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1、2012-09-29 五、回流比的影响及其选择五、回流比的影响及其选择 1、回流比对精馏操作的影响、回流比对精馏操作的影响 RxD/(R+1) a b y x xD xW c xF e f d xD/(R+1) NT ab 下移 RD、W不变L、V ab与ac重合 R= NT=Nmin 2012-09-29 a b y x xD xW c xF e f d xD/(R+1) RxD/(R+1) ab、q线与平衡线交于线与平衡线交于g R=Rmin N= g点夹紧点 N ab上移 R Rmin R 2012-09-29 2. 全回流与最少理论板数2. 全回流与最少理论板数 全回流与最少理论板数全
2、回流与最少理论板数 2012-09-29 2、全回流及最少理论板层数 全回流时,D D=0,=0,F F=0,=0,W W=0=0 ;达到给定分离程度所需 的理论板层数最少为N Nmin min。 1)Nmin的求法的求法 a)图解法)图解法 xWxD 2012-09-29 b)解析法芬斯克(Fenske)方程式 (选讲) 全回流时操作线方程式为:yn+1=xn (yA)n+1=(xA)n,(yB)n+1=(xB)n 离开任一层板的汽液组成间的关系为: n B A n n B A x x y y = 若塔顶采用全凝器,(yA)1=(xA)D,(yB)1=(xB)D 第一层板的汽液平衡关系为:
3、1 1 1 = B A B A x x y y D B A x x = 2012-09-29 第一层板和第二层板之间的操作关系为:yA2=xA1,yB2=xB2 12 = B A B A x x y y 即 2 1 = B A D B A y y x x 同理,第二板的汽液平衡关系为: 2 2 2 = B A B A x x y y 2 21 = B A D B A x x x x 2012-09-29 W B A N D B A x x x x = +121 1 121 + + = N Nm 若令 W B A N m D B A x x x x = +1 m W A B D B A x x
4、x x N log log 1 min =+ 2012-09-29 m w w D D x x x x N log 1 1 log 1 min =+ 芬斯克方程芬斯克方程 全回流全回流操作只用于精馏塔的操作只用于精馏塔的开工开工、调 试 调 试和和实验研究实验研究中。中。 2012-09-29 最小回流比最小回流比:对于一定的分离任务,所需理论板为无 穷多时所对应的回流比。 3. 最小回流比3. 最小回流比 2012-09-29 3、最小回流比的求法3、最小回流比的求法 1)作图法1)作图法 a)对于正常的平衡曲线)对于正常的平衡曲线 qD qD xx yx R R = +1 min min
5、2012-09-29 qq qD xy yx R = min xq, yqq线与平衡 线的交点坐标 q yq xq 2012-09-29 b b)对于某些不正常的平衡曲线)对于某些不正常的平衡曲线 由点a(xD,xD)向平衡线作切线切线,切线的斜率切线的斜率=Rmin/Rmin+1。 2012-09-29 2)解析法)解析法 对于相对挥发度为常量(或取平均值)的理想溶液 q q q x x y ) 1(1+ = qq qD xy yx R = min q q q q q D x x x x x x + + = ) 1(1 ) 1(1 2012-09-29 = q D q D x x x x R
6、 1 )1 ( 1 1 min 饱和液体进料时 = F D F D x x x x R 1 )1 ( 1 1 min 饱和蒸汽进料时 1 1 1 1 1 min = F D F D y x y x R 2012-09-29 4、适宜回流比的选择4、适宜回流比的选择 R=(1.12)Rmin 2012-09-29 五、理论板数的捷算法(选讲)五、理论板数的捷算法(选讲) 1、吉利兰图、吉利兰图 XY591422. 0545827. 0= X/002743. 0+ 1 min + = R RR X 2 min + = N NN Y 2012-09-29 2、简捷法求理论板数的步骤、简捷法求理论板数
7、的步骤 根据物系性质及分离要求,求出Rmin,选择合适的R; 求出全回流下所需理论板数Nmin; 使用吉利兰图 ,求出所需理论板数 ; 确定加料位置 ,可把加料组成看成釜液组成求出理论板数 即为精馏段所需理论板数,从而可以确定加料位置。 2012-09-29 六、实际塔板数、塔板效率六、实际塔板数、塔板效率 1、单板效率、单板效率默弗里(默弗里(Murphree)效率)效率 气相单板效率 mv E 1 1 + + = nn nn mv yy yy E 操作线 平衡线 yn yn-yn+1 1+ nn yy n y 2012-09-29 全塔效率E全塔效率E 实际板数 理论板数 = p T N
