大学课件-化工原理-蒸馏-4.ppt

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1、6.5.3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设计型计算：方法：（1）逐板计算法(2)图解法１、逐板计算法（Lewis-Sorelmethod）条件：（１）塔顶蒸气在冷凝器中全部冷凝；（２）泡点回流N=1:y1(=xD)→→→→→→x1N=2：y2→→→→→→x2N=m：ym→→→→→→xm(进料板)N=m+1：ym+1→→→→→xm+1N=n：yn→→→→→→xn平衡关系提馏段方程提馏段方程精馏段方程精馏段方程…………（1）进料板：xmxF第m块板是进料板NF进料板以上-精馏段N精＝N

2、F－1进料板以下-提馏段进料板-提馏段的第一块板（2）xnxwNT=n为所需的理论板数（3）塔底再沸器相当于一块理论板，故塔内理论板数为(n－1)（1）塔底再沸器相当于一块理论板，故塔内理论板数为n-1；（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：Input:qnF,zF,q,R,xD,xWqnD,qnW,xq,yqy1=xD,j=1平衡关系求,xjx(j)

3、T,qnD,qnW结束Y（2）图解法步骤（Mccake-Thiela-method）：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)点和斜率（q/(q-1)）作q线；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；②由xD,ZF,xW,作垂线与对角线交于D,F,W点;xDzFQDWxWN=9(包含釜)汽、液通过任一理论塔板时组成的变化bynxn-1cbcyn+1xn第n-1板第n板ncbxnxn-1yn+

4、1yn水平线长度:通过第n板液相组成变化垂线长度:通过第n板气相组成变化bynxn-1cbcyn+1xnn-1n（3）影响N的因素分析N决定于{平衡线位置：物系，T，P→（）操作线位置：xD，xW，R，ZF，qR：R↑斜率精↑,截距精↓操作线与平衡线距离↑各塔板分离能力↑N↓q=1q>10

5、ZF：操作型问题。1.0实际进料热状态由前一工序决定。R↑,N↓;R↓,N↑q↑,N↓;q↓,N↑分离要求提高，N↑选择R，需要综合设备费，操作费。故不宜对分离过程提过高要求。6.5.4进料位置和回流比的选择进料位置（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。（c）关于进料位置的允许范围（２）进料位置的选择（３）最佳进料位置Q点Qpm0xy1.01.0（4）关于进料位置的允许范围结论：对于连续精馏操作，进料位置在Ｐ点与

6、Ｍ点之间，最优进料位置应使理论板数最少。尽管在Ｐ点与Ｍ点之间进料均能进行操作，但最佳进料位置应该是两条操作线的交点。回流比的选择设计型问题：R↑N↓塔的设备费↓R↑qnL=RqnD↑qnV=qnL+qnD↑q'nV=qnV+(q-1)qnF↑R↑,C↑GR↑,GC↑操作费↑再沸器和冷凝器的设备费↑塔径↑设备费↑研究R是一个保证技术要求和保证经济效益的问题。应确定一适宜的回流比。Rmin≤R≤R∞Ⅰ.∵R=qnL/qnD∴R=∞→qnD=0,qnV=qnL,--全回流qnW=qnD=qnF=0操作线与对

7、角线重合;塔板分离能力最大;完成分离任务NT=Nmin(最少理论塔板数)全回流应用---开工、科研全回流和最小理论板数Ⅱ.最小理论板数的确定②逐板计算法①图解法：在平衡线与对角线之间画梯级，直至xn≤xw为止。由xD始，依次反复应用平衡关系与操作关系，直至xn≤xw为止。xDxWNmin=8(包含釜)①图解法：平衡关系：对第n块板：n—第n块板A组分对B组分的相对挥发度。操作关系：②逐板计算法塔顶为全凝器：板序号平衡关系操作关系12…………………………………………………n整理：分离要求：Fenske公式

8、b.最小回流比（1）定义◇R，两操作线同时向平衡线靠近，NT◇R交点Q移至平衡线上（点Ｅ），NT=N◇对应的回流比--最小回流比Rmin。Rmin确定c（2）计算：设　Ｅ（xe,ye)也可由精馏段操作线在y轴上的截距yC确定特殊精馏C.适宜回流比作业：P13014、15、16、17、20