化工原理：9-5-7 连续精馏装置的热量衡算与节能

1、第九章 蒸 馏 9.5.7 连续精馏装置的热量衡算与节能 一、连续精馏装置的热量衡算 二、精馏过程的节能途径 二、精馏过程的节能途径 1.减小操作回流比 R 能耗 RNT NP一定，需提高ET 示例 v 采用高性能新型塔板代替原有塔板，提高效率 v 采用高效塔填料代替原有塔板，提高效率 VnLn VnLn qq qq , , 、 、 2.降低塔釜操作温度 塔压降P 釜温tW能耗 v 采用高效塔填料代替原有塔板，降低塔压降 示例 二、精馏过程的节能途径 3.热泵精馏 将塔顶蒸汽绝热压缩升温，作为再沸器的热源， 将再沸器中的液体部分汽化，而压缩气体本身冷凝 成液体，经节流阀后一部分作为塔顶产品采出

2、，另 一部分作为塔顶回流液。 二、精馏过程的节能途径 热泵精馏技术 1.精馏塔；2.压缩机 3.再沸器；4.节流阀 二、精馏过程的节能途径 4.多效精馏 将几个精馏塔串联，操作压力依次降低，前一 精馏塔的塔顶蒸汽作为后一精馏塔的再沸器的加热 介质，故除两端精馏塔外，中间的精馏塔不需从外 界引入加热和冷却介质。 二、精馏过程的节能途径 多效精馏技术 p1 p2 p3 t1 t2 t3 二、精馏过程的节能途径 Fn q , Dn q , Fn q , Fn q , Dn q ,Dn q ,Wn q ,Wn q ,Wn q , 5.原料预热 将原料预热可回收精馏过程的热能，减少精馏 过程的能耗。原料

3、预热有两种流程： v 用塔顶蒸气预热原料 v 用塔釜采出液预热原料 二、精馏过程的节能途径 二、精馏过程的节能途径 原料预热回收精馏过程的热能 二、精馏过程的节能途径 原料预热回收精馏过程的热能 第九章 蒸 馏 9.5 两组分连续精馏的计算 9.6.1 间歇精馏概述 9.6 间歇精馏 一、间歇精馏的特点与操作方式 1.间歇精馏的特点 间歇精馏特点 v 非稳态操作过程 v 只有精馏段 v 操作灵活、适应性强 xD xW tD tW 一、间歇精馏的特点与操作方式 2.间歇精馏的操作方式 间歇精馏操作方式 v 馏出液组成恒定 v 回流比恒定 xD恒定R R 恒定 xD 间歇精馏适用场合 v 所分离的

4、原料是分批获得的 v 分离的原料多变 v 多组分混合物的分离 二、间歇精馏的应用场合 原料种类多变 原料组成多变 间歇精馏曲线形式 三、间歇精馏曲线 v 馏出液组成 精馏时间 v 塔顶温度 精馏时间 间歇精馏曲线作用 v 指导试车和生产 v 对精馏过程进行分析 比较项目 间歇精馏 连续精馏 塔数 1 n-1 塔径 大 小 流程 短 长 能耗 高 低 劳动强度 大 小 多组分（ n 个组分）混合物分离 四、间歇精馏与连续精馏的比较 第九章 蒸 馏 9.5 两组分连续精馏的计算 9.6.1 间歇精馏概述 9.6 间歇精馏 9.6.2 间歇精馏计算（自学） 一、恒 R 下间歇精馏的计算 1.确定理论

5、塔板层数 计算基准：初态 馏出液组成 xD1 釜液组成 xW1 (xF) 最小回流比 )( 1 minFq qq qD xx xy yx R 操作回流比 min )21 . 1 (RR 恒 R 下间歇精馏时理论板层数的确定 2.确定xD xW 的关系 因操作过 程中回流比不 变，各个瞬间 的操作线斜率 都相同，各操 作线为彼此平 行的直线。 恒R下间歇精馏时xD和xW的关系 一、恒 R 下间歇精馏的计算 3.物料衡算 恒回流比间歇精馏的物料衡算关系与简单蒸馏 的物料衡算关系类似。 F W x x W F xy dx n n ln F We e x x WD W W F xx dx n n ln

6、 一、恒 R 下间歇精馏的计算 简单蒸馏过程 物料衡算关系 恒 R 下间歇蒸馏 过程物料衡算关系 4.馏出液平均组成 xDm计算 WFD nnn WF WWFF Dm nn xnxn x WWFFD xnxnxn Dm 联立得 一、恒 R 下间歇精馏的计算 由 馏出液的 平均组成 5.每批精馏所需的时间 每批操作的汽化量 DV nRn) 1( 每批操作所需的时间 Vn V q n , 一、恒 R 下间歇精馏的计算 每批操 作的馏 出量 kmol 汽化速率 kmol/h 1.确定理论塔板层数 计算基准：终态 馏出液组成 xD 釜液组成 xWe 最小回流比)( minWeq qq qD xx xy

7、 yx R 操作回流比 min )21 . 1 (RR 二、恒 xD 下间歇精馏的计算 恒 xD 下间歇精馏时理论板层数的确定 2.确定xW和 R 的关系 若已知精 馏过程某一时 刻下釜液组成 xW1，对应的 R 可采用试差作 图的方法求得。 恒 xD下间歇精馏时R和xW的关系 二、恒 xD 下间歇精馏的计算 3.物料衡算 瞬间的回流比为 R d DV dnRdn) 1(则 二、恒 xD 下间歇精馏的计算 设时间内 溶液的汽化量为 d nV kmol 馏出液量为 d nD kmol WD WF FD xx xx nn 每批操作中任一瞬间前馏出液量 微分得 W WD DF FD dx xx xx ndn 2 )( )( 二、恒 xD 下间歇精馏的计算 对应釜液组成xW的汽化总量 W nx x WD FDFVV dx xx R xxndnn VF We 0 2 )( ) 1( )( 代入得 W WD DFFV dx xx R xxndn 2 )( ) 1( )( 二、恒 xD 下间歇精馏的计算 4.每批精馏所需的时间 Vn V q n , 二、恒 xD 下间歇精馏的计算 汽化速率 kmol/h 确定xW和 R 的关系 积分