理论塔板数的计算ppt课件

1、.4:14:34.2理论板数的求取方法：理论板数的求取方法： 捷算法捷算法图解法图解法逐板法逐板法4:14:34.3理论板理论板 理论板是指离开塔板的蒸汽和液体呈平理论板是指离开塔板的蒸汽和液体呈平衡的塔板，它是人为的理想化的塔板。衡的塔板，它是人为的理想化的塔板。 理论板可以作为衡量实际塔板分离效果理论板可以作为衡量实际塔板分离效果的一个标准。的一个标准。4:14:34.4 精馏塔的逐板计算 yN-1 D, xD y1 y2 L, xD x1 xn yn+1 V L 1 2 n x2 yn V, y1 xN-1 xm+1 L, xN-1 V,yW ym V L xm-1 W, xW m+1

2、m ym+1 N-1 N xm F, xF N1+1 N1 xN1 相相平平衡衡方方程程： xxy) 1(1 精精馏馏段段操操作作线线方方程程： 111 RxxRRyDnn提提馏馏段段操操作作线线方方程程： WLWxxWLLyWmm 11yxD 精馏段板数N1块2111 NNyx提提操操作作线线相相全塔理论板数N-1块1 1. .逐板法逐板法xDyN21yx精精操操相相从第一块板开始，从第一块板开始，32yx精精操操相相FNNxxy1111相精操精馏段计算结束精馏段计算结束3211 NNyx提提操操作作线线相相WNNNNxxyxy 相相提提操操相相114:14:34.5111 RxxRRyDn

3、n操作点操作点xxy) 1(1VWxxVLyWmm 1ywxwy1=xDxDy=x(xw)101x1xFabdfy2n2n1n3m1m2m3m4x2x3x3y311qxxqqyFn4:14:34.6 1 y a b d f xF xW xD 8 10 2 4 6 3 7 9 11 5 12 13 理理论论板板数数的的图图解解 （1） 作出精馏段操作线、作出精馏段操作线、q线、进而画出提馏段操作线；线、进而画出提馏段操作线；2 2图解法图解法-麦卡勃麦卡勃-蒂列（蒂列（Mccabe-Thiele）法，简称）法，简称M-T法法（2）从点）从点a开始在开始在平衡线平衡线和精馏段和精馏段操作线之间画阶

4、操作线之间画阶梯；梯；（3）当梯级跨过点）当梯级跨过点d时，就时，就改在改在平衡线和提馏段操作线平衡线和提馏段操作线之间画阶梯，直至梯级跨过之间画阶梯，直至梯级跨过点点b为止。为止。（4）所画的总梯级数）所画的总梯级数1(再再沸器沸器)理论塔板数；跨过点理论塔板数；跨过点d的那块板就是加料板，其的那块板就是加料板，其上的梯级数为精馏段的理论上的梯级数为精馏段的理论塔板数。塔板数。4:14:34.73. 3. 理论板数的捷算法理论板数的捷算法(Gilliland (Gilliland 法）法）（N N、N Nminmin均包括再沸器在内）均包括再沸器在内）)1 (75. 0567. 0XY1mi

5、n RRRX1min NNNY 其中：其中：该式的适用范围为该式的适用范围为X=0.080.6 Eduljce关联式：关联式：4:14:34.8回流比的影响及选用回流比的影响及选用DRVRDLDLR)1( FqVVqFLL)1(111 RxxRRyDnn1VWxxVLyWmm 为什么要讨论这个问题呢？为什么要讨论这个问题呢？在前面介绍的计算中，是以已知回流比在前面介绍的计算中，是以已知回流比R为前提的。因此，需要为前提的。因此，需要知道如何获取知道如何获取R。R=L/D，若，若R值取大些，意味着塔顶产量值取大些，意味着塔顶产量D小，从经济上是不小，从经济上是不合算的。因此，希望合算的。因此，希

6、望R要小。但是，要小。但是，R最小是否有限制呢？最小是否有限制呢？4:14:34.9 费费用用 设设备备费费 Rmin D一定时，若一定时，若R ，L ，V ，V N 能源费能源费总费用总费用Ropt 冷却剂、加热剂用量冷却剂、加热剂用量 ，设备费，设备费 ，能源费，能源费 总费用总费用不不一定小一定小 反之，反之，若若R ，N ，设备费，设备费 ，但是，但是，V ， V，冷却剂、冷却剂、加热剂用量加热剂用量 ，能源费能源费 ，总费用也总费用也不一定小。不一定小。 因此，应有一个最适宜的因此，应有一个最适宜的Ropt，使，使总费用最总费用最小。小。DRVRDLDLR)1(从设计精馏塔的角度考虑

