化工原理第09章06

1、7 间歇精馏间歇精馏 操作方式灵活，适用于小批量处理操作方式灵活，适用于小批量处理 (若搞连续，没达到稳定就要熄火若搞连续，没达到稳定就要熄火)7.1过程特点过程特点非定态非定态 R一定，一定，xD不断下降，因釜中不断下降，因釜中x不断下降不断下降 xD一定，一定，R不断上升不断上升全塔均为精馏段，能耗比连续全塔均为精馏段，能耗比连续 精馏高精馏高 xxD一一对应一一对应 xR一一对应一一对应 初态，初态， 瞬时，瞬时， 终态终态釜中量釜中量 F G W釜中浓度釜中浓度 xF x xWR一定一定 xD初初 xD xD终终xD一定一定 R初初 R R终终能耗比较能耗比较 取取N=，xD保持不变保

2、持不变R连续连续 间歇间歇 , 间歇精馏能耗大间歇精馏能耗大R7.2 数学描述数学描述全过程：全过程：F = D + W FxF=DxD+WxW瞬间瞬间d时段内变化时段内变化 dD= - dG， xDdD= - d(Gx)=-Gdx-xdG (xD-x)dG=Gdx简单蒸馏：简单蒸馏：间歇精馏：间歇精馏： WfxxDWFxxdxGdGxxxD)1(1 ),(xRNfxD 7.3 设计计算设计计算xD恒定恒定,选择选择R变化范围，求：变化范围，求：N按最终态求按最终态求Rmin，取，取R终终为为Rmin的某一倍数，作图解出的某一倍数，作图解出N困难在于：操作时间困难在于：操作时间的确定，的确定，

3、 R对应关系的确定对应关系的确定 R, R恒定，选择适宜恒定，选择适宜R, 求：求：NV不变，不变，R不变，不变，较容易算较容易算原式积分原式积分 WFxxDxxdxFWln WxxFDxxdxWDfDexxxxFW7.4 两种方式能耗的比较两种方式能耗的比较xD恒定方式恒定方式, 塔顶产品没有不同浓度的混合，塔顶产品没有不同浓度的混合， 能耗较低能耗较低R恒定方式恒定方式,塔顶产品有不同浓度的混合，塔顶产品有不同浓度的混合， 能耗较高能耗较高8 特殊精馏特殊精馏 沸点沸点A、B与原溶液有足够的互溶度与原溶液有足够的互溶度.流程特点：加吸收段流程特点：加吸收段萃取精馏与恒沸精馏比较萃取精馏与恒

4、沸精馏比较共同点：均加入第三组分共同点：均加入第三组分S差别：差别：S可选范围可选范围:是否要求生成恒沸物是否要求生成恒沸物 经济性经济性:恒沸物从塔顶蒸出，潜热消耗大恒沸物从塔顶蒸出，潜热消耗大9 多组分精馏基础多组分精馏基础9.1 流程方案的选择流程方案的选择 n个组分精馏分离个组分精馏分离, 为获为获n个高纯度产品，个高纯度产品， 需要需要(n-1)个塔个塔, 塔多方案多塔多方案多如，如，A、B、C三组分三组分(其挥发度依次降低其挥发度依次降低)分离分离两种流程两种流程4组分组分3塔塔5流程流程5组分组分4塔塔14流程流程流程的选择：流程的选择： 经济上优化，设备费经济上优化，设备费+操

5、作费最少操作费最少 技术上可行，物性技术上可行，物性(如热敏性，聚合结焦倾向如热敏性，聚合结焦倾向)， 对产品纯度的要求对产品纯度的要求初选方案一般规则：初选方案一般规则：1按进料组分摩尔分率接近按进料组分摩尔分率接近0.5对对0.5进行分离；进行分离；2进料各组分摩尔分率相近且按挥发度排序两两进料各组分摩尔分率相近且按挥发度排序两两间相对挥发度相近时间相对挥发度相近时,可把组分逐一从塔顶取出；可把组分逐一从塔顶取出；3进料各组分按挥发度排序两两间相对挥发度差进料各组分按挥发度排序两两间相对挥发度差别较大时，可按相对挥发度递减的方向排流程；别较大时，可按相对挥发度递减的方向排流程；4进料各组分

