化工分离过程第7讲32多组分精馏过程分析.ppt

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1、化工分离过程ChemicalSeparationProcesses第三章多组分多级分离过程分析与简捷计算第三章多组分多级分离过程分析与简捷计算2第三章多组分多级分离过程分析与简捷计算多组分精馏：组分数c>2求解的变量数目较多——变量分析塔内分布复杂——过程分析计算简捷法：芬斯克—恩德伍德—吉利兰法（FUG）萃取精馏简化法共沸精馏图解法吸收因子法逆流萃取集团法逐板法：严格计算法（第四章内容）3第三章多组分多级分离过程分析与简捷计算3.1设计变量3.2多组分精馏过程（普通精馏）3.2.1多组分精馏过程分析3.2.2最小回流比3.2.3最少理论塔板数和组分

2、分配3.2.4实际回流比和理论板数3.3萃取精馏和共沸精馏（特殊精馏）3.4吸收和蒸出（解吸）过程3.5萃取过程√√43.2.1多组分精馏过程分析简单蒸馏以及二组分精馏的原理图关键组分(KeyComponents)清晰分割多组分精馏过程的复杂性二组分精馏实例：苯－甲苯三组分精馏实例：苯(LK)－甲苯(HK)－异丙苯四组分精馏实例：苯－甲苯(LK)－二甲苯(HK)-异丙苯多组分精馏与二组分精馏在浓度分布上的区别53.2.1多组分精馏过程分析简单蒸馏只能把双液组分系统中的A和B粗略分开。1在A和B的T-x图上，纯A的沸点高于纯B的沸点。3一次简单蒸馏，馏

3、出物中B含量会显著增加，剩余液体中A组分会增多。2则蒸馏时汽相中B组分的含量较高，液相中A组分的含量较高。63.2.1多组分精馏过程分析简单蒸馏的T-x-y图1混合物起始组成为x12加热到温度为T13对应汽相组成为y14温度升高到T25对应液相组成为x2汽相组成为y2一次简单蒸馏接收在T1到T2间的馏出物，馏出物组成从y1到y2，剩余物组成为x2。73.2.1多组分精馏过程分析精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是低沸点组分，高沸点组分则留在塔底。83.2.1多组分精馏过程分析二组分精馏原理图

4、1从塔的中间O点进料；2组分B的液、汽相组成分别为x3和y3；5越往塔底温度越高，含高沸点物质递增。4越往塔顶温度越低，含低沸点物质递增；3每层塔板都经历部分汽化和部分冷凝过程；93.2.1多组分精馏过程分析关键组分(KeyComponents)精馏装置的设计变量:可调设计变量=串级数(2)+分配器(1)+侧线采出(0)+传热单元(2)=5(无论有多少个组分)已指定可调设计变量:1进料位置2回流比3全凝器饱和液体回流或冷凝器的传热面积或馏出液温度剩余的两个可调设计变量：一般用来指定某个组分在馏出液中的浓度和另外一个组分在釜液中的浓度。103.2.1多

5、组分精馏过程分析对于多组分精馏，待定的可调设计变量数仍是2，所以只能指定两个组分的浓度，通常，把由设计者指定分离要求的这2个组分称为关键组分。其中相对易挥发的组分称为轻关键组分（LK）相对不易挥发的组分称为重关键组分（HK）设αih为非关键组分i对HK的相对挥发度。113.2.1多组分精馏过程分析多组分精馏物系组成轻非关键组分（LNK），轻组分轻关键组分（LK）中间组分重关键组分（HK）重非关键组分（HNK），重组分挥发性降低123.2.1多组分精馏过程分析关键组分的特点LK和HK形成分离界限，且αlh越小，分离越难。1精馏塔的任务：使LK尽量多地进

6、入馏出液，要严格控制其在釜液中的量；使HK尽量多地进入釜液，要严格控制其在馏出液中的量。只有无LNK，且αlh较大，塔顶可采出近于纯LK；只有无HNK，且αlh较大，塔釜可采出近于纯HK。133.2.1多组分精馏过程分析注意：同一组分规定了一端回收率，另一端的量已确定。不能重复！◆指定回收率◆指定控制量关键组分的指定方法143.2.1多组分精馏过程分析由工艺要求决定例：ABCD（按挥发度依次减少排列）混合物分离工艺要求按AB与CD分开：则：B为LK；C为HK工艺要求先分出A：则：A为LK；B为HK关键组分的指定原则153.2.1多组分精馏过程分析清晰

7、分割馏出液中除了重关键组分(HK)之外，没有其它重组分；釜液中除了轻关键组分(LK)之外，没有其它轻组分。那么，根据组分是否在精馏塔的两端都出现，可分为分配组分和非分配组分。例：A、B、C、D挥发性逐渐减小，精馏工艺要求按AB与CD分开。则：B为LK；C为HK；A为LNK；D为HNK。ABCDBCDABCB和C在塔顶和塔釜均出现，为分配组分；A和D仅在塔顶或塔釜出现，为非分配组分。163.2.1多组分精馏过程分析对于二组分精馏，设计变量被确定后，可从任一端出发，作逐板计算，无需试差。对于多组分精馏，由于不能指定全部组成，所以需先假设一端的组成，再通过

8、反复试差求解。下面通过实例分别对二组分精馏和多组分精馏过程分析进行比较。173.2.1多组分精馏过程分析图3