精馏段和提馏段操作线方程

精馏段和提馏段操作线方程,化学单元操作,东明县职业中专,目录,Contents,精馏段和提馏段操作线方程,精馏段操作线方程,1,提馏段操作线方程,2,操作线的作法,3,目录,Contents,精馏段和提馏段操作线方程,在精馏塔中，任意塔板（n板）下降的液相组成xn与由其下一层塔板（n+1板）上升的蒸汽组成yn+1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操作线方程。,操作线方程可通过塔板间的物料衡算求得。,在连续精馏塔中，因原料液不断从塔的中部加入，致使精馏段和提馏段具有不同的操作关系，现分别予以讨论。,精馏段和提馏段操作线方程,精馏段和提馏段操作线方程,1、精馏段操作线方程,在图片虚线范围（包括精馏段的第n+1层板以上塔段及冷凝器）内作物料衡算，以单位时间为基准，可得：,总物料衡算：,V=L+D,易挥发组分的物料衡算：,Vyn+1=Lxn+DxD,式中：V精馏段内每块塔板上升的蒸汽摩尔流量，kmol/h；L精馏段内每块塔板下降的液体摩尔流量，kmol/h；yn+1从精馏段第n+1板上升的蒸汽组成，摩尔分率；xn从精馏段第n板下降的液体组成，摩尔分率。,精馏段和提馏段操作线方程,将以上两式联立后，有：,令R=L/D，R称为回流比，于是上式可写作：,以上两式均称为精馏段操作线方程。,精馏段和提馏段操作线方程,两点讨论,（1）该方程表示在一定操作条件下，从任意板下降的液体组成xn和与其相邻的下一层板上升的蒸汽组成yn+1之间的关系。,（2）该方程为一直线方程，该直线过对角线上a(xD，xD)点，以R/(R+1)为斜率，或在y轴上的截距为xD/(R+1)。,精馏段和提馏段操作线方程,精馏段和提馏段操作线方程,2、提馏段操作线方程,在图虚线范围（包括提馏段第m层板以下塔段及再沸器）内作物料衡算，以单位时间为基准，可得：,总物料衡算：,L=V+W,易挥发组分衡算：,Lxm=Vym+1+WxW,式中：L提馏段中每块塔板下降的液体流量，kmol/h；V提馏段中每块塔板上升的蒸汽流量，kmol/h；xm提馏段第m块塔板下降液体中易挥发组分的摩尔分率；ym+1提馏段第m+1块塔板上升蒸汽中易挥发组分的摩尔分率。,精馏段和提馏段操作线方程,将以上两式联立后，有：,以上两式均称为提馏段操作线方程。,精馏段和提馏段操作线方程,两点讨论,（1）该方程表示在一定操作条件下，提馏段内自任意板下降的液体组成xm，和与其相邻的下一层板上升蒸汽组成ym+1之间的关系。,（2）提馏段操作线方程为一直线方程，在定常连续操作过程中，该直线过对角线上b(xw，xw)点，以L/V为斜率，或在y轴上的截距为WxW/V。,精馏段和提馏段操作线方程,提馏操作线方程的其他表现形式,令：,再沸比,再沸比R是提馏段内各块塔板下降的液体量与塔底引出的釜液（馏残液）量之比。,则提馏操作线可改写为：,精馏段和提馏段操作线方程,例：将含24%（摩尔分数，下同）易挥发组分的某液体混合物送入一连续精馏塔中。要求馏出液含95%易挥发组分，釜液含3%易挥发组分。送入冷凝器的蒸气量为850kmol/h，流入精馏塔的回流液为670kmol/h，试求：1、每小时能获得多少kmol/h的馏出液？多少kmol/h的釜液？2、回流比R为多少？3、写出精馏段操作线方程；4、若进料为饱和液体，写出提馏操作线方程。,精馏段和提馏段操作线方程,解：（1）依题意知：,V670kmol/hL670kmol/h,据：VLD,馏出液量为：DVL850670=180kmol/h,据：,已知：xF0.24xD0.95xW0.03,精馏段和提馏段操作线方程,则：F180W0.24F1800.950.03W,解得：F788.6kmol/h（进料量）W608.6kmol/h（釜液量）,（2）据RL/D,故回流比为：,精馏段和提馏段操作线方程,（3）据：,故精馏段操作线方程为：,精馏段和提馏段操作线方程,（4）由于进料为饱和液体，故q1,则：,据：,故提馏段操作线方程为：,精馏段和提馏段操作线方程,3、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。,前已述及，精馏段和提馏段的操作线方程在xy图上均为直线。,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。,精馏段和提馏段操作线方程,（1）精馏段操作线的作法,由：,当xnxD时，yn+1xD。,说明精馏线有一点其横坐标与纵坐标相等，这一点必然落在对角线上，可从对角线上查找。,由分离要求xD和经确定的回流比R可计算出截距xD/(R1)。,由一点加上截距在xy图上作出直线即为精馏操作线。,精馏段和提馏段操作线方程,（2）提馏段操作线的作法,由：,当xmxW时，ym+1xW。,说明提馏线也有一点其横坐标与纵坐标相等，这一点必然落在对角线上，可从对角线上查找。,由分离要求xW和经确定的再沸比R可计算出截距xW/(R1)。,由一点加上截距在xy图上作出直线即为提馏操作线。,精馏段和提馏段操作线方程,精馏段和提馏段操作线方程,由图可看出，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，且这种作图方法不能直接反映出进料热状况的影响。,故提馏段操作线通常按以下方法作出（两点式）,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。,两操作线的交点可由联解