液体精馏操作-精馏塔塔板数的确定（化工单元操作课件）

项目四液体精馏操作任务六精馏塔塔板数的确定一、理论塔板1、定义：

自该塔板上升的蒸汽与下降的液体经过充分接触，气液两相离开塔板时达平衡状态的塔板，称为理论塔板，又称平衡塔板。有利于精馏过程的分析计算2、应用：

用作衡量实际塔板分离效率的依据和标准。

（先求出理论板数，用塔板效率进行纠正，求得实际塔板层数。）已知:确定完成分离任务所需的理论塔板数。计算方法：（1）逐板计算法；（2）图解法。(1)逐板计算法条件：①塔顶蒸气在冷凝器中全部冷凝；②泡点回流。………………..

二、理论塔板数求算方法操作线方程改为提馏段操作线方程。直到则n为所需的理论板数。xD=y1x1y2→x2y3→x3

平衡操作………..注意：

塔底再沸器相当于一块理论板，故塔内理论板数为N－1。

应注明N＝？（包括或不包括釜）；（2）图解法①作平衡线；

③由D(xD,xD)和b=xD/(R+1)作精馏段操作线；④由F(zF,zF)点和K=q/(q-1)作q线；②由xD、zF、xW作垂线与对角线交于D、F、W点;⑤由交点Q(xq,yq)和W(xW,xW)作提馏段操作线；⑥由D点开始,在平衡线与操作线之间画梯级求N。图解法

图解法（4）画提馏段的操作线

从x=xW处引垂线与对角线交于W点（xw，xw），连接QW，即得提馏段的操作线。（5）画直角梯级

从D点开始，在精馏段操作线与平衡线之间画直角梯级。当梯级越过两操作线交点Q时，改在提馏段操作线与平衡线之间画直角梯级，直到梯级跨过W点为止。

所画的每一个直角梯级代表一块理论塔板，如图所示，梯级总数为7，表示共需7块理论板。

第4梯级跨过两操作线的交点Q，即第4块板为进料板，精馏段理论塔板数为3，提馏段的理论塔板数为3。（再沸器相当于最后一块理论板）二、理论塔板数求算方法图解法例：苯和甲苯的y-x相图如图所示，若将含苯为0.4的饱和液体分离为含苯为0.95的馏出液，含苯为0.1（均为摩尔分数）的残液，回流比为2，求所需的理论塔板数和理论进料板的位置。例：在某一液体混合物的分离系统中，已知有关的数值如下所示：xF=0.24，xD=0.95，xw=0.05，q=1，R=3，试画出其操作线。三、全塔效率实际塔板的分离效率比理论塔板差，所需要的实际板数比理论板多。1.塔板效率（1）单板效率

气液相经一层实际塔板前后组成变化与经一层理论板前后组成变化值的比值。

物理意义：反映该层塔板的传质效果（各层塔板不同）（2）全塔效率

反映塔中各层塔板的平均效率，用ET表示，ET<1。三、全塔效率2.实际塔板数（NP）理论板层数→塔板效率纠正→实际塔板数

（1）

图解方法的优点

避免了繁琐的计算，形象直观，便于理解和分析实际问题。（2）进料热状态参数q的影响

q

↑

，Q点右移，提馏段操作线与平衡线距离↑，提馏段各塔板分离能力↑，N

↓。⑤影响N的因素分析N决定于操作线：xD，xW，R，zF，q，实际生产中的进料热状态参数由前一工序决定。平衡线：物系，T，P→（α）xD↑，xW↓分离要求提高，则N↑

进料位置和回流比的选择（1）进料位置的讨论（a）进料位置确定原则：两操作线交点Q所在梯级。（b）Q点为最优进料位置的分析上移或下移均对分离不利，导致N

增加。提前进料:滞后进料:（d）进料位置对分离的影响另一方面：→操作费↑同时，再沸器和冷凝器设备费↑，且因塔径↑塔设备费↑。故研究R是一个保证技术要求和保证经济效益的问题。应确定一适宜的回流比。①全回流与最少理论板数概念：R=∞，qnD=0称为全回流。此时qnW=qnD=qnF=0特征：①

操作线与对角线重合，yn+1=xn；②塔板分离能力最大；③完成分离任务所需N称为最少理论塔板数，Nmin；应用:

开工、科研、设计。

最小理论板数的确定:图解法、逐板计算法。a）图解法在平衡线与对角线之间画梯级，直至xn≤xw为止。②最小回流比a）定义

回流比减小，两操作线同时向平衡线靠近，所需理论板数增加；

继续减小至交点Q移至平衡线上时（点Ｅ），则所需的理论板数无穷多；

对应的回流比称为最小回流比

Rmin。b）计算：设Ｅ（xe,ye)则也可由精馏段操作线在y轴上的截距yC确定。③适宜回流比（4）塔顶设部分冷凝器

①目的节省高品位冷剂。②分凝器相当于一块理论板塔内总理论板数则等于（N－2）块理论板。实际塔板数及塔板效率

(1)实际塔板数注意：N为塔内理论塔板数（不包括塔釜），

实际板数要取整。(2)塔板效率①总板效率ET意义：反映了整个塔分离的综合性能，即为达到某一分离要求，理论上所需塔板数和实际需要塔板数之间的