提馏段操作线方程课件.ppt
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- 提馏段 操作 方程 课件
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1、第第五五章章 蒸馏蒸馏第第三三节节 两组分两组分连续精馏的分析和计算连续精馏的分析和计算 一、理论板及恒摩尔流一、理论板及恒摩尔流1、理论板、理论板 离开这种板的气液两相互成平衡,而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。2、操作关系、操作关系 yn+1与xn之间的关系 3、恒摩尔汽化恒摩尔汽化VVVVn.21VVVVm.214、恒摩尔溢流、恒摩尔溢流 LLLLn.21LLLLm.215、恒摩尔流假设的条件、恒摩尔流假设的条件 (1)各组分的摩尔汽化潜热相等; (2)气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略 ; (3)塔设备保温良好,热损失可以忽略。 二、物料衡算和操作线二、物料衡算和操作线1、全塔
2、物料衡算全塔物料衡算 对总物料: WDF对于易挥发组分: WDFWxDxFxWDWFxxxxFDFDFW1当塔顶、塔底产品组成xD、xW及产品质量已规定,产品的采出率D/F和W/F也随之确定,不能再自由选择;当规定塔顶产品的产率和质量xD,则塔底产品的质量xW及产率也随之确定而不能自由选择;在规定分离要求时,应使FDFxDx塔顶产品的组成应满足DFxxFD塔顶易挥发组分回收率:易挥发组分从塔顶采出的量占全部进料量中轻组分的百分数。 %100FDDFxDx塔底难挥发组分回收率: %100)1 ()1 (FWWxFxW习题分析1、每小时将100kmol含苯40%(摩尔%,下同)和甲苯60%的溶液,
3、在连续精馏塔中进行分离,要求釜残液中含苯不高于5%,塔顶馏出液中含苯95%。(1)试求馏出液和釜残液的流量。(2)若保持塔顶组成不变,达到馏出液流量为40Kmol/h是否可行?最大馏出液流量是多少Kmol/h? 2、精馏段操作线方程、精馏段操作线方程 对总物料: DLV对易挥发组分: DnnDxLxVy1DLR 回流比 精馏段操作线方程DnxRxRR111DnnxDLDxDLLy13、提馏段操作线方程、提馏段操作线方程 对总物料: WVL对易挥发组分: wmmWxyVxL1wmmxWLWxWLLy1提馏段操作线方程:5、进料热状况对操作的影响、进料热状况对操作的影响 1)定义式)定义式FLLq
4、2)q的计算的计算物料衡算: LVLVF热量衡算: LVLVFiLViLiiVFiFLLqLVFViiii汽化潜热原料液的热量进料变为饱和蒸汽所需将kmolkmol1(1)对于泡点进料 LFiiLVFViiiiq1LFLVV (2)对于饱和蒸汽进料 LLFVV(3)对于冷液进料 LFLL LVV (4)汽液混合物进料 qFLLFqVV) 1( (5)过热蒸汽进料 VLL VFVV 对于饱和液体、汽液混合物及饱和蒸汽三种进料而言,q值就等于进料中的液相分率。FLLq(3)q值与提馏段操作线方程qFLLLVLVFFqVV) 1( wmmxWqFLWxWqFLqFLy1提馏段操作线方程为:提馏段操作
5、线方程为: 例:例:用一连续精馏装置在常压下,分离含苯41%(质量%,下同)的苯-甲苯溶液。要求塔顶产品中含苯不低于97.5%,塔底产品中含甲苯不低于98.2%,每小时处理的原料量为8570kg。操作回流比为3,试计算:(1)塔顶及塔底的产品量;(2)精馏段上升蒸汽量及回流液量;(苯的汽化潜热rA=93kcal/kg,甲苯的汽化潜热rB=87.5kcal/kg,苯和甲苯的平均比热Cp,l=0.45 kcal/kg,蒸汽的平均比热Cp,v=0.30 kcal/kg)。分析:分析:求W、D全塔物料衡算求xF、xW、xD求V、L已知R精馏段物料衡算求LV、qFLLFqVV) 1( 求q解:解: (1