7、：从设计精馏塔的角度考虑：4:14:34.10当当V、F、xF 、q一定时，若一定时，若R ，D ，xD ；反之。；反之。若在若在R ，xD ，要，要D不变，可以适当地不变，可以适当地V 。从操作精馏塔的角度考虑：从操作精馏塔的角度考虑：4:14:34.11 最小回流比操作情况的分析 xe a ye xD xW xF e d f b xeye xe ye 为完成某一分离任务，为完成某一分离任务，所需的所需的理论塔板数为无穷理论塔板数为无穷多多时的回流比称为时的回流比称为最小回最小回流比流比。理想物系理想物系2、什么是、什么是Rmin？理想物系：理想物系： 四线交于一点四线交于一点e（称为恒浓点

8、或夹紧（称为恒浓点或夹紧点）。即恒浓点在进点）。即恒浓点在进料板处。料板处。恒浓区恒浓区恒浓点恒浓点min0 . 21 . 1RRopt1、如何确定、如何确定Ropt？一般根据生产经验，取一般根据生产经验，取4:14:34.12eeeDxyyxR min 最小回流比操作情况的分析 xe a ye xD xW xF e d f b 恒浓区 xeye xe ye理想物系理想物系3. 如何求取如何求取Rmin？eDeDeDeDxxyxxxyyRR1minmin111 RxxRRyDnnyD4:14:35.13 DLRyxDaxWb0 xWxD操作线y1y2L, xDx1x2xN-1L, xMyN-1

9、VVD=0L=V4、 全回流和最少理论板数全回流和最少理论板数NminRmin是是R的下限，那么的下限，那么R的上限呢？的上限呢？特点：特点： 操作线与对角线重合，操作线与对角线重合， 精、提操作线均为：精、提操作线均为：xy ，NminWF-全回流全回流 理论板数最少理论板数最少L =V =L4:14:35.14WD FD 11minlglg1 FABDBAxxxxNlglg1minWABDBAxxxxN其中：其中：求最少理论板数求最少理论板数N Nminmin：-芬斯克（芬斯克（FenskeFenske）方程）方程 精馏段所需的最少理论板数精馏段所需的最少理论板数 不包括塔釜不包括塔釜11

10、lglg1minminNxxxxNWABDBA包括塔釜包括塔釜4:14:35.153. 3. 理论板数的捷算法理论板数的捷算法(Gilliland (Gilliland 法）法）（N N、N Nminmin均包括再沸器在内）均包括再沸器在内）)1 (75. 0567. 0XY1min RRRX1min NNNY 其中：其中：该式的适用范围为该式的适用范围为X=0.080.6 Eduljce关联式：关联式：4:14:35.164. 实际塔板数实际塔板数nxn-1yn+1ynxn 全全塔塔效效率率单单板板效效率率塔塔板板效效率率汽汽相相理理论论增增浓浓程程度度汽汽相相实实际际增增浓浓程程度度 mV

11、E11 nnnnyyyyyn*11nnnnxxxx 液液相相理理论论减减浓浓程程度度液液相相实实际际减减浓浓程程度度 mLExn*1单板效率单板效率EmV、EmL 也称默弗里（也称默弗里（Murphree）板效。其定义为：）板效。其定义为：4:14:35.172 2全塔效率全塔效率E E0 0 又称总板效率，其定义为：又称总板效率，其定义为：eNNE 实实际际板板数数理理论论板板数数0其值一定小于其值一定小于1，多数在，多数在0.50.7之间。之间。D, xDW, xWF, xF4:14:35.18思考：思考：影响塔板效率的因素？影响塔板效率的因素？u流动状况：汽、液相的流速流动状况：汽、液相

12、的流速u物性参数：主要为汽液两相的物性如密度、黏度、表面张力、物性参数：主要为汽液两相的物性如密度、黏度、表面张力、相对挥发度、扩散系数等；相对挥发度、扩散系数等；u塔板结构参数：主要为塔板的结构，如塔板型式、板间距、塔板结构参数：主要为塔板的结构，如塔板型式、板间距、板上开孔和排列情况等；板上开孔和排列情况等；u操作参数：温度、压力等。操作参数：温度、压力等。与影响与影响HOG的因素相同的因素相同4:14:35.19其他精馏方式其他精馏方式 在被分离的混合液中加入在被分离的混合液中加入第三第三组分组分，以改变原混合物组分间的相，以改变原混合物组分间的相对挥发度，从而用精馏将它们分离。对挥发度