8、N E NT:不包括塔釜 2. 塔效率塔效率 E N N T p = 2012-09-29 6.8操作型计算6.8操作型计算 操作型计算:操作型计算: 在设备(精馏段及全塔理论板数)已定条件下 ,由一定的操作条件预计精馏操作的结果。 在设备(精馏段及全塔理论板数)已定条件下 ,由一定的操作条件预计精馏操作的结果。 计算方法:计算方法: 试差法(迭代)试差法(迭代) 2012-09-29 6.8操作型计算6.8操作型计算 计算方法:计算方法: 试差法(迭代)试差法(迭代) (1)已知条件有,x(1)已知条件有,xF F, q , R ,精馏段及全塔理论板数, q , R ,精馏段及全塔理论板数
9、(2)求x(2)求xD、 D、xw w 与 逐板组成与 逐板组成 计算步骤:(计算步骤:(计算X计算XD D) ) 假设一个假设一个xD;计算两操作线的交点x;计算两操作线的交点xq q;采用相平衡方程 和精馏段的操作线方程,从y ;采用相平衡方程 和精馏段的操作线方程,从y1 1 x xD D开始逐板计算x开始逐板计算x1 1, y, y2 2 ,当计算到进料板的上一板的液相组成等于X,当计算到进料板的上一板的液相组成等于Xq q时,表 明假设的x 时,表 明假设的xD D正确。否则,重新假设x正确。否则,重新假设xD D,重新计算,重新计算 2012-09-29 6.8操作型计算6.8操作
10、型计算 计算方法:计算方法: 试差法(迭代)试差法(迭代) (1)已知条件有,x(1)已知条件有,xf f, q , R ,精馏段及全塔理论板数, q , R ,精馏段及全塔理论板数 (2)x(2)xD D、Xw与逐板组成、Xw与逐板组成 计算步骤:(计算步骤:(计算X计算Xw w) ) 用所求的用所求的xD计算两操作线的交点y计算两操作线的交点yq q;进料板的汽相组成 y ;进料板的汽相组成 y1 1yq, , y1 yq开始,采用相平衡方程和提馏段的操作 线方程逐板计算,当计算到第N块理论板的液相组成等于 所假设的X 开始,采用相平衡方程和提馏段的操作 线方程逐板计算,当计算到第N块理论
11、板的液相组成等于 所假设的Xw w时,表明假设的x时,表明假设的xw w正确。否则,再假设x正确。否则,再假设xw w, 重新计算 , 重新计算 2012-09-29 回流比回流比 R 结论:x结论:xD D, x, xW W R 对对xD, xW的影响的影响 6.8操作型计算6.8操作型计算 2012-09-29 1. 1. N NT T不变,不变,泡点泡点进料,讨论进料,讨论 x xD D,x,xW W如何变化?如何变化? a. xF , 其它不变,其它不变, D, W不 变 不 变。 结论结论: xD , xW 6.8操作型计算6.8操作型计算 xF对对xD, xW的影响的影响 2012
12、-09-29 b. 加料板位置上 移 b. 加料板位置上 移 结论:结论:xD , xW 加料板位置对加料板位置对xD, xW的影响的影响 2012-09-29 d. q , R 不变,不变, D不变,不变, V 结论:结论:xD , xW q 对xq 对xD D, x, xW W的影响的影响 2012-09-29 P 70 例题例题95 P 71 例题例题96 P 74 例题例题97 P 80 例题例题98 P 82 例题例题99 2012-09-29 八、精馏装置的热量衡算(选讲)八、精馏装置的热量衡算(选讲) 1、冷凝器的热量衡算、冷凝器的热量衡算 )( hRVC DhLhVHQ+= D
13、RDLV) 1(+=+= )() 1( RVC hHDRQ+= 冷却介质用量 )( 12 ttc Q G p c c = 2012-09-29 2、再沸器的热负荷、再沸器的热负荷 进入再沸器的热量: 加热蒸汽供给的热量QB; 回流液体带入的热量LIlm 离开再沸器的热量 : 再沸器中上升蒸汽带走的热量 Vm I V 釜残液带走的热量 lm WI 再沸器的热损失 L Q LLWvmvmB QWIIVILQ+=+ 2012-09-29 LVMLWvmB QILWIIVQ+= 若近似取 LmLW II= WLV= LLWVWB QIIVQ+=)( 加热介质的消耗量 21BB B h II Q W = 若用饱和蒸汽加热,且冷凝液在饱和温度下排出,则加热蒸 汽消耗量 r Q W B h = 2012-09-29 1 2 教材 P 269 3
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