化工原理第六章5

1、2022-4-116.5.1 6.5.1 恒摩爾流假設(shè)恒摩爾流假設(shè)6.5.2 6.5.2 全塔物料衡算全塔物料衡算6.5.3 6.5.3 操作線方程操作線方程6.5.4 6.5.4 進(jìn)料熱狀況參數(shù)及進(jìn)料線方程進(jìn)料熱狀況參數(shù)及進(jìn)料線方程6.5.5 6.5.5 理論板數(shù)的確定理論板數(shù)的確定6.5.6 6.5.6 回流比的影響與理論塔板數(shù)簡(jiǎn)捷計(jì)算法回流比的影響與理論塔板數(shù)簡(jiǎn)捷計(jì)算法6.5.7 6.5.7 塔板效率塔板效率6.5.8 6.5.8 精餾裝置的熱量衡算精餾裝置的熱量衡算6.5.9 6.5.9 恒沸精餾和萃取精餾恒沸精餾和萃取精餾6.56.5 雙組分雙組分連續(xù)精餾的計(jì)算連續(xù)精餾的計(jì)算2022

2、-4-11兩組分連續(xù)精餾的計(jì)算：兩組分連續(xù)精餾的計(jì)算：1、確定產(chǎn)品的流量和組成；、確定產(chǎn)品的流量和組成；2、確定精餾塔的類型，選擇板式塔或填料塔。根據(jù)、確定精餾塔的類型，選擇板式塔或填料塔。根據(jù)塔型，求算理論板層數(shù)或填料層高度；塔型，求算理論板層數(shù)或填料層高度；3、確定塔高和塔徑、確定塔高和塔徑4、塔板選型、尺寸及力學(xué)驗(yàn)算、塔板選型、尺寸及力學(xué)驗(yàn)算5、冷凝器、再沸器的熱負(fù)荷及類型、尺寸確定、冷凝器、再沸器的熱負(fù)荷及類型、尺寸確定工藝工藝計(jì)算計(jì)算設(shè)備設(shè)備計(jì)算計(jì)算計(jì)算依據(jù)：計(jì)算依據(jù)：1、物料衡算；、物料衡算；2、熱量衡算；、熱量衡算；3、氣液平衡關(guān)系、氣液平衡關(guān)系2022-4-116.5.1 6.

3、5.1 恒摩爾流假設(shè)恒摩爾流假設(shè)理論板：離開塔板的蒸汽和液體呈平衡的塔板。理論板：離開塔板的蒸汽和液體呈平衡的塔板。假設(shè)：假設(shè)：u兩組分的摩爾汽化潛熱相等；兩組分的摩爾汽化潛熱相等；u兩相接觸因兩相溫度不同而交換的顯熱可忽略不計(jì)；兩相接觸因兩相溫度不同而交換的顯熱可忽略不計(jì)；u塔設(shè)備保溫良好，熱損失可以忽略不塔設(shè)備保溫良好，熱損失可以忽略不 計(jì)。計(jì)。 1. 恒摩爾流的假設(shè)恒摩爾流的假設(shè)2022-4-11精餾段，每層塔板上升的蒸汽摩爾流量都相等，提餾段也一樣。精餾段，每層塔板上升的蒸汽摩爾流量都相等，提餾段也一樣。即：即：V1=V2=V=常數(shù)常數(shù) V1=V2=V=常數(shù)常數(shù)式中：式中：V-精餾段上

4、升蒸汽的摩爾流量，精餾段上升蒸汽的摩爾流量，kmol/h; V-提餾段上升蒸汽的摩爾流量，提餾段上升蒸汽的摩爾流量，kmol/h。 （1）恒摩爾汽化）恒摩爾汽化但但V不一定等于不一定等于V2022-4-11精餾段內(nèi)，每層塔板下降的液體摩爾流量都相等，提餾段精餾段內(nèi)，每層塔板下降的液體摩爾流量都相等，提餾段也一樣。也一樣。即：即：L1=L2= L=常數(shù)常數(shù) L1=L2= L=常數(shù)常數(shù)式中：式中：L-精餾段下降液體的摩爾流量，精餾段下降液體的摩爾流量，kmol/h; L-提餾段下降液體的摩爾流量，提餾段下降液體的摩爾流量，kmol/h。（下標(biāo)（下標(biāo)1、2表示自上而下的塔板序號(hào)。）表示自上而下的塔板

5、序號(hào)。） （2）恒摩爾液流）恒摩爾液流 但但L不一定等于不一定等于L2022-4-116.5.2 6.5.2 全塔物料衡算全塔物料衡算幾項(xiàng)假設(shè)：幾項(xiàng)假設(shè)：1 1、塔板為全凝器，即餾出液組成和塔頂?shù)谝粔K板蒸汽組、塔板為全凝器，即餾出液組成和塔頂?shù)谝粔K板蒸汽組成完全相同成完全相同 y y1 1=x=xD D；2 2、塔釜為間接蒸汽加熱；、塔釜為間接蒸汽加熱；3 3、溶液為理想溶液；、溶液為理想溶液；4 4、每塊塔板為理論板，即離開該板的汽、液兩相均達(dá)平、每塊塔板為理論板，即離開該板的汽、液兩相均達(dá)平衡狀態(tài)；衡狀態(tài)；5 5、塔內(nèi)汽液兩相流動(dòng)遵守恒摩爾流假設(shè)、塔內(nèi)汽液兩相流動(dòng)遵守恒摩爾流假設(shè)2022-