13、，从而用精馏将它们分离。 萃萃取取精精馏馏恒恒沸沸精精馏馏特特殊殊精精馏馏 y x 反应精馏反应精馏特殊精馏特殊精馏间歇精馏间歇精馏水蒸汽蒸馏水蒸汽蒸馏适用场合：适用场合：4:14:35.201 1恒沸精馏恒沸精馏 例例1：乙醇：乙醇-水体系水体系 乙醇乙醇 水水 苯苯 乙醇乙醇- -水恒沸物水恒沸物苯苯- -乙醇乙醇- -水恒沸物水恒沸物 78.378.3 100100 80.180.1 78.1578.15 64.664.6 乙醇乙醇- -水恒沸物组成水恒沸物组成 乙醇乙醇0.895 0.895 水水0.1050.105苯苯- -乙醇乙醇- -水恒沸物组成水恒沸物组成 乙醇乙醇0.230

14、0.230 水水0.226 0.226 苯苯0.5540.554常压下沸点常压下沸点加入恒沸剂苯后，水被苯加入恒沸剂苯后，水被苯从塔顶带出，塔底基本上从塔顶带出，塔底基本上是无水乙醇。是无水乙醇。4:14:36.21（1 1）新的最低恒沸物沸点要与另一从塔底排出的组分要有足够大的）新的最低恒沸物沸点要与另一从塔底排出的组分要有足够大的差别，一般要求大于差别，一般要求大于1010。（2 2）希望能与料液中含量较少的那个组分形成恒沸物，而且夹带组）希望能与料液中含量较少的那个组分形成恒沸物，而且夹带组分的量要尽可能高，这样夹带剂用量较少，能耗较低。分的量要尽可能高，这样夹带剂用量较少，能耗较低。（

15、3 3）最好能形成非均相恒沸物，以便于回收其中的夹带剂。如乙醇）最好能形成非均相恒沸物，以便于回收其中的夹带剂。如乙醇水恒沸精馏中静置分层的办法。水恒沸精馏中静置分层的办法。 （4 4）还应满足其它的工业要求，如具备热稳定性、无毒、不腐蚀、）还应满足其它的工业要求，如具备热稳定性、无毒、不腐蚀、来源容易、价格低廉等。来源容易、价格低廉等。恒沸剂的选择原则：恒沸剂的选择原则：4:14:36.22在被分离的二元混合液中加入第三组分，在被分离的二元混合液中加入第三组分，沸点很高，沸点很高，且该组分不且该组分不与其它组分形成恒沸物，但与原溶液中与其它组分形成恒沸物，但与原溶液中 A A、B B 两组分

16、的分子作用力不两组分的分子作用力不同，从而增大它们的相对挥发度，或打破原恒沸体系，使精馏得以进同，从而增大它们的相对挥发度，或打破原恒沸体系，使精馏得以进行，这种形式的精馏称为行，这种形式的精馏称为萃取精馏萃取精馏。其中所添加的第三组分称为萃取。其中所添加的第三组分称为萃取剂，精馏时剂，精馏时从塔底排出。从塔底排出。 2 2萃取精馏萃取精馏 糠醛能显著降低苯的饱和蒸汽压，而对环己烷影响不明糠醛能显著降低苯的饱和蒸汽压，而对环己烷影响不明显，使苯从易挥发组分变为难挥发组分，而且使环己烷显，使苯从易挥发组分变为难挥发组分，而且使环己烷- -苯的苯的 增大至增大至2 2以上以上。环己烷-苯恒沸物 7

17、74:14:36.23（1 1）选择性高）选择性高 加入少量萃取剂就能使原组分间的相对挥发度显著增大。加入少量萃取剂就能使原组分间的相对挥发度显著增大。（2 2）溶解度大）溶解度大 能和任何浓度的原溶液互溶，以避免分层，否则难以充分发挥能和任何浓度的原溶液互溶，以避免分层，否则难以充分发挥萃取精馏的作用。萃取精馏的作用。（3 3）挥发性小）挥发性小 其沸点比混合液的其它组分高得多，以保证塔顶产品的质量，其沸点比混合液的其它组分高得多，以保证塔顶产品的质量，也易与另一组分分离，但沸点也不能太高，否则会造成回收困难。也易与另一组分分离，但沸点也不能太高，否则会造成回收困难。（4 4）具有稳定性、无毒、不腐蚀、来源容易、价格低廉等其它工业）具有稳定性、无毒、不腐蚀、来源容易、价格低廉等其它工业要求。要求。萃取剂的选择原则：