6、)产品量 92/5978/4178/41Fx4504. 092/5 . 278/5 .9778/5 .97Dx9787. 092/2 .9878/8 . 178/8 . 1wx0212. 092)4504. 01 (784504. 0FMkmolkg /69.8569.858570Fhkmol /0 .100WDFwDFWxDxFxWD0 .1000212. 09787. 04504. 00 .100WDhkmolD/3 .44hkmolW/7 .55(2)上升蒸汽量及回流量 精馏段: RDL 8 .443hkmol/5 .134DLV83.445 .134hkmol/3 .179课内练习1、
7、用一精馏塔分离二元液体混合物,进料量100kmol/h,易挥发组分xF=0.5,泡点进料,得塔顶产品xD=0.9,塔底釜液xW=0.05(皆摩尔分率),操作回流比R=2,塔顶为全凝器,求:(1)塔顶和塔底的产品量(kmol/h);(2)塔顶易挥发组分的回收率为多少;(3)写出精馏段与提馏段操作线方程。课内练习2、精馏段操作线方程和提馏段操作线方程分别为y=0.67x+0.3和 y=1.2x-0.018 ,求泡点进料时(1)原料液、馏出液、釜液组成及回流比。三、理论塔板层数的求法三、理论塔板层数的求法 1逐板计算法逐板计算法 Dxy 1(已知) 1x平衡关系2y操作关系1112RxxRRyD1)
8、精馏段)精馏段2x平衡关系3y操作关系Fnxx 泡点进料精馏段n-1层2)提馏段)提馏段nxx 1(已知)提馏段操作线WxWqFLWxWqFLqFLy122ywmxx提馏段m-1层2x平衡关系3y操作关系2、图解法、图解法1)操作线作法)操作线作法 a)精馏段操作线精馏段操作线11RxxRRyDxy Dxy Dxx b)提馏段操作线的作法提馏段操作线的作法 wxWqFLWxWqFLqFLyxy Wxx Wxy abyxxDxWcxFefdc)q线方程线方程DDxLxVywWxxLyV)()()(wDWxDxxLLyVVFwDFxWxDxqFLLFqVV) 1( 11qxxqqyFq线方程或进料
9、方程 d)进料热状况对进料热状况对q线及操作线的影响线及操作线的影响 过冷液体: q1, 01qq,ef1 ( )饱和液体: q=1, 1qq,ef2 ()汽液混合物 :0q1, 01qq,ef3 ( )饱和蒸汽:q=0, 01qq,ef4 ()过热蒸汽:q0, 01qq,ef5 ( )f1f2f3f4f52)图解方法)图解方法 xDabefdxFxWc11234563、最宜的进料位置、最宜的进料位置 四、回流比的影响及其选择四、回流比的影响及其选择 精馏操作必须使塔顶部分冷凝液回流,而且回流比的大小,对精馏塔的操作与设计影响很大。在指定分离要求下,即XD和 Xw均为定值时,增大回流比,精馏段
10、操作线的截距减小,操作线离平衡线越远,每一梯级的垂直线段及水平线段都增大,说明每层理论板的分离程度加大,为完成一定分离任务所需的理论板数就会减少。但是增大回流比又导致操作费用增加,因而回流比的大小涉及经济问题。即应考虑工艺上的问题,又应考虑设备费用(板数多少及冷凝器、再沸器传热面积大小)和操作费用,来选择适宜的回流比。 回流比有两个极限值,上限为全回流(即回流比为无穷大),下限为最小回流比,实际回流比为介于两极限值之间的某一适宜值。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 abyxxDxWcxFefdxD/R+1 NTab 下移RD、W不变L、Vab与ac重合R=NT
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