6、摩尔分率差别较大时，按摩尔分率进料各组分摩尔分率差别较大时，按摩尔分率递减的方向排列流程；递减的方向排列流程；5产品纯度要求高的留在最后分离。产品纯度要求高的留在最后分离。具体：多方案作经济比较，决定合理的流程具体：多方案作经济比较，决定合理的流程如：如：5组分组分4塔塔14流程流程经上述原则筛选后，留经上述原则筛选后，留23个方案作进一步的计算个方案作进一步的计算9.2 精馏的关键组分和物料衡算精馏的关键组分和物料衡算关键组分关键组分多组分精馏多组分精馏(如如A,B,C,D)，塔顶只能规定一个组分含量塔顶只能规定一个组分含量塔底只能规定一个组分含量塔底只能规定一个组分含量其它组分含量由其它组

7、分含量由R、N、ij确定确定关键组分关键组分对多组分精馏分离起控制作用的对多组分精馏分离起控制作用的 两个组分两个组分挥发度大的挥发度大的 轻关键组分轻关键组分(l)挥发度小的挥发度小的 重关键组分重关键组分(h)关键组分与分离方案有关关键组分与分离方案有关比轻关键组分更易挥发的比轻关键组分更易挥发的轻组分轻组分比重关键组分更难挥发的比重关键组分更难挥发的重组分重组分全塔物料衡算全塔物料衡算总物料衡算总物料衡算 F=D+W i 组分组分 FxFi=DxDi+WxWi (i=1n-1)归一方程归一方程 xDi=1, xFi=1, xWi=1 通常通常, 进料进料F, xFi(i=1n-1)均已确

8、定均已确定如：如：已知：已知：xDh，xWl求：求： 及其它及其它xDi，xWi变量分析：变量分析：3n+3个变量个变量,n+3个式子个式子,已知已知n+2个个,缺缺n-2个个。非关键组分在塔顶、塔底？非关键组分在塔顶、塔底？FWFD,约束条件约束条件(R、N、ij)难以用简单方式表达难以用简单方式表达清晰分割法：清晰分割法：塔顶重组分含量为塔顶重组分含量为0，塔底轻组分含量为塔底轻组分含量为0 A、B、C(l) | D(h)、E塔顶塔顶 xDl， xDh 0塔底塔底 0 0 xWl， xWh条件：条件： lh较大，较大，xDh、xWl较低较低实质：给出实质：给出n-2个个0全回流近似法全回流

9、近似法由芬斯克方程由芬斯克方程得得或或直线关系直线关系条件：条件：ih全塔变化不大，全塔变化不大，R=实质：给出实质：给出n-2个个 值值ihDhWhWiDixxxxN loglogmin WhDhihWiDixxNxxlogloglogmin bkWDihii loglogiiWD9.3 理论板数的捷算法理论板数的捷算法Rmin的计算的计算 精确计算多组分的精确计算多组分的Rmin非常繁硕，常用恩德伍非常繁硕，常用恩德伍德式近似计算德式近似计算假定：假定：恒摩尔流恒摩尔流； ihih全塔变化不大全塔变化不大由由 , , 求出求出值值选取选取R=(1.22)Rmin11min niijDiijxR ijFiijxq1hjlj 最少理论板数最少理论板数的的计算计算 用芬斯克方程计算用芬斯克方程计算将多组分分离看作轻、重关键组分之间的分离将多组分分离看作轻、重关键组分之间的分离由由 查吉利兰图，得查吉利兰图，得再算出所需理论板数再算出所需理论板数N由由 算精馏段最少