化工原理下13 精馏的物料衡算.ppt

1、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 = = V V1= V2= V3 = = V 2）恒摩尔溢流 L1 = L2= L3 = = L L1 = 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

2、轻组分物料衡算 F xF = D xD+ W xW 塔顶易挥发组分回收率 = D xD / (F xF) 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 F xF = D xD+ W xW 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

3、.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 = 86 MF=( 0.472+0.686) = 80.4 g/mol F = (5000 / 80.4) = 62.2 kmol/h,D =24.6 2 kmol / h W=37.62 kmol / 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 V yn+1=Lxn + D xD V=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y

4、n+1之间的关系。 L = R D V = 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V L外RD rm=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/h rm:回流液在泡点温度下的气化 潜热，kJ/kmo

5、l Cpm:回流液的平均比热，kJ/(kmolK) tb:回流液的泡点温度，OC tR: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 )50 kg / h = 150 kg / h M氯访

6、= 119.35 kg / kmol M四氯化碳 = 153.8kg / kmol Mm= (0.95119.35 + 0.05153.8) kg / kmol =121.1 kg / kmol V = (150kg/h) /( 121.1kg/kmol) = 1.24 kmol / h L（质）= RD = 2 50 kg / h = 100 kg / h L = 100 / 121.1 kmol / h = 0.826 kmol / 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100 kg/h; 根据恒摩尔流假设,每块塔板回流液的量应皆为0.826 kmol/h

7、;,3、提馏段物料衡算及操作线方程,L = V + W V = L - W V ym+1 = Lxm WxW,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 q1 VV LL+F 2）泡点进料 q = 1 V = V L = L +F 3）气液混合物进料（为液化率） 1q0 V V LL +F 4）露点进料 q = 0 V =V +F L = L 5）过热蒸气进料 q0 V V LL,L = L + q F V = V