化工原理下册天津大学柴诚敬23-24学时.ppt

第九章 蒸 馏,9.5 两组分连续精馏的计算,9.5.1 计算的基本假定,9.5.2 物料衡算与操作线方程,一、全塔物料衡算,二、操作线方程,在提馏段中，任意塔板（m 板）下降的液相组成 与由其下一层塔板（m+1 板）上升的气相组成 之间的关系称之为操作关系，描述它们之间关系的方程称为提馏段操作线方程。,2.提馏段操作线方程,提馏段的物料衡算,二、操作线方程,总物料衡算,易挥发组分衡算,整理得,二、操作线方程,提馏段操 作线方程,二、操作线方程,直线方程,斜率,截距,根据恒摩尔流假定， 为定值，且在稳态操作时， 及 xW为定值。提馏段操作线方程为一直线方程。,三、进料热状况的影响,精馏塔五种进料热状况,精馏塔的进料热状况,（1）冷液进料,（2）饱和液体进料 （泡点进料）,（3）气液混合物进料,（4）饱和蒸气进料 （露点进料）,（5）过热蒸气进料,1.精馏塔的进料状况,冷液进料,对于冷液进料,冷液进料,三、进料热状况的影响,饱和液体（泡点）进料,对于饱和液体进料,饱和液体进料,三、进料热状况的影响,气液混合物进料,对于气液混合物进料,气液混合物进料,三、进料热状况的影响,饱和蒸气（露点）进料,对于饱和蒸气进料,饱和蒸气进料,三、进料热状况的影响,过热蒸气进料,对于过热蒸气进料,过热蒸气进料,三、进料热状况的影响,2.进料热状况参数,为了定量地分析进料量及其热状况对于精馏操作的影响，现引入进料热状况参数的概念。,进料板的物料衡算和热量衡算,三、进料热状况的影响,（1）进料热状况参数定义,物料衡算,热量衡算,三、进料热状况的影响,设,三、进料热状况的影响,进料热状 况参数,则,整理得,令,三、进料热状况的影响,（2）进料热状况参数对提馏段操作线方程的影响,由,则,三、进料热状况的影响,（3）进料热状况参数的计算,对于冷液进料，设进料温度为 tF 、泡点温度为 tb,泡点进料,定性温度,三、进料热状况的影响,由,冷液进料,泡点进料,气液混合物进料,露点进料,过热蒸气进料,三、进料热状况的影响,第九章 蒸 馏,9.5 两组分连续精馏的计算,9.5.1 计算的基本假定,9.5.2 物料衡算与操作线方程,9.5.3 理论板层数的计算,一、逐板计算法,逐板计算法通常从塔顶开始，计算过程中依次使用平衡方程和操作线方程，逐板进行计算，直至满足分离要求为止。,平衡方程,操作线方程,（a),（b),（c),逐板计算法示意图,塔顶采用全凝器,由 y1 =xD,(a),x1,y2,x2,y3,xF xn（泡点进料）,进料板 NF ：第 n 层,一、逐板计算法,(b),(a),(a),(a),(b),精馏段理论板层数：n-1（进料板算在提馏段）,由 =xn, xW,总理论板层数 NT ：n m - 2 （不包括再沸器）,一、逐板计算法,(a),(a),(a),(c),(c),(c),提馏段理论板层数：m-1（不包括再沸器）,二、梯级图解法,梯级图解法又称麦克布蒂利法，简称MT法。,1.操作线的作法,用图解法求理论板层数时，需先在xy图上作出精馏段和提馏段的操作线。作图时，先找出操作线与对角线的交点，然后根据已知条件求出操作线的斜率（或截距），即可作出操作线。,xD,a,b,xW,c,d,精馏塔的操作线,g,提馏段操作线的截距数值很小，因此提馏段操作线不易准确作出，且这种作图法不能直接反映进料热状况的影响。故提馏段操作线通常按以下方法作出：先确定提馏段操作线与对角线的交点c，再找出提馏段操作线与精馏段操作线的交点d，直线cd即为提馏段操作线。,二、梯级图解法,由,在交点处两式中的变量相同，略去有关变量的上下标，经整理得,又,二、梯级图解法,q 线方程或 进料方程,与对角线联立解得交点e。过点 e作斜率为q/(q-1)的直线与精馏段操作线交于点d，联接cd 即得提馏段操作线。,二、梯级图解法,直线方程,斜率,截距,操作线的作法,xD,a,b,xW,c,xF,e,截距,斜率,f,d,2.梯级图解法求理论板层数,自对角线上的点 a开始，在精馏段操作线与平衡线之间作由水平线和铅垂线构成的阶梯，当阶梯跨过两操作线的交点 d时，改在提馏段操作线与平衡线之间绘阶梯，直至阶梯的垂线达到或跨过点c为止。,二、梯级图解法,xD,a,b,xW,c,xF,e,f,d,1,2,3,4,5,NT=4（不包括再沸器）；NT=5（包括再沸器）；NF=3,练 习 题 目,思考题,作业题: