双组分连续精馏的设计计算精馏操作线方程精市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx
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1、6.5双组分连续精馏设计计算双组分连续精馏设计计算6.5.1精馏操作线方程精馏操作线方程(1)精馏段操作线方程精馏段操作线方程由物料衡算得:则第1页回流比精馏段操作方程说明:说明:该方程表示了精馏段相邻两塔板下降液体组成下降液体组成(第n块板)和上升蒸汽组成上升蒸汽组成(第n+1块板)之间关系,即任一塔截面汽、液两相组成之间关系。qnLn-1,xn-1qnVn,ynqnVn+1,yn+1qnLn,xnn第2页则:提馏段操作线方程(2)提馏段操作方程第3页(1)操作线方程图示(操作线方程图示(x-y 图)图)精馏段操作线方程分析与图示。6.5.2进料热状态对精馏操作影响进料热状态对精馏操作影响过
2、点(xD,xD)和点(0,xD/(R+1)直线。第4页提馏段操作线方程分析与图示过点(xW,xW)直线,斜率与q相关。或两线交点坐标(xq,yq)为:第5页联立求解两方程,得到其交点轨迹方程为:q线方程q一定时,过点(zF,zF)斜率为q/(q-1)直线。(2)q线方程与图示线方程与图示意义:意义:一定进料状态下,操作回流比改变时,两操作线交点轨迹方程。第6页图示:图示:(1)精馏段操作线(2)q线(3)提馏段操作线第7页可见:可见:q值不影响精馏段操作线,但对提馏段操作线有影响。值不影响精馏段操作线,但对提馏段操作线有影响。(3)进料状态参数对操作线影响进料状态参数对操作线影响精馏段操作线方
3、程:提馏段操作线方程:q线方程:第8页不一样进料热状态时q线和对提馏段操作线影响说明:说明:q,提馏段操作线斜率增大。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相关。注意q两个特殊值:饱和液体进料:q=1饱和蒸汽进料:q=0q=1q10q1q=0q0zFxDxW第9页6.5.3理论塔板数计算理论塔板数计算已知已知:确定完成份离任务所需理论塔板数。计算方法:计算方法:(1)逐板计算法;(2)图解法。(1)逐板计算法逐板计算法条件:塔顶蒸气在冷凝器中全部冷凝;泡点回流。.第10页操作线方程改为提馏段操作线方程。操作线方程改为提馏段操作线方程。直到直到则则n为所需
4、理论板数。为所需理论板数。xD=y1x1y2x2y3x3平衡操作.第11页第12页塔底再沸器相当于一块理论板,故塔内理论板数为N1。应注明N?(包含或不包含釜);N精NF1;N提NN精;应该清楚每一步计算和塔板情况对应关系;注意:注意:(2)图解法)图解法作平衡曲线;由D(xD,xD)和b=xD/(R+1)作精馏段操作线;由F(zF,zF)点和K=q/(q-1)作q线;由xD、zF、xW作垂线与对角线交于D、F、W点;由交点Q(xq,yq)和W(xW,xW)作提馏段操作线;由D点开始,在平衡线与操作线之间画梯级求N。计算示例第13页第14页汽、液经过任一理论塔板时组成改变汽、液经过任一理论塔板
5、时组成改变说明:说明:第15页 ncbxnx n-1yn+1yn水平线长度:经过第n板液相组成改变垂线长度:经过第n板气相组成改变梯级意义梯级意义第16页图解方法优点图解方法优点防止了繁琐计算,形象直观,便于了解和分析实际问题。进料热状态参数进料热状态参数q影响影响q,Kq,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。第17页影响影响N原因分析原因分析N决定于操作线:xD,xW,R,zF,q,实际生产中进料热状态参数由前一工序决定。平衡线:物系,T,P()xD,xW分离要求提升,则N6.5.4进料位置和回流比选择进料位置和回流比选择(1)进料位置讨论)进料位置讨论(a)进料位
6、置确定标准:两操作线交点Q所在梯级。第18页(b)Q点为最优进料位置分析上移或下移均对分离不利,造成N增加。提前进料:第19页滞后进料:第20页(c)关于进料位置允许范围第21页pm第22页(d)进料位置对分离影响第23页(2)回流比选择回流比选择说明说明:RN塔设备费第24页其次:操作费同时,再沸器和冷凝器设备费,且因塔径塔设备费。故研究R是一个确保技术要求和确保经济效益问题。应确定一适宜回流比。全回流与最少理论板数全回流与最少理论板数概念概念:R=,qnD=0称为全回流全回流。此时qnW=qnD=qnF=0特征:特征:操作线与对角线重合,yn+1=xn;塔板分离能力最大;完成份离任务所需N
7、称为最少理论塔板数,Nmin;应用应用:开工、科研、设计。第25页最小理论板数确定:图解法、逐板计算法。a)图解法在平衡线与对角线之间画梯级,直至xnxw为止。第26页b)逐板计算法计算思想:由xD始,依次重复应用平衡关系与操作关系,直至xnxw为止。平衡关系:对第n块板:n第n块板A组分对B组分相对挥发度。操作关系:第27页逐板计算当塔顶为全凝器时:当塔顶为全凝器时:板序号板序号平衡关系平衡关系操作关系操作关系12n整理得:整理得:第28页到达要求分离要求时对双组分:对双组分:Fenske方程第29页最小回流比最小回流比a)定义定义回流比减小,两操作线同时向平衡线靠近,所需理论板数增加;继续
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