化工原理下1-3 精馏的物料衡算ppt课件

1.全塔物料衡算2.精馏段物料衡算3.提馏段物料衡算4.加料板物料衡算,双组分连续精馏塔的物料衡算,1.5双组分连续精馏计算,1.理论板的概念,理论板：离开塔板的蒸气和液体呈平衡的塔板。,1.5.1理论板的概念及恒摩尔流假定,2.恒摩尔流假设,1）恒摩尔气化V1=V2=V3=VV1=V2=V3=V2）恒摩尔溢流L1=L2=L3=LL1=L2=L3=L,加料板,1、各组分的摩尔潜热相同;2、因温度不同,气液接触交换的显热可忽略;3、保温良好。,恒摩尔流假设的条件,1.全塔物料衡算,全塔物料衡算:F=D+W全塔轻组分物料衡算FxF=DxD+WxW塔顶易挥发组分回收率=DxD/(FxF)塔釜难挥发组分回收率,1.5.2物料衡算和操作线方程,思考,为什么不再对重组分进行物料衡算？答：由于xB=1-xA，并不是独立的，对重组分物料衡算所得的方程：F(1-xF)=D(1-xD)+W(1-xW)可由F=D+W与FxF=DxD+WxW相减得出,课本例4P18,质量分率化为摩尔分率摩尔分率化为质量分率XG表示轻组分的质量分率,例题1:将5000kg/h含正戊烷0.4(摩尔分率)的正戊烷正己烷混合液在连续精馏塔内分离,馏出液含正戊烷0.98,釜液含正戊烷不高于0.03,求馏出液、釜液的流量及塔顶易挥发组分的回收率。,解：正戊烷M=72正己烷M=86MF=(0.472+0.686)=80.4g/molF=(5000/80.4)=62.2kmol/h,D=24.62kmol/hW=37.62kmol/h,2.精馏段物料衡算及操作线方程,精馏段总物料衡算V=L+D精馏段轻组分物料衡算Vyn+1=Lxn+DxDV=L+D,*精馏段操作线方程的意义：在一定的操作条件下，从任一塔板（n）向下流的液体组成xn与相邻的下一块塔板（n+1）上升蒸汽组成yn+1之间的关系。L=RDV=L+D=（R+1）D,思考,1）精馏线的推导所用到的前提条件是什么？答：恒摩尔流假设；稳态操作；无化学反应；（与气液是否达到平衡无关！）,思考,2）精馏线的推导进一步用到的前提条件是什么？答：泡点回流（使塔内的回流L内与塔外液相回流相等，即L内L外，如果没有特别说明，L一般指的是外回流，而精馏线方程中的L应按内回流算。）,补充：冷液回流时的精馏线,L内L外V外VL外RDrm=L外Cpm(tb-tR)L外:塔外的液相回流量,kmol/h:被冷凝下来的流量,kmol/hrm:回流液在泡点温度下的气化潜热，kJ/kmolCpm:回流液的平均比热，kJ/(kmolK)tb:回流液的泡点温度，OCtR:冷回流液的温度，OC,例:氯仿和四氯化碳的混合液在连续精馏塔内分离，要求馏出液氯仿浓度为0.95(摩尔分率)，流量为50kg/h，顶为全凝器，平均相对挥发度为1.6，回流比为2。求:(1)由上向下数第一块理论塔板下降的液体组成;(2)第二块理论塔板上升蒸气组成。(3)精馏段各板上升蒸气量及下降的液体量;,例题2,解：,(2),(1)y1=xD=0.95,（3）V（质）=(R+1)D(质）=(2+1)50kg/h=150kg/hM氯访=119.35kg/kmolM四氯化碳=153.8kg/kmolMm=(0.95119.35+0.05153.8)kg/kmol=121.1kg/kmolV=(150kg/h)/(121.1kg/kmol)=1.24kmol/hL（质）=RD=250kg/h=100kg/hL=100/121.1kmol/h=0.826kmol/h,问题:下面说法是否正确?根据恒摩尔流假设,每块塔板回流液的量应皆为100kg/h;根据恒摩尔流假设,每块塔板回流液的量应皆为0.826kmol/h;,3、提馏段物料衡算及操作线方程,L=V+WV=L-WVym+1=LxmWxW,1.5.3进料热状况的影响,1.五种热状况,1）冷液进料;2）泡点进料（饱和液体进料）;3）气液混合物进料;4）露点进料（饱和气体进料）;5）过热蒸气进料;,进料板物料衡算,进料板热量衡算,2.进料热状况参数q定义和计算,进料热状况参数q的意义,进料热状况参数q的应用,1）温度低于泡点的冷液体,2）饱和液体,3）气液混合液,4）饱和蒸气,5）过热蒸气,进料热状况对塔内气、液流量的影响,q值对V与V、L与L之间关系的影响,1）冷液进料q1VVLL+F2）泡点进料q=1V=VL=L+F3）气液混合物进料（为液化率）1q0VVLL+F4）露点进料q=0V=V+FL=L5）过热蒸气进料q0VVLL,L=L+qFV=V