化工原理下1-5简捷法、多侧线、塔高塔径

1、 精馏塔理论板层数除了可用前述的逐板计算法和图解法求算外，还可用简捷法计算。通常采用的简捷法为吉利兰关联图。吉利兰关联图1.5.6 简捷法求理论板层数 先按设计条件求出最小回流比Rmin，并选择操作回流比R。 计算全回流下的最少理论板层数Nmin。 利用吉利兰关联图，计算全塔理论板层数N。 用精馏段的最小理论板层数Nmin1代替全塔的 Nmin ，确定适宜的进料板位置。简捷法求理论板层数的步骤WDDWminm1lg11lgxxxxN由芬斯克方程式DFDFmin1m11lg11lgxxxxNm1DF= m1为精馏段平均相对挥发度 待分离的物系为水溶液。1)直接蒸汽加热应用背景及意义 省掉再沸器，

2、减少设备费。 水为难挥发组分。 提高加热蒸汽利用率，节约能耗，减少操作费。直接蒸汽加热的应用背景直接蒸汽加热的意义1.5.7 几种特殊情况下理论板层数的求法1.直接蒸汽加热5直接蒸汽加热 直接蒸汽加热精馏塔的精馏段操作线和 q 线与常规塔相同，但提馏段操作线方程应予修正。 2 2) )直接蒸汽加热理论板层数的计算直接蒸汽加热理论板层数的计算总物料衡算 WVVL0易挥发组分衡算 001WmmL xV yV yW x 对于塔内恒摩尔流动WLVV00mWxV 1W00mmWWyxxVV01myWmxx 当则提馏段操作线与横轴的交点坐标为 g (xW , 0) 提馏段操作线方程一、直接蒸汽加热 1Wm

3、yW x8xDabxWcxFefd12345直接蒸汽加热时理论板层数的图解法 在工业生产中，时常会遇到所分离的原料液组成不同或所需的产品组成不同，此种情况需要采用多侧线的精馏塔。多侧线进料多侧线出料多侧线的精馏塔2.多侧线的精馏塔1)多侧线进料 分离组分相同而浓度不同原料液，则应在不同塔板位置上设置相应进料口多侧线进料。 两股进料的精馏塔精馏段提馏段中间段总物料衡算 DLFV 1易挥发组分衡算11F1DssV yF xL xDxD1F11ssDxF xLyxVV操作线方程 二、多侧线的精馏塔 中间段11) 1(FqVV 11FqLL 各段间气、液负荷的关系 22FqLL 22 (1)VVqF1

4、111) 1() 1(FqDRFqRDVL 22112211) 1() 1() 1(FqFqDRFqFqRDVL二、多侧线的精馏塔 13两股进料的精馏塔最小回流比的确定由ab线斜率求Rmin1由ck线斜率求Rmin2选择较大者作为Rmin2)多侧线出料 为了获得不同规格的精馏产品，则可根据所要求的产品组成在塔的不同位置上开设侧线出料口多侧线出料。 有侧线采出的精馏塔精馏段提馏段中间段21DDLV 总物料衡算 易挥发组分衡算11D12D2ssV yL xD xD x操作线方程 1 D12D211212ssD xD xLyxLDDLDD中间段16有侧线采出精馏塔的操作线1.板式塔有效高度的计算 （

5、1）基本计算公式 pT(1)ZNH 板式塔有效高度是指安装塔板部分的高度，其计算方法是，先通过板效率将理论板层数换算为实际板层数，再选择合适的板间距计算板式塔的有效高度。 实际塔板层数塔板间距1.5.8 塔高和塔径的计算（2）塔板效率 塔板效率反映了实际塔板的气液两相传质的完善程度。 1）总板效率 TTp100%NEN 总板效率反映塔中各层塔板的平均效率，因此它是理论板层数的一个校正系数，其值恒小于1。 全塔效率 2）单板效率 单板效率又称默弗里（Murphree）效率，它是以混合物经过实际板的组成变化与经过理论板的组成变化之比来表示的。单板效率既可用气相组成表示，也可用液相组成表示，分别称为

6、气相单板效率和液相单板效率。 气相单板效率 1MV*1nnnnyyEyy液相单板效率 1ML*1nnnnxxExx单板效率分析1ntnt1nt1nyny1ny1nxnx1nx)(ny)(nx 3）点效率 点效率是指塔板上各点的局部效率。1OV*1nnyyEyy点效率分析1nynynx1nxxy)(y(3)填料塔有效高度的计算 基本计算公式 T()ZNHETP等板高度获取途径： 经验公式计算； 查有关填料手册； 实验测定。（1）基本计算公式s4VDu 精馏段与提馏段分别计算，相差不大取较大者作为塔径，相差较大采用变径塔。 计算塔径后应进行圆整。 精馏塔直径计算式提示2.塔径（2）蒸气体积流量的计

7、算 精馏段体积流量的计算 msV3 600VMVm1niiiMy M操作压力较低时，气相可视为理想气体混合物 0s022.43 600TpVVT p提馏段体积流量的计算 msV3 600V MVm1niiiMy M0s022.43 600T pVVT p操作压力较低时，气相可视为理想气体混合物 CVDLDLD()QVILIDI冷凝器的热量衡算kJ/h冷凝器的热负荷DLLDICQVVDILDI 以单位时间为基准，对冷凝器热量衡算（忽略热损失） 1.5.9 连续精馏装置的热量衡算和节能1.塔顶冷凝器热量衡算2.塔低再沸器热量衡算QLQLLVWWmB=VI +W-ILI,VLWLWLmIIQBVWL

8、WL即：=V(I -LI )+QBB1B2QWII)B加热介质用量：=（饱和蒸汽加热 BhQWr加热蒸汽的汽化热3.精馏过程的节能途径 1）减小操作回流比 RL、V能耗RNTNP一定，需提高ET 采用高性能新型塔板代替原有塔板，提高效率。 采用高效塔填料代替原有塔板，提高效率。LV、示例2）降低塔釜操作温度 塔压降P釜温tW能耗采用高效塔填料代替原有塔板，降低塔压降。示例3）热泵精馏 将塔顶蒸气绝热压缩升温，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，另一部分作为塔顶回流液。 热泵精馏技术1精馏塔 2压缩机3再沸器 4节流阀1D,P t气2K,P t液1H,P t液2K,P t气12DKHKPPtttt4）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气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。 多效精馏技术P1 P2 P3 t1 t2 t35）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。原料预热有两种流程： 用塔顶蒸气预热原料； 用塔釜采出液预热原料。33原料预热回收精馏过程的热能34原料预热回收精馏过程的热能351.5.10 精馏塔的操作和调节（自学） 物料平衡对精馏操作的影响和制约。 塔顶回流对精馏操作的影响和制约。