4.5双组分精馏的设计计算.ppt

1、4.5 双组分精馏的设计计算,4.5.1理论塔板数的计算,4.5.2回流比的影响与选择,4.5.1理论塔板数的计算,1.逐板计算法,xnyn符合平衡关系； yn +1 xn符合操作关系。,塔顶设全凝器，泡点回流。,塔顶全凝器,精馏段（m-1）块板，第m块为加料板。,精馏段：,d,m,提馏段：,由于再沸器相当于一块理论板，因此应当扣除，于是提馏段有（n-1）块板,2. 图解法,图6-13 理论板数图解法示意图,（2）画精馏段操作线 （3）画提馏段操作线,（4）画直角梯级 从a点开始，在精馏段操作线与平衡线之间作水平线及垂直线，当梯级跨过d点时，则改在提馏段操作线与平衡线之间作直角梯级，直至梯级的

2、水平线达到或跨过b点为止。其中过d点的梯级为加料板，最后一个梯级为再沸器,d,xf,例 1（求理论板数） 在一常压连续精馏塔内分离苯-甲苯混合物，已知进料液流量为80kmol/h，料液中苯含量40%（摩尔分率，下同），泡点进料，塔顶流出液含苯90%，要求苯回收率不低于90%，塔顶为全凝器，泡点回流，回流比取2，在操作条件下，物系的相对挥发度为2.47。 求：分别用逐板计算法和图解法计算所需的理论板数。,3 理论版的增浓度,1,1,2,2,3,3,结论：操作线越远离相平衡线( )，理论板的增浓度越 大，所需NT越小。,xD, xF , xw, q不变，R增大 因xF ，q不变：q线不变； 由图可

3、知： 提留段操作线也远离相平衡线，理论板增浓度增大，所以NT减小。,4.5.2 回流比的选择,1. 回流比对精馏操作的影响,最小回流比：对于一定的分离任务，所需理论板为无穷多时所对应的回流比。,3. 最小回流比,e,时，,e点称为挟点,特点：,（ ）,斜率法:,求Rmin的方法：,xe , ye的求法：,x=xe y=ye,在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，已知XF=0.4（摩尔分率、下同），XD=0.97, Xw=0.04 相对挥发度=2.47。 试分别求以下三种进料方式下的最小回流比。 （1）冷液进料q=1.387（2）泡点进料（3）饱和蒸汽进料,例2 (求最小回流比）,4. 适宜回流

4、比,适宜回流比：,蒸馏章小结,思考题 在图解法求理论板数的y-x图上，直角梯级与平衡线的交点、直角梯级与操作线的交点各表示什么意思?直角梯级的水平线与垂直线各表示什么意思?对于一块实际塔板，汽相增浓程度和液相降浓程度如何表示? 什么叫全回流和最小理论板数?全回流时回流比和操作线方程是怎样的?全回流应用于何种场合?如何计算全回流时的最少理论板数？某塔全回流时，xn=0.3,若=3，则yn+1=? 选择适宜回流比的依据是什么？设备费和操作费分别包括哪些费用?经验上如何选取适宜回流比? 对于精镏塔的设计问题，在进料热状况和分离要求一定的条件下，回流比增大或减小，所需理论板数如何变化?,例3： 用一连

5、续精馏塔分离苯-甲苯混合溶液，原料液中含苯0 .40，塔顶馏出液中含苯0.95（以上均为摩尔分率），原料液为汽、液混合进料，其中蒸汽占1/3（摩尔数比），苯-甲苯的平均相对挥发度为2.5，回流比为最小回流比的2倍，试求： 最小回流比； 若塔顶采用全凝器，求从塔顶往下数第二块理论板下降的液体组成。,补充题1,在一两组分连续精馏塔中，进入精馏段中某层理论板n的气相组成yn1为0.75，从该板流出的液相组成xn为0.65（均为摩尔分数），塔内气液比V/L=2，物系的相对挥发度 为2.5，求： （1）从该板上升的蒸气组成yn； （2）流入该板的液相组成xn1； （3）回流比R。,补充2 在连续精馏塔中

6、分离某两组分混合物。已知原料液流量为100kmol/h，组成为0.5（易挥发组分摩尔分数，下同），饱和蒸气进料；馏出液组成为0.98，回流比R为2.6，若要求易挥发组分回收率为96，求： （1）馏出液的摩尔流量D；（2）提馏段操作线方程。,补充3： 某连续操作精馏塔，分离苯甲苯混和液，原料中含苯45，馏出液中含苯95，残液中含甲苯95（以上均为摩尔分数）。塔顶全凝器每小时全凝28000kg蒸汽，液体在泡点下回流。提馏段回流液量为470kmol/h，原料液于泡点进料。求： （1）釜残液和馏出液的流量（W和D）； （2）回流比R,补充4： 在某两组分连续精馏塔中，已知原料液流量为788kmol/h，泡点进料；馏出液组成为0.95（易挥发组分摩尔分数，下同），釜残液组成为0.03；回流比R为3，塔顶回流液量为540kmol/h。求：（1）精馏段操作线方程； （2）提馏段操作线方程及提馏段回流液量L,补充5： 有一相对挥发度平均值为3的两组分理想溶液，在泡点温度下进入连续精馏塔。进料组成为0.6（摩尔分数，下同），馏出液组成为0.9；回流比为1.5，全塔效率为0.5。 求：用逐板计算法求精馏段所需要的理论板数NT；,补充6：,在一常压连续精馏塔中，分离某两组分理想溶液。原料液组成为0