项目五 溶液蒸馏6(课件）-《化工单元操作》同步教学（化学工业出版)

项目五 溶液蒸馏 计算类型： 操作型计算、设计型计算。 计算依据： ▲ 物料衡算； ▲ 热量衡算； ▲ 相平衡关系； ▲ 归一方程。 精馏过程的描述 qnF, zF qnW, xW qnD, xD 精馏塔 连续精馏过程计算 全塔物料衡算 图6-10 精馏塔的物料衡算 馏出液的采出率 釜残液的采出率 操作线方程 精馏段操作线方程 —— 回流比 —— 精馏段操作方程 说明：该方程表示了精馏段相邻两塔板下降液体组成（第n块板）和上升蒸汽组成（第n+1块板）之间的关系，即任一塔截面汽、液两相组成之间的关系。 q nL n-1,x n-1 qnVn ,yn qnVn+1 ,yn+1 q nL n,x n n 提馏段操作线方程 五种进料热状态 a）过冷液体 b）饱和液体 c）气、液混合物 d）饱和蒸气 e）过热蒸气 进料热状态对塔内气、液流量的影响 说明： ① R 增加 ,R增加, 操作费增加。 ② 若物流qnD、qnW带出热流量与qnF带入热量相差不大时，则有： ③ 一般情况下，再沸器加入塔内的热量近似等于冷凝器从塔顶 移出的热量。 ④ 全塔热量衡算 不计热损失，则有： 进料热状态对精馏操作的影响 联立求解两方程，得到其交点的轨迹方程为： —— q 线方程 q 一定时，过点（zF，zF）斜率为q/（q-1）的直线。 q 线方程与图示 意义：一定的进料状态下，操 作回流比改变时，两操 作线交点的轨迹方程。 可见： q 的值不影响精馏段操作线， 但对提馏段操作线有影响。 不同进料热状态时的q线和对提馏段操作线的影响 说明：① q↓，提馏段操作线斜率增大。 ② 提馏段操作线与进料量F无关。 提馏段操作线方程经变换，与xD，xW，zF，q，R有关。 注意q的两个特殊值： 饱和液体进料：q=1 饱和蒸汽进料：q=0 q=1 q>1 0<q<1 q=0 q<0 zF xD xW 理论塔板数的计算 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。 ………………………………..　　　　 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= y1 x1 y2 → x2 y3 → x3 平衡 操作 ……….. ① 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 N精＝ NF －1； N提＝ N － N精； ③ 应该清楚每一步计算和塔板情况的对应关系； 注意： （2）图解法 ① 作平衡曲线； 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。 计算示例 ③ 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。 ④ 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 $$