化工原理多组分精馏

1、4LaRChangzhou University令知识要求多组分精馆过程分析 最小回流比最少理论塔板数和组分分配 实际回流比和理论板数多组分精馆的简捷计算方法Changzhou University1多组分精馄的特点和精馅方案的选择多组分精馅原理多组分混合物ESA塔釜蒸汽 加热厂采用次 部分代化蒸汽多次相际传质传热富集于塔顶富集于塔釜各组分相对 挥发度不同精憾过程Changzhou University二多组分精馆方案1、多组分精馅设备数对于n组分系统：所需设备数2、多组分精馅方案数塔数换热器数泵数其他(n-1)2 (n-1)3 (n-1)方案数共Yl2G1-1 !举例：四组分系统分离方案:(

2、c)(b)C.D(d)A.B.CAB2多组分精馅方案的选择原则矗使用界瑕就妆易金 *物质减 b 加煞柴嶽或降 一能量消耗少J、满足工艺要求设备投资少1产品的质量和纯 度要求2保证安全生产设备投资包括设 备的购置和维修 费、操作费用等 O保证设备投资 少叭 精憎塔的能量用 户有：塔顶冷凝 器（主要消耗冷 量）、塔釜再沸 器（主要消耗热 量）.泵（主要 消耗电能）循矗千原则：衣峯同的对備方案（）為健樽介廣走克含离2）侵女的血今应屯今113）栢对禪农炭祺迫盘或 今克要疝需者眾斤今离。案例1深冷分离顺序分离流程图411裂解气深冷分离顺序分离流程1 碱洗塔2干燥塔3脱甲烷塔4脱乙烷塔5乙烯塔6脱丙烷塔7

3、脱丁烷塔8丙烯塔9冷箱10 脱烘反应器11 绿油塔I.和轴Changzhou University案例2深冷分离前脱乙烷流程图412裂解气前脱乙烷分离顺序分离流程1 碱洗塔2干燥塔3脱乙烷塔4加氢脱烘5脱甲烷塔6冷箱7乙烯塔8脱丙烷塔9丙 烯塔10 脱丁烷塔器案例3乙苯脱氢生产苯乙烯燃料气图413乙苯脱氢生产苯乙烯流程1 乙苯蒸发器2乙苯加热器3混合器4脱氢反应器5废热锅炉6水冷器7盐水冷凝器8气液分离器9油水分离器10 阻聚剂添加槽11 乙苯蒸出塔12 苯甲苯回收塔13 苯甲苯分离塔14 苯乙烯粗憎塔15 苯乙烯精馆塔简捷法计算流程厂开始 、 J规定尹料丿简捷法计算具体步骤耳最b理爸螺祕就3

4、多组分精馆物料衡算1、关键组分选择:多组分精憾不能对所有组分都提出分离要求，而只能对其中一种或两种 组分规定分离要求。规定了分离要求的组分称为关键组分，关键组分的分离要求一旦被确定, 其它组分的分离程度随之被规定。轻关键组分LK 关键固定条件下各组 分的相对挥发度、是一定的匚）重关键组分HK 关键组分中jLK和HK可以 使相邻的，也 可以使不相邻 .的。A-Changzhou University2、清晰分割法规定：比LK更轻的组分，其塔釜釆出量为0,即xw)LNK=0o比HK更重的组分，在塔顶的馅出量为0,即xdhnk=0o01=10，D2(lk)=xD3(hk)=yD4=03、清晰分割法的

5、应用范围:1) 各组分间较大；2) LK和HK相邻的物系。4、清晰分割法物料衡算法1)比LK更轻组分的物料衡算式:= 0dt =(1L-1)w1=0w5=15w2(lk)=20-x w3(hk)=30-y w4=25F1=10F2(lk)=20F,3(hk)=30F4=25F5=15D5=0Changzhou University2比HK更重组分的物料衡算式:di = 0.wi 二/ (H +1 z w4=25ni=H+Changzhou University根据分离要求，计算D和W。I给定憎出液中LK的摩尔分率Xd,/和釜液中HK的摩尔分率Xw,hLK和HK的物料衡算: 注l DxD,l1i

6、 + fhi=l1 XDJ _工典方匕=fl-DxDJWh =Ww,h 九=fh XW9h2人 + fi -Fxi+11_兀0/ Xw9h全塔的物料衡算为：F=D+WD = dl +dh +2 必=dl +dh+乞 fi1=1Z=1nitw =wt+wh+Wi=W/+W+ Zhi=h+li=h+l设进料中组分i的摩尔分数为佥,/-I迪 h 一 Fx1=12負 + fi FxdjW= 贝!Jfi=F佥，于是l-l+ zh hD = F 1 X D,l XW,hn+ zz - XD4W = F 1 一 XD.l 一 XW,hwi = xwj= fl XW,lW =F 1_ XD,h 一 XW,lI

7、I给定馆出液中HK的摩尔分率XD,h和釜液中LK的摩尔分率Xw,/D = dl +dlt + 才必=dt +dh + E /,1=11=1nn力叫=W/+ ii=h+li=h+lm给定馆出液和釜液中LK的摩尔分率Ixwr则馆出液和釜液流量为:d I = Dx DJ=WxW9l + W?=力F=D+Wfi=F zi丿IV给定馆出液中LK的摩尔分率Xd,l和LK的回收率屮L根据回收率的定义:(pj = x 100% ft=3x100% fh= DxD4D = F AXD,lW =F-D应用举例例：某精憎塔进料组成如下表所示:组分甲烷乙烷丙烯丙烷异丁烷正丁烷组成(mol%)5351520101510

8、0分离要求是：馅出液中2.5%,釜液中xw C. 5.0%，3试用清晰分割法确定馅出液和釜液的产物组成。解题步骤：1、设进料基准为lOOkmol2、以乙烷为LK,丙烯为HK进行物料衡算。r=3、清晰分割法物料衡算过程表:组分进料量Fi(kmol)il鸟出液量Di(kmol)釜液量Wi(kmol)甲烷5 (50乙烷3531.8923.108丙烯150.946114.054丙烷20020异丁烷10010正丁烷1501510037.8462.16D根据题义：40 一 0.05W + 0.025D = D结合D+W=100得：D=37.84, W=62.16Changzhou University2计

9、算结果列表Changzhou University1、非清晰分割法应用范围1)LK和HK可以不相邻，之间有若干种组分。2） 分。2、非清晰分割法的假设N,”+l =LK和HK相邻，但原料中含有大量与LK、HK相对挥发度接近的非关键组X.X.览（）0 /（）w L七 乜aih1）任意回流比时，各组分在塔顶、塔釜产品中的分配和全回流时相同。2）非关键组分的分配规律与关键组分的分配规律相同。满足Fenske公式。3、非清晰分割法解法:Id解析法计算步骤1) LK、HK在全回流时的分配规律Wx+i 儿和wx+i2）以HK为基准组分，任意组分i的分配规律。结合fi = dj + wt 解得dp Wj比=fi1+a严（佥）WhChangzhou Universityn、图解法计算步骤A对关键组分J 匕F此式的几何意义是：直角坐标中过点flgaz/J3g(-)zl和点I w丿的一条直线。其斜率为Nm +1。Olg()-Ig.-1 ：LU .)23 4An如总板效率E图N理论板与实际塔板数的关系E严用X100%魯Changzhou Uni