6、4-11對(duì)總物料：對(duì)總物料： WDF對(duì)于易揮發(fā)組分：對(duì)于易揮發(fā)組分： WDFWxDxFx2022-4-11WDWFxxxxFDFDFW1當(dāng)塔頂、塔底產(chǎn)品組成當(dāng)塔頂、塔底產(chǎn)品組成xD、xW及產(chǎn)品質(zhì)量已及產(chǎn)品質(zhì)量已規(guī)定規(guī)定，產(chǎn)品，產(chǎn)品的采出率的采出率D/F和和W/F也隨之確定也隨之確定，不能再自由選擇；，不能再自由選擇；在規(guī)定分離要求時(shí)，應(yīng)使在規(guī)定分離要求時(shí)，應(yīng)使FDFxDx塔頂產(chǎn)品的組成應(yīng)滿足塔頂產(chǎn)品的組成應(yīng)滿足DFxxFD當(dāng)當(dāng)規(guī)定塔頂產(chǎn)品的產(chǎn)率規(guī)定塔頂產(chǎn)品的產(chǎn)率D和質(zhì)量和質(zhì)量xD，則則塔底產(chǎn)品的質(zhì)量塔底產(chǎn)品的質(zhì)量xW及產(chǎn)率及產(chǎn)率W也隨之確定也隨之確定而不能自由選擇；而不能自由選擇；2022-4

7、-11塔頂易揮發(fā)組分回收率：塔頂易揮發(fā)組分回收率：易揮發(fā)組分從塔頂采出的量占全部易揮發(fā)組分從塔頂采出的量占全部進(jìn)料量中輕組分的百分?jǐn)?shù)。進(jìn)料量中輕組分的百分?jǐn)?shù)。 %100FDDFxDx塔底難揮發(fā)組分回收率塔底難揮發(fā)組分回收率： %100)1 ()1 (FWWxFxW2022-4-116.5.3 操作線方程操作線方程 對(duì)總物料：對(duì)總物料： DLV對(duì)易揮發(fā)組分：對(duì)易揮發(fā)組分： DnnDxLxVy11. 精餾段操作線方程精餾段操作線方程 2022-4-11DLR 回流比回流比 精餾段操作線方程精餾段操作線方程DnnxDLDxDLLy 1DnnxRxRRy1111 2022-4-11（1 1）物理意義物

8、理意義：表示精餾段任意截面（相鄰兩板）上升蒸：表示精餾段任意截面（相鄰兩板）上升蒸氣和下降液體之間的操作關(guān)系，即組成關(guān)系氣和下降液體之間的操作關(guān)系，即組成關(guān)系（2 2）如圖所示，當(dāng)）如圖所示，當(dāng)R R固定時(shí)，精餾段操作線為一直線。固定時(shí)，精餾段操作線為一直線。斜率斜率截距截距1RR1RxDDxx 特點(diǎn)特點(diǎn)Dxy 1操作線上的一點(diǎn)操作線上的一點(diǎn)A A表操作關(guān)系表操作關(guān)系平衡線上的一點(diǎn)平衡線上的一點(diǎn)B B表平衡關(guān)系表平衡關(guān)系nnxy1nnxy 與對(duì)角與對(duì)角線相交線相交2022-4-11 操作線斜率大，操作線斜率大，意味著經(jīng)過一塊理論意味著經(jīng)過一塊理論板后，汽相的增濃程板后，汽相的增濃程度變大，液相

9、的減濃度變大，液相的減濃程度變大。故操作線程度變大。故操作線斜率大對(duì)精餾段的分斜率大對(duì)精餾段的分離是有利的離是有利的 。 y xD a xn-1 yn n xn yn+1 0 xD xnyn+1ynxn-1汽相汽相增濃增濃程度程度液相減濃液相減濃濃程度濃程度思考：操作線斜率大，對(duì)精餾是否有利？思考：操作線斜率大，對(duì)精餾是否有利？111 RxxRRyDnn2022-4-112. 提餾段操作線方程提餾段操作線方程 對(duì)總物料：對(duì)總物料： WVL對(duì)易揮發(fā)組分：對(duì)易揮發(fā)組分： wmmWxyVxL1wmmxWLWxWLLy1提餾段操作線方程：提餾段操作線方程：2022-4-11（1 1）物理意義：表示提餾段任意截面（相鄰兩板）上升蒸）物理意義：表示提餾段任意截面（相鄰兩板）上升蒸氣和下降液體之間的操作關(guān)系，即組成關(guān)系氣和下降液體之間的操作關(guān)系，即組成