化工原理下1.4 理论板计算(逐板、图解ppt课件

1.5.4理论板数的求法,逐板计算法图解法简捷法,1,1.逐板计算法,N=n+m1(包括塔釜),(对于泡点进料),2,不同形式冷凝器的区别,全凝器泡点回流，回流液L与馏出液D的温度及组成都相等。分凝器泡点回流，回流液L与馏出液D的组成和温度都不相等，分凝器相当于一块理论板。冷凝冷却器冷液回流，回流液L外与馏出液D的组成相等，精馏段的内的液流量L大于L外。,3,为什么再沸器或分凝器相当于一块理论板？,因为离开分凝器（或再沸器）的气液两相的组成不相等，分凝器（或再沸器）起了分离作用；离开分凝器（或再沸器）的气液两相是平衡的。,采用分凝器有什么作用？,一是为了得到气相产品（在生产流程中常作为下一个设备的气相进料）；二是为了除去比塔顶产品沸点低的组分，此时塔顶产品就应是经分凝器后的液相产品。此外，采用分凝器还可合理利用热能。,4,二、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,2.图解法,5,精馏段操作线方程特点,直线：过点（xD,xD)、截踞xD/(R+1)的直线,6,提馏段操作线方程特点,直线：过点（xW,xW)、截踞WxW/(L-W),7,xD,a,b,xW,c,d,精馏塔的操作线,g,8,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。,二、梯级图解法,9,q线方程,精馏段操作线方程Vy=Lx+DxD(1)提馏段操作线方程Vy=Lx-WxW(2),(2)-(1),(V-V)y,=(L-L)x-(WxW+DxD),V=V+(q1)FL=L+qFWxW+DxDFxF(q1)Fy=qFx-FxF,q线的意义精馏段操作线与提馏段操作线的交点轨迹,q线方程,10,q线的作法,1、冷液进料q1,2、泡点进料q=1,3、气液进料1q0,4、露点进料q=0,5、过热蒸气q0,当xF不变，q增大，则q线顺时针旋转。,11,提馏段操作线作图,由精馏段操作线和q线的交点得提馏段操作线上的另一点。,12,操作线的作法,xD,a,b,xW,c,xF,e,截距,斜率,f,d,13,步骤:1.画相平衡线2.画操作线；3.作阶梯。,2.图解法（M-T法）,14,15,1.全回流和最少理论板层数,(1)全回流的概念,若上升至塔顶的蒸气经全凝器冷凝后，冷凝液全部回流到塔内，该回流方式称为全回流。,全回流,精馏的开工阶段。,一、全回流和最小回流比,全回流的应用,1.5.5回流比的影响及其选择,16,操作线的斜率和截距分别为,全回流操作时不向塔内进料，也不从塔内取出产品，全塔无精馏段和提馏段之区分，两段的操作线合二为一。,操作线与对角线重合，操作线方程为,一、全回流和最小回流比,17,(2)最少理论板层数,一、全回流和最小回流比,xD,xW,xF,回流比与理论板层数的关系,R越大NT越少,R1,R2,R3,18,回流比愈大，完成一定的分离任务所需的理论板层数愈少。当回流比为无限大，两操作线与对角线重合，此时，操作线距平衡线最远，气液两相间的传质推动力最大，因此所需理论板层数最少，以Nmin表示。,一、全回流和最小回流比,19,全回流的理论板数求法,1）图解法在平衡线和对角线之间作阶梯。,2）芬斯克公式,20,21,芬斯克公式的使用范围:1.全回流2.全凝器3.相对挥发度变化不大计算精馏段的最少理论塔板数及加料板位置:,芬斯克公式,22,xD,xW,xF,R1,R2,夹紧区,夹紧点,斜率,xq,yq,g,2.最小回流比,一、全回流和最小回流比,23,(1)最小回流比的概念,对于一定分离任务，减小操作回流比，两操作线向平衡线靠近，所需理论板层数增多。当回流比减小到某一数值，两操作线的交点d落到平衡线上时，若在平衡线与操作线之间绘阶梯，将需要无穷多阶梯才能到达点d，相应的回流比即为最小回流比，以Rmin表示。,一、全回流和最小回流比,24,（2）求最小回流比的方法:1）作图法,对于非理想物系，xq,yq的确定有所不同,25,特殊平衡关系下的Rmin,26,非正常平衡曲线最小回流比的求法,一、全回流和最小回流比,27,2）解析法对于相对挥发度为常数的情况,28,思考,在设计精馏装置时，回流比的选择在哪些方面对设备费和操作费有什么影响？请具体分析。,3.适宜回流比,29,回流比与理论板数的关系,N,Nmin,Rmin,R,30,连续精馏装置的热量衡算,冷凝器（全凝）,31,连续精馏装置的热量衡算,再沸器,32,设计中回流比的选择对设备费和操作费的影响,前提：F、xF,q，xD,xW不变,33,适宜回流比的选择,统计表明，实际生产中的操作回流