精馏过程工艺参数的确定(理论塔板数计算)讲解课件.ppt

1、职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库化工单元操作化工单元操作课程课程南京科技职业学院南京科技职业学院化学工程系化学工程系项目八：精馏及设备操作项目八：精馏及设备操作任务任务2：精馏过程工艺参数的确定：精馏过程工艺参数的确定-理论塔板数计算理论塔板数计算 回流比计算回流比计算 （一）（一）理论塔板概念理论塔板概念 若汽液两相能在塔板上充分接触，使离若汽液两相能在塔板上充分接触，使离开塔板的汽液两相温度相等，且组成互为平开塔板的汽液两相温度相等，且组成互为平衡，则称该塔板为理论塔板。衡，则称该塔板为理论塔板。 （二）理论塔板数确定（二）理论塔板数确定 理

2、论塔板数常见的确定方法有理论塔板数常见的确定方法有逐板计算逐板计算法法和和图解法图解法 1、逐板计算法、逐板计算法 逐板计算法的计算原理为：逐板计算法的计算原理为：交替、多次交替、多次使用操作线方程和平衡线方程。使用操作线方程和平衡线方程。一、理论塔板数计算一、理论塔板数计算111RxxRRyDnn相相平平衡衡方方程程求求相相平平衡衡方方程程求求相相平平衡衡方方程程求求 xD = y1 x1 y2 xn-1 yn xn xd 精精馏馏段段操操作作线线方方程程 根据根据 x1 根据根据 y2 x2精精馏馏段段操操作作线线方方程程根据根据 x2 y3 精精馏馏段段操操作作线线方方程程 yn直到直到

3、xn xd（xd为两段操作线交点坐标为两段操作线交点坐标x数值）时，说明第数值）时，说明第n 层板为加层板为加料板，该板应属于提馏段。因此精馏段所需理论板数为料板，该板应属于提馏段。因此精馏段所需理论板数为n -1块。块。 AAAxxy)1(1 从加料板向下计算，改用提馏段操作线方程，采用类似的方法可计算从加料板向下计算，改用提馏段操作线方程，采用类似的方法可计算提馏段的理论塔板数。取提馏段第一层板下降液相组成提馏段的理论塔板数。取提馏段第一层板下降液相组成x 1= xn。即。即相平衡方程求相相平平衡衡方方程程求求 y 2x m-1 y m x m xW 提提馏馏段段操操作作线线方方程程 根据

4、根据x 1 = xn 根据根据 y 2 x 2提提馏馏段段操操作作线线方方程程 y m如此重复计算直至如此重复计算直至x m xW为止。由于离开塔釜的汽液两相组成达到平为止。由于离开塔釜的汽液两相组成达到平衡，故塔釜相当于一块理论板，提馏段所需的理论塔板数为衡，故塔釜相当于一块理论板，提馏段所需的理论塔板数为m-1块。块。 AAAxxy)1(1 WLWxxWLLyWmm12 mnNT1 mnNT全塔所需的理论塔板数全塔所需的理论塔板数NT为为 （不包括塔釜）（不包括塔釜） （包括塔釜）（包括塔釜） 2、图解法、图解法 图解法求理论塔板数的基本原图解法求理论塔板数的基本原理与逐板计算法相同，所不

5、同的理与逐板计算法相同，所不同的是用相平衡曲线和操作线分别代是用相平衡曲线和操作线分别代替相平衡方程和操作线方程。用替相平衡方程和操作线方程。用图解法求理论塔板层数的具体步图解法求理论塔板层数的具体步骤如下：骤如下：（1）绘相平衡曲线）绘相平衡曲线 （2）绘操作线）绘操作线 绘出精馏段绘出精馏段操作线和提馏段操作线操作线和提馏段操作线 （3）绘直角梯级）绘直角梯级 从从（xD,xD）点开始，在精馏段操作线点开始，在精馏段操作线与平衡线之间绘水平线与垂直线构成直角梯级，当梯级跨与平衡线之间绘水平线与垂直线构成直角梯级，当梯级跨过两段操作线交点过两段操作线交点d时，则改在提馏段操作线与平衡线之间时

6、，则改在提馏段操作线与平衡线之间作直角梯级，直至梯级的垂线达到或跨过作直角梯级，直至梯级的垂线达到或跨过(xW,xW)点为止。点为止。梯级总数即为所需的理论塔板数（包括塔釜）。梯级总数即为所需的理论塔板数（包括塔釜）。其中跨过其中跨过d点梯级所处的位置为理论进料板位置。点梯级所处的位置为理论进料板位置。v理论塔板数与哪些参数有关？理论塔板数与哪些参数有关？v与物料量的多少是否有关？与物料量的多少是否有关？?与进料位置也有关，提前进料和推迟进料都会使理论塔板数增多与进料位置也有关，提前进料和推迟进料都会使理论塔板数增多 ,RqxxxfNWDFTv某理想混合液用常压精馏塔进行分离。进料组成含某理想

7、混合液用常压精馏塔进行分离。进料组成含A81.5A81.5，含，含B18.5B18.5（摩尔百分数，下同），饱和（摩尔百分数，下同），饱和液体进料，塔顶为全凝器，塔釜为间接蒸气加热。液体进料，塔顶为全凝器，塔釜为间接蒸气加热。要求塔顶产品为含要求塔顶产品为含A95A95，塔釜为含，塔釜为含B95B95，此物系，此物系的相对挥发度为的相对挥发度为2.02.0，回流比为，回流比为4.04.0。v试用（试用（1 1）逐板计算法，（）逐板计算法，（2 2）图解法分别求出所需）图解法分别求出所需的理论板层数及进料板位置。的理论板层数及进料板位置。（三）实际塔板数确定（三）实际塔板数确定 全塔效率全塔效率

8、 在指定的分离条件在指定的分离条件下，所需的理论塔板下，所需的理论塔板数数NT（不包括塔釜）（不包括塔釜）与实际塔板数与实际塔板数N之比之比称为全塔效率，用符称为全塔效率，用符号号ET表示。即表示。即NNETTL TTENN 实际塔板数：实际塔板数：泡罩塔塔板效率关系曲线泡罩塔塔板效率关系曲线v课后思考题课后思考题v逐板计算法和图解法求算理论塔板数都是基于恒摩尔流假逐板计算法和图解法求算理论塔板数都是基于恒摩尔流假定，而假定的主要条件是组分的摩尔汽化潜热相等。对组定，而假定的主要条件是组分的摩尔汽化潜热相等。对组分的摩尔汽化潜热相差较大物系，就不能用基于恒摩尔假分的摩尔汽化潜热相差较大物系，就

9、不能用基于恒摩尔假定的方法求取理论塔板数。定的方法求取理论塔板数。v应该采用什么方法求理论塔板数？请查阅有关书籍。应该采用什么方法求理论塔板数？请查阅有关书籍。二、回流比计算二、回流比计算1. 全回流和最少理论塔板数全回流和最少理论塔板数 回流比的最大极限，此时操作过程没有产品，操作线斜率为1，对应的塔板数为最少，仅用于精馏开车阶段和科研工作。二、回流比计算二、回流比计算2. 最小回流比最小回流比 回流比最小极限，对应的塔板数为无穷多，确定计算方法。minDqqqxyRyx二、回流比计算二、回流比计算3. 适宜回流比适宜回流比 分析回流比大小对精馏设备费用和操作费用的影响。以精馏过程的设备费用与操作费用之和最小为原则来确定适宜回流比。一般取最小回流比的1.12.0倍。