xW) 作提馏段操作线;, 由D点开始, 在平衡线与操作线之间画梯级求N。,计算示例, 汽、液通过任一理论塔板时组成的变化,说明:,水平线长度: 通过第n板液相组成变化 垂线长度: 通过第n板气相组成变化, 梯级的意义, 图解方法的优点 避免了繁琐的计算,形象直观,便于理解和分析实际问题。 进料热状态参数q的影响,q , Kq ,Q点右移,提馏段操作线与平衡线距离 , 提馏段各塔板分离能力,N 。, 影响N的因素分析,N 决定于,操
5、作线:xD,xW,R,zF,q,,实际生产中的进料热状态参数由前一工序决定。,平衡线:物系,T,P (),xD, xW 分离要求提高,则 N ,6.5.4进料位置和回流比的选择 (1)进料位置的讨论 (a)进料位置确定原则:两操作线交点Q所在梯级。,(b)Q点为最优进料位置的分析 上移或下移均对分离不利,导致 N 增加。,提前进料:,滞后进料:,(c)关于进料位置的允许范围,(d)进料位置对分离的影响,(2) 回流比的选择,说明:R N 塔设备费,另一方面:,操作费同时,再沸器和冷凝器设备费,且因塔径 塔设备费。故研究R是一个保证技术要求和保证经济效益的问题。应确定一适宜的回流比。, 全回流与
6、最少理论板数,概念: R= ,qnD =0 称为全回流 。 此时 qnW = qnD = qnF =0 特征: 操作线与对角线重合,yn+1=xn; 塔板分离能力最大; 完成分离任务所需N称为最少理论塔板数,Nmin; 应用: 开工、科研、设计。,最小理论板数的确定 :,图解法 、 逐板计算法。,a) 图解法,在平衡线与对角线之间画梯级,直至xnxw为止。,b) 逐板计算法,计算思想:由xD始,依次反复应用平衡关系与操作关系,直至 xnxw为止。,平衡关系:,对第n块板:,n第n块板A组分对B组分的相对挥发度。,操作关系:,逐板计算,当塔顶为全凝器时:,板序号 平衡关系 操作关系,1,2,整理
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