化工原理下1.4 理论板计算(逐板、图解.ppt

1、1,1.5.4 理论板数的求法,逐板计算法 图解法 简捷法,2,1.逐板计算法,N = n + m 1 (包括塔釜),(对于泡点进料),3,不同形式冷凝器的区别,全凝器 泡点回流，回流液L与馏出液D的温度及组成都相等。 分凝器 泡点回流，回流液L与馏出液D的组成和温度都不相等，分凝器相当于一块理论板。 冷凝冷却器 冷液回流，回流液L外与馏出液D的组成相等，精馏段的内的液流量L大于L外。,4,为什么再沸器或分凝器相当于一块理论板？,因为离开分凝器（或再沸器）的气液两相的组成不相等，分凝器（或再沸器）起了分离作用；离开分凝器（或再沸器）的气液两相是平衡的。,采用分凝器有什么作用？,一是为了得到气相

2、产品（在生产流程中常作为下一个设备的气相进料）； 二是为了除去比塔顶产品沸点低的组分，此时塔顶产品就应是经分凝器后的液相产品。 此外，采用分凝器还可合理利用热能。,5,二、梯级图解法,梯级图解法又称麦克布蒂利法，简称MT法。,1）操作线的作法,2.图解法,精馏段操作线方程特点,直线：过点（xD,xD)、截踞xD/(R+1)的直线,提馏段操作线方程特点,直线：过点（xW,xW)、截踞WxW/(L-W ),8,xD,a,b,xW,c,d,精馏塔的操作线,g,9,提馏段操作线的截距数值很小，因此提馏段操作线不易准确作出，且这种作图法不能直接反映进料热状况的影响。,二、梯级图解法,10,q 线方程,精

3、馏段操作线方程 V y = Lx + D xD (1) 提馏段操作线方程 V y = L x - W xW (2),(2) - (1),( V- V ) y,= ( L- L) x - ( W xW + D xD),V =V + ( q 1 ) F L = L+ qF W xW + D xD F xF ( q 1 ) Fy = q Fx - F xF,q 线的意义 精馏段操作线与提馏段操作线的交点轨迹,q线方程,q线的作法,1、冷液进料 q1,2、泡点进料 q = 1,3、气液进料 1q0,4、露点进料 q = 0,5、过热蒸气 q0,当xF不变，q增大，则q线顺时针旋转。,提馏段操作线作图,

4、由精馏段操作线和q线的交点得提馏段操作线上的另一点。,13,操作线的作法,xD,a,b,xW,c,xF,e,截距,斜率,f,d,步骤: 1.画相平衡线 2.画操作线； 3.作 阶梯。,2.图解法（M-T法）,16,1.全回流和最少理论板层数,(1)全回流的概念,若上升至塔顶的蒸气经全凝器冷凝后，冷凝液全部回流到塔内，该回流方式称为全回流。,全回流,精馏的开工阶段。,一、全回流和最小回流比,全回流的应用,1.5.5 回流比的影响及其选择,17,操作线的斜率和截距分别为,全回流操作时不向塔内进料，也不从塔内取出产品，全塔无精馏段和提馏段之区分，两段的操作线合二为一 。,操作线与对角线重合，操作线方

5、程为,一、全回流和最小回流比,(2)最少理论板层数,一、全回流和最小回流比,xD,xW,xF,回流比与理论板层数的关系,R 越大 NT 越少,R1,R2,R3,19,回流比愈大，完成一定的分离任务所需的理论板层数愈少。当回流比为无限大，两操作线与对角线重合，此时，操作线距平衡线最远，气液两相间的传质推动力最大，因此所需理论板层数最少，以Nmin表示。,一、全回流和最小回流比,全回流的理论板数求法,1）图解法 在平衡线和对角线之间作阶梯。,2）芬斯克公式,芬斯克公式的使用范围: 1. 全回流 2. 全凝器 3.相对挥发度变化不大 计算精馏段的最少理论塔板数及加料板位置:,芬斯克公式,xD,xW,

6、xF,R1,R2,夹紧区,夹紧点,斜率,xq,yq,g,23,2. 最小回流比,一、全回流和最小回流比,24,(1)最小回流比的概念,对于一定分离任务，减小操作回流比，两操作线向平衡线靠近，所需理论板层数增多。当回流比减小到某一数值，两操作线的交点d落到平衡线上时，若在平衡线与操作线之间绘阶梯，将需要无穷多阶梯才能到达点d，相应的回流比即为最小回流比，以Rmin表示。,一、全回流和最小回流比,（2）求最小回流比的方法: 1） 作图法,对于非理想物系，xq,yq的确定有所不同,特殊平衡关系下的Rmin,27,非正常平衡曲线最小回流比的求法,一、全回流和最小回流比,2）解析法对于相对挥发度为常数的情况,思考,在设计精馏装置时，回流比的选择在哪些方面对设备费和操作费有什么影响？请具体分析。,3.适宜回流比,回流比与理论板数的关系,N,Nmin,Rmin,R,连续精馏装置的热量衡算,冷凝器（全凝）,连续精馏装置的热量衡算,再沸器,设计中回流比的选择对设备费和操作费的影响,前提：F、xF, , q ，xD, xW不变,适宜回流比的选择,统计表明，实际生产中的操作回流