化工分离第三章3

2023/9/29五、Fenske法求最少理论板数Nm

全回流时，所需理论板数最少D＝0、W＝0、F＝0常用于：（1）精馏塔的开工、调试阶段；（2）实验研究场合。2023/9/29全回流时，两操作线都与对角线重合y＝x

iin+1,n,（1）

又

（2）

123...n2023/9/29将（1）代入（2）得：（3）

∴对于第一块塔板：（4）

将第二块板代入（4）得：2023/9/29如此顺序下推，直推到塔釜Nm塔顶为全凝器时：………2023/9/29∴（包括再沸器）－

i

组分的分配比，即i

组分在馏出液中摩尔数与釜液中摩尔数之比2023/9/29若已知轻关键组分在塔顶回收率和重关键组分在塔釜回收率则∴2023/9/29塔顶为分凝器时：2023/9/29Note：（1）

平均相对挥发度通常取塔顶、进料和塔釜相对挥发度的几何平均值（2）l、h代表任意两组分，计算Nm通常利用关键组分（3）

精馏段：

2023/9/29解：，清晰分割法物料衡算HKCLKC为；为选=34WD10015015610010520020415-0.025D0.025D153（HK）0.05W35-0.05W352（LK）0551wdf组分例3—2：计算和物料分配mN05.0025.0,,==WlDhxx已知：1.

2.分离要求2023/9/29列方程；将D、W代入表中，完成物料衡算表（略）2.求最少理论板数îíì+==+-+100025.0)05.035(5WDDDWîíì==16.6284.37WD解出：2023/9/293.核实清晰分割的合理性核算式）（hmhiiiwdNfwa+=1有：核实式：代入上式）（）将（hmhiiwdNwda=\iiiwdf+=d）（iiiwfw+=1，看是否，核实对于WiixwLNK»0,2023/9/29核算式）（）（hmhiihmhiiwdNfwdNdaa+=12023/9/29不成立，须调整清晰分割假设对3C\5.调整

以前面结果为初值，进行试差结果：第二次与第一次相近635.0C3=d2023/9/29六、Gilliland

法计算理论板数N根据Rmin,R,Nmin及N之间的关系，由试验结果绘制成吉利兰图2023/9/29由Gilliland图可拟合出相应的Gilliland经验式，或：其中

2.ErbarandMaddox关联图：比Gilliand图精确，误差4.4%图3—132023/9/29七、适宜进料位置的确定2023/9/29例3—4分离烃类混合物

例3—1求出Rm=1.306；

例3—2求出Nm=6.805和物料衡算表

本题求N，进料位置解：1.求RR=1.25Rm=1.6342023/9/293.确定进料位置塔中实际板为18块2023/9/29Fenske

公式的推导中讲到

l，h

为任意两组分，∴∴八、不清晰分割物料衡算

2023/9/29为在一定回流比下仍利用上式，需做一假定

假定：在一定回流比操作时，各组分在塔内的分布与在全回流

操作时的分布基本一致，

这样就可用Fenske公式去反算

除关键组分以外的其它部分在塔顶、塔釜的浓度。2023/9/29对不清晰分割物料衡算：通常：F、xFi、

xDh、

xWl已知，求di，wi

(D、W及组成)若有C个组分，需求解di，wi

共2C个未知量C个(或HK的塔釜回收率）1个(或LK的塔顶回收率）1个C－2个2023/9/29解法：已知条件清晰分割xDi、

xWi塔顶、塔釜温度Fenske

公式NmP69例3－3

2023/9/29例3—3：计算解：选甲苯为LK，异丙苯为HK，二甲苯为中间关键组分。物料分配时要对二甲苯试差1.设（依据相对挥发度估计）其他组分按清晰分割法处理，初算结果如下表。已知：1.

2.分离要求2023/9/2949.07150.92910039.9240.074640C（HK）9110X0.14729.85330T（LK）02020Bwdf组分2023/9/292.

由初算结果核算1近似为0wwdxx；及是否，核算中间组分：核算LNH组分B：2023/9/2949.55450.44610039.9240.075740C（HK）9.4810.51910X0.14829.85230T（LK）02020Bwdf组分3.将代入，再次清晰分割法计算481.9519.0==xxwd，2023/9/294.

再次核算wdxx，核算中间组分：5.重复3的计算，完善物料衡算表2023/9/29在一精馏塔中分离苯(B)，甲苯(T)，二甲苯(X)和异丙苯(C)四元混合物。进料量200mol/h，进料组成zB=0.2,zT=0.3,zX=0.1,zc=0.4(mol)。塔顶采用全凝器，饱和液体回流。相对挥发度数据为：规定异丙苯在釜液中的回收率为99.8%，甲苯在馏出液中的回收率为99.5%。求最少理论板数和全回流操作下的组分分配。=2.25，=1.0，=0.33，=0.21。2023/9/29根据题意:甲苯(T)为轻关键组分，异丙苯(C)为重关键组分，则苯(B)为轻组分，二甲苯(X)为中间组分。以重关键组分计算相对挥发度。

2023/9/29由分离要求计算关键组分在塔顶釜的分配。2023/9/29由与求出非关键组分的分布苯：

=0，=2000.2=40Kmol/h2023/9/29二甲苯：+=2000.1=20求得=1.06，=18.940.19118.940.011.060.1二甲苯(X)1.0099.081.00100.9210.80679.840.0020.160.4异丙苯(C)0.0030.30.59259.70.3甲苯(T)000.396400.2苯(B)组分2023/9/29七、简捷法计算理论板数的步骤（1）根据工艺条件和工艺要求，找出一对关键组分；（2）计算塔顶、塔釜的组成；（3）根据组成计算相应的温度，求出平均挥发度；（4）用Fenske公式计算Nm

；（5）用Undemood法计算Rm，选R；（6）确定适宜进料板位置；（7）根据Rm、R、Nm，用Gilliland图求N。2023/9/29八、复杂精馏简单塔：只有一股进料，两股出料复杂塔：多股进料，多于两股出料目的：节省能量和减少塔数目复杂精馏流程：1、多股进料：指不同组成的物料进入不同的塔板位置目的：节省能量2、侧线采出：指从塔的中部采出一股或一股以上的物料目的：减少塔数目3、中间再沸器或中间冷凝器：目的：节省能量2023/9/29