化工原理精馏13

1、1.5 双组分连续精馏的计算双组分连续精馏的计算1.5.1理论板的概念和恒摩尔流假设理论板的概念和恒摩尔流假设1.5.2物料衡算和操作线方程物料衡算和操作线方程1.5.3进料热状况的影响进料热状况的影响1.5.1 理论板的概念和恒摩尔流的假设理论板的概念和恒摩尔流的假设理论板：离开塔板的蒸汽和液体呈平衡的塔板。理论板：离开塔板的蒸汽和液体呈平衡的塔板。 假设假设（1） 两组分的摩尔汽化潜热相等；两组分的摩尔汽化潜热相等；（2）两相接触因两相温度不同而交换的显热可忽略）两相接触因两相温度不同而交换的显热可忽略 不计；不计；（3）塔设备保温良好，热损失可以忽略不计。）塔设备保温良好，热损失可以忽略

2、不计。 2. 恒摩尔流的假设恒摩尔流的假设1. 理论板的概念理论板的概念精馏段，每层塔板上升的蒸汽摩尔流量都相等，提馏精馏段，每层塔板上升的蒸汽摩尔流量都相等，提馏段也一样。段也一样。即：即： V1=V2= V=常数常数 V1=V2= V=常数常数式中：式中：V 精馏段上升蒸汽的摩尔流量，精馏段上升蒸汽的摩尔流量，kmol/h; V提馏段上升蒸汽的摩尔流量，提馏段上升蒸汽的摩尔流量，kmol/h。 （下标（下标1、2表示自上而下的塔板序号。）表示自上而下的塔板序号。）（1）恒摩尔汽化）恒摩尔汽化精馏段内，每层塔板下降的液体摩尔流量都相等，精馏段内，每层塔板下降的液体摩尔流量都相等，提馏段也一样

3、。提馏段也一样。即：即： L1=L2= L=常数常数 L1=L2= L=常数常数式中式中L 精馏段下降液体的摩尔流量，精馏段下降液体的摩尔流量，kmol/h;L提馏段下降液体的摩尔流量，提馏段下降液体的摩尔流量，kmol/h。（下标（下标1、2表示自上而下的塔板序号。）表示自上而下的塔板序号。） （2）恒摩尔溢流）恒摩尔溢流 1 1）根据分离任务，确定产品流量）根据分离任务，确定产品流量D D，W W；2 2）选择操作条件）选择操作条件R R、进料状态；、进料状态；3 3）确定塔板数及加料位置；）确定塔板数及加料位置；4 4）选择塔型，确定塔径，塔内结构尺寸，）选择塔型，确定塔径，塔内结构尺寸

4、， 流体力学验算；流体力学验算；5 5）冷凝器及再沸器热负荷及设计计算。）冷凝器及再沸器热负荷及设计计算。 设计目标设计目标: : 1.5.2物料衡算和操作线方程物料衡算和操作线方程1 全塔物料衡算全塔物料衡算 WDFWxDxFxWDF塔顶采出率塔顶采出率WDWFxxxxFD 塔底采出率塔底采出率FDFW 1F, xFD, xDW, xW全塔物料衡算全塔物料衡算F、D、Wkmol/hxF、xD、xW摩尔分率摩尔分率%100FDA FxDx 塔顶易挥发组分回收率塔顶易挥发组分回收率塔底难挥发组分回收率塔底难挥发组分回收率%100)1 ()1 (FWB xFxW 例例6-1 将将5000kg/h含

5、乙醇含乙醇0.4（摩尔分数，下同）（摩尔分数，下同）和水和水0.6的混合液在常压连续精馏塔中分离。要的混合液在常压连续精馏塔中分离。要求馏出液含乙醇求馏出液含乙醇0.85，釜液含乙醇不高于，釜液含乙醇不高于0.02，求馏出液，釜液的流量及塔顶易挥发组分的回求馏出液，釜液的流量及塔顶易挥发组分的回收率和采出率。收率和采出率。求：馏出液流量求：馏出液流量D，釜液的流量，釜液的流量W及塔顶易挥发组分的回收及塔顶易挥发组分的回收率率 和采出率和采出率D/F 解：解： xF 0.4 ， xD 0.85，xW 0.02 F=5000/(0.4 78+18 0.6) =119.05kmol/h W=F-D=

6、119.05-54.5=65kmol/h AFWDW0.40.020.4580.850.020.458 119.0554.51/xxDFxxDkmol hDAF54.05 0.85100%96.5%119.05 0.4DxFx2 精馏段操作线方程精馏段操作线方程 Dn1nDxLxVyDLVDnDn1nxDLDxDLLxVDxVLy 11Dn1n RxxRRy令令 回流比回流比 DLR 精馏段操作线方程精馏段操作线方程精馏段操作线精馏段操作线:当当R, D, xD为一定值时为一定值时,该操作线为一直线该操作线为一直线.斜率斜率:VLRR1截距截距:1D Rxyx1D RxxD操作线为过点（操作线

7、为过点（xD， xD ）画操作线过程如下画操作线过程如下:3 提馏段操作线方程提馏段操作线方程 W1mmWxyVxLWVLwmwm1mxWLWxWLLxVWxVLy 提馏段操作线方程提馏段操作线方程xW 意义：提馏段意义：提馏段 ym1f（xm） 提馏段操作线为提馏段操作线为 过点（过点（xW， xW ）VL 斜率：斜率：截距截距:VWxW-yxxD1D RxxFabq例例6-2 将含将含0.24（摩尔分数，下同）易挥发组分的某（摩尔分数，下同）易挥发组分的某液体混合物送入一连续精馏塔中。要求馏出液含液体混合物送入一连续精馏塔中。要求馏出液含0.95易挥发组分，釜液含易挥发组分，釜液含0.03易挥发组分。送入冷易挥发组分。送入冷凝器的蒸汽量为凝器的蒸汽量为850kmol/h，流入精馏塔的回流液，流入精馏塔的回流液为为670kmol/h，试求：，试求：1每小时能获得多少每小时能获得多少kmol/h的馏出液？多少的馏出液？多少kmol/h 的釜液？的釜液？2. 回流比回流比R为多少？为多少？3. 写出精馏段操作线方程。写出精馏段操作线方程。已知：已知：xF 0.24 ， xD 0.95，xW 0.03 V=850kmol/h ,L