第三章多组分精馏.ppt
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1、1,3.2 多组分精馏过程,3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.2 最小回流比 3.2.3 最少理论塔板数和组分分配 3.2.4 实际回流比和理论板数 3.2.5 多组分精馏的简捷计算方法,2,3.2.1 多组分精馏过程分析,一、关键组分(Key Components),多组分精馏过程分析就是分析精馏塔内的温度、流率和浓度分布。,Na=串级数(2)分配器(1) 侧线采出(0)传热单元(2) = 5,已被指定的可调变量: (1)进料位置;(2)回流比;(3)全凝器饱和液体回流或冷凝器的传热面积或馏出液温度。,余下的2个可调设计变量往往用来指定组分在馏出液和釜液中的浓度。,3,对于两组分精馏,
2、指定馏出液中一个组分的浓度,就确定了馏出液的全部组成;指定釜液中一个组分的浓度,也就确定了釜液的全部组成。,对于多组分精馏,待定设计变量数仍是2,所以只能指定两个组分的浓度,其他组分的浓度则相应确定。,由设计者指定分离要求的这2个组分称为关键组分。 相对易挥发的组分称为轻关键组分(LK), 相对不易挥发的组分称为重关键组分(HK)。,多组分精馏物系组成:,轻非关键组分(LNK),轻组分 轻关键组分(LK) 中间组分 重关键组分(HK) 重非关键组分(HNK),重组分,4,根据组分是否在精馏塔的两端都出现,可分为分配组分和非分配组分。,清晰分割: 馏出液中除了重关键组分之外,没有其它重组分; 釜
3、液中除了轻关键组分之外,没有其它轻组分。,5,二、多组分精馏过程特性,对于二组分精馏,设计变量被确定后,可从任一端出发,作逐板计算,无需试差。 对于多组分精馏,由于不能指定全部组成,所以需先假设一端的组成,再通过反复试差求解。,下面通过实例分别对二组分精馏和多组分精馏过程分析进行比较。,6,二组分精馏实例:苯甲苯,图3-1 二组分精馏流率、温度、浓度分布,7,三组分精馏实例:苯(LK)甲苯(HK)异丙苯,8,四组分精馏实例:苯甲苯(LK)二甲苯(HK)-异丙苯,图3-6 四组分精馏液相组成分布,9,多组分精馏与二组分精馏在含量分布上的区别:,(1)关键组分含量存在极大值;,(2)非关键组分通常
4、是非分配的, 即重组分通常仅出现在釜液中, 轻组分仅出现在馏出液中;,(3)重、轻非关键组分分别在进料板下、上 形成几乎恒浓的区域;,(4)全部组分均存在于进料板上,但进料板 含量不等于进料含量。,10,精馏过程的内在规律:,在精馏塔中,温度分布主要反映物流的组成,而总的级间流量分布则主要反映了热衡算的限制。,11,3.2 多组分精馏,3.2.1 多组分精馏过程分析 3.2.2 最小回流比 3.2.3 最少理论塔板数和组分分配 3.2.4 实际回流比和理论板数 3.2.5 多组分精馏的简捷计算方法,12,3.2.1 多组分精馏过程分析,由设计者指定分离要求的这两个组分称为 关键组分。 相对易挥
5、发的组分称为轻关键组分(LK), 相对难挥发的组分称为重关键组分(HK)。,多组分精馏 物系组成,轻非关键组分(LNK),轻组分 轻关键组分(LK) 中间组分 重关键组分(HK) 重非关键组分(HNK),重组分,非分配组分:只在塔顶或塔釜出现的组分; 分配组分:在塔顶和塔釜均出现的组分。,13,3.2.2 最小回流比(Rm),多组分精馏: 最小回流比下,也有恒浓区,但由于非关键组分的存在,恒浓区出现的部位要较二组分精馏复杂。,二组分精馏: 最小回流比下,进料板上下出现恒浓区或夹点。,14,多组分精馏中的恒浓区,(1)轻、重组分均为非分配组分:,进料板以上必须紧接着有若干塔板使重组分的浓度降到零
6、,恒浓区向上推移而出现在精馏段的中部。同理,轻组分恒浓区出现在提馏段中部。,15,(2)重组分为非分配组分,轻组分为分配组分:,(3)重组分为分配组分,轻组分为非分配组分:,16,(4)轻、重组分均为分配组分:,最小回流比条件下出现恒浓区,区内无分离效果,需无穷多理论板。 如何计算最小回流比?,17,计算最小回流比的Underwood(恩德伍德)公式:,假设: 1、各组分相对挥发度是常数; 2、塔内汽液相流率为恒摩尔流。,Underwood(恩德伍德)公式:,(3-3a),(3-3b),18,Underwood(恩德伍德)公式中参数的含义:,(3-3a),i 组分i 的相对挥发度; (xiD)
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