大学课件化工原理蒸馏4

1、6.5.3 理论塔板数的计算理论塔板数的计算已知已知 , ,wdxx , ,rqzf确定完成分离任务所需的理论塔板数确定完成分离任务所需的理论塔板数设计型计算：设计型计算： 方法：（方法：（1）逐板计算法）逐板计算法 (2) 图解法图解法、逐板计算法、逐板计算法（ lewis-sorel method ）条件：（）塔顶蒸气在冷凝器中全部冷凝；条件：（）塔顶蒸气在冷凝器中全部冷凝；（）泡点回流（）泡点回流 n=1: y1(=xd) x1 n=2： y2x2 n=m： y mx m (进料板) n=m+1：y m+1x m+1 n=n： y n x n 平衡关系平衡关系提馏段方程提馏段方程提馏段方

2、程提馏段方程精馏段方程精馏段方程精馏段方程精馏段方程 （1）进料板）进料板：x m xf 第第m块板是进料板块板是进料板nf 进料板以上进料板以上- 精馏段精馏段 n精精 nf 1 进料板以下进料板以下- 提馏段提馏段 进料板进料板 - 提馏段的第一块板提馏段的第一块板（2 2）x x n n x x w w n nt t= =n n为所需的理论板数为所需的理论板数（3 3）塔底再沸器相当于一块理论板，故塔内理论板数为塔底再沸器相当于一块理论板，故塔内理论板数为 ( (n1)1) （1）塔底再沸器相当于一块理论板，故塔内理论板数为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

3、精 nf 1； n提提 n n精精； （3）应该清楚每一步计算和塔板情况的对应关系；）应该清楚每一步计算和塔板情况的对应关系；注意：注意：input: qnf,zf,q, r, xd,xwqnd, qnw,xq,yqy1=xd, j=1平衡关系求, xjx(j)xwnx(j)10q1q=0q0zfqq 斜率斜率q q点右移点右移提馏线与平衡线距离提馏线与平衡线距离 提馏段各塔板分离能力提馏段各塔板分离能力n xd： xd，d点上移，斜率点上移，斜率精精不变，精馏线向上平移，不变，精馏线向上平移， 操作线与平衡线距离操作线与平衡线距离 ，塔板分离能力，塔板分离能力，n xw：略。分离要求提高，：

4、略。分离要求提高，n增加。增加。zf：操作型问题。：操作型问题。1.0实际进料热状态由前一工序决定。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，分离要求提高，n 选择选择r，需要综合设备费，操作费。，需要综合设备费，操作费。故不宜对分离过程提过高要求。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和回流比的选择进料位置进料位置（1）进料位置的讨论）进料位置的讨论 （a）进料位置确定原则）进料位置确定原则 两操作线交点两操作线交点q所在梯级。所在梯级。 （b）q点为最优进料位置的分析点为最优进料位置的分析 上移或下移均对分离不利，

5、导致上移或下移均对分离不利，导致 n 增加。增加。 （c）关于进料位置的允许范围）关于进料位置的允许范围（）进料位置的选择（）进料位置的选择（）最佳进料位置（）最佳进料位置q点点qp m0 xy1.01.0（4）关于进料位置的允许范围）关于进料位置的允许范围结论： 对于连续精馏操作，进料位置在对于连续精馏操作，进料位置在点与点之间，最优进料位置应使理论点与点之间，最优进料位置应使理论板数最少。尽管在点与点之间进料板数最少。尽管在点与点之间进料均能进行操作，但最佳进料位置应该是均能进行操作，但最佳进料位置应该是两条操作线的交点。两条操作线的交点。回流比的选择回流比的选择设计型问题：设计型问题：r

6、 n 塔的设备费塔的设备费r qnl= rqnd qnv= qnl + qnd qnv= qnv +(q-1) qnf r , c gr , gc 操作费操作费 再沸器和冷凝器的设备费再沸器和冷凝器的设备费 塔径塔径设备费设备费 研究研究r是一个保证技术要求和保证经济效益的问题。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。应确定一适宜的回流比。 r min r r. r= qnl / qnd r= qnd =0, qnv = qnl, -全回流全回流 qnw = qnd = qnf =0操作线与对角线重合操作线与对角线重合; ;塔板分离能力最大塔板分离能力最大; ;完成分离任

7、务完成分离任务 nt= nmin ( (最少理论塔板数最少理论塔板数) )全回流应用全回流应用 -开工、科研开工、科研a. 全回流和最小理论板数全回流和最小理论板数. 最小理论板数的确定最小理论板数的确定逐板计算法逐板计算法图解法：图解法：在平衡线与对角线之间画梯级，直至在平衡线与对角线之间画梯级，直至xnxw为止。为止。由由xd始，依次反复应用平衡关系与操作关系，直至始，依次反复应用平衡关系与操作关系，直至xnxw为止。为止。xdxwnmin=8(包含釜)图解法：图解法：nbannbaxxyy)()( 平衡关系：平衡关系：对第对第n块板：块板： n第第n块板块板a组分对组分对b组分的相对挥发

8、度。组分的相对挥发度。ananxy1 操作关系：操作关系：bn1bnxy nba1nba)xx()yy( 逐板计算法逐板计算法111)()(babaxxyynbanbaxxyy)(.)(211塔顶为全凝器：板序号 平衡关系 操作关系 112)()(babaxxyy222)()(babaxxyy223)()(babaxxyynnbannbaxxyy)()(nbanbaxxyy)()(1整理：dbabaxxyy)()(1wbabaxxxxn)()(分离要求：abnababab ,2 ,1 ,wbanabdbaxxxx)()(abwbadbaxxxxnloglogminfenske公式log11logminwwddxxxxnb. 最小回流比最小回流比（1）定义）定义r ，两操作线同时向平衡线靠近，两操作线同时向平衡线靠近，nt r 交点交点q移至平衡线上（点），移至平衡线上（点）， nt= n 对应的回流比对应的回流比-最小回流比最小回流比 rmin。 rmin确定确定cededxxyxrr1minmi