【课件】2010精馏-考研试题资料系列

1、【课件】2010精馏-考研试题资料系列化工原理【课件】2010精馏-考研试题资料系列 内 容 回 顾一、全回流操作线只有1条，即对角线y=x芬斯克方程【课件】2010精馏-考研试题资料系列二、最小回流比(Minimum reflux ratio)对于一定的进料和分离要求：R，精馏段操作线截距增大，操作线向平衡线移动；结论： R，达到指定分离程度所需理论板数将增多。最小回流比(Rmin)：当两条操作线交点落在平衡线上时，对应的回流比即为最小回流比。d 点称为挟点，其附近称为恒浓区或挟紧区。 1. 最小回流比的概念 d2eacxWxFxDd1d【课件】2010精馏-考研试题资料系列只适合理想物系

2、非理想程度大的物系作图法解析法 Rmin的求法作q线与平衡线交点d，交点坐标(xq,yq),1.作图法普通物系qadyqxWxqxFxD1.001.0【课件】2010精馏-考研试题资料系列平衡线有下凹部分时， R，交点 d 未落到平衡线上之前，操作线已与平衡线相切e点。此时恒浓区出现在 e 点附近，对应的回流比为最小回流比。Rmin计算公式同前，用 xd , yd 取代(xq,yq)。yeqdea01.01.0ydxWxdxFxexDqdea01.01.0yeydxWxdxFxexD【课件】2010精馏-考研试题资料系列2.解析法qayqxWxqxFxD1.001.0交点(xq，yq)或其它相

3、平衡表达式【课件】2010精馏-考研试题资料系列露点进料yq=yF泡点进料xq=xF【课件】2010精馏-考研试题资料系列实际操作的回流比应介于全回流与最小回流比两者之间。适宜的回流比根据操作费和设备费作出经济权衡。 操作费用：再沸器和冷凝器与回流比R有关当F、q、D 一定时，增大R。RV, V加热介质，冷却介质操作费用 操作费费用回流比 R三、适宜R的选择【课件】2010精馏-考研试题资料系列 理论板数 NRmin回流比 RNmin而此时，R V V 因而塔径再沸器尺寸，冷凝器尺寸设备费用R=Rmin N 设备费用 R N 设备费用设备费用：总费用设备费操作费费用回流比 RRoptR升高到一

4、定值后，设备费用下降趋势趋于缓慢；【课件】2010精馏-考研试题资料系列精馏过程总费用操作费用与设备费用之和最低时的回流比R 。工业设计常按以下经验确定。 根据设计和生产经验适宜回流比R：【课件】2010精馏-考研试题资料系列【例】在一连续精馏塔内分离某理想二元混合物。已知进料组成为0.4易挥发组分的摩尔分率，下同，泡点进料；馏出液组成为0.9；塔顶易挥发组分的收率为90；塔顶采用全凝器，操作回流比为最小回流比的1.5倍；操作条件下物系的平均相对挥发度为2.5。试计算：(1) 釜残液组成；(2) 精馏段操作线方程。(1)釜残液组成 解：全塔物料恒算：总物料： F=W+D易挥发组分：FxF=Dx

5、D+WxW由已知：DxD /FxF=0.9【课件】2010精馏-考研试题资料系列泡点进料，xq=xF带入已知数据可得：R=1.5Rmin=1.51.222=1.83则精馏段操作线：(2)精馏段操作线方程先求最小回流比【课件】2010精馏-考研试题资料系列1-4-7 简捷法求理论板层数一、吉利兰(Gilliland)图横坐标XN+2纵坐标Y0101N不包括再沸器011【课件】2010精馏-考研试题资料系列吉利兰图包容了N,Nmin , R, Rmin四者间的关系。适用于双、多组分。该图精馏条件:q：五种；Rmin：0.537.0；组分间:1.26-4.05;组分数：211；NT:2.4-43.1

6、吉利兰图是用8个物系在下面的精馏条件下，使用逐板计算法求得的结果在双对数坐标上绘制而成.【课件】2010精馏-考研试题资料系列N+2原始数据的回归方程为: Y=0.545827-0.591422X+0.002743/X(李德Liddle公式)(适于 0.01X原料中各组分的,且不生成恒沸物.以苯-环己烷溶液的萃取分离为例。x糠醛0.00.980.21.380.41.860.52.070.62.360.72.7 常压下苯沸点 80.1,环己烷沸点为 80.73, 为 0.98,难于用普通精馏法分离。 若在溶液中加入沸点较高的糠醛沸点161.7，溶液发生显著的变化。 【课件】2010精馏-考研试题

7、资料系列对萃取剂的要求 萃取剂比挟带剂易选择 萃取剂在精馏过程中基本不气化,耗能低. 萃取精馏中, 萃取剂加入量的变化范围较大,而挟带剂的量要按一定的比例加入,前者易控制 萃取精馏不宜采用间歇操作,恒沸精馏可以 恒沸精馏的操作温度较低,适于分离热敏性物质(1) 选择性能好,即加入少量萃取剂后能使溶液的相对挥发度发生显著提高;(2) 挥发性小且不与原组分起化学反应，不形成恒沸物，以便于分离回收，减少损失。(3) 安全，无毒，无腐蚀性，热稳定性好以及价格便宜等。 与恒沸精馏的比较【课件】2010精馏-考研试题资料系列循环糠醛补充糠醛脱溶剂顶部产品脱溶剂底部产品苯+环己烷（原料）萃取剂回收段溶剂分离

8、塔萃取精馏塔冷凝器冷凝器环己烷糠醛-苯混合液苯苯-环己烷溶液的萃取分离【课件】2010精馏-考研试题资料系列间歇精馏 多侧线塔(不需要得到纯组分时)连续精馏：若三组分，只能在塔的一端出一股近纯组分，另一端的两个组分要再用一个普通塔分离。第七节多组分精馏1-7-1 流程方案一、采用的精馏方式用精馏塔分离有 n 个组分的溶液，由于只在塔顶和塔底出料，若需得到 n 个高纯度的组分，则需要 (n-1) 个塔。除了最后一个塔为双组分精馏，可由塔顶和塔底同时得两个高纯度组分外，其余的塔均为多组分精馏，只能得到一个高纯度组分。在 (n-1) 个塔中分离 n 个组分，组分分离的顺序排列 (分离流程的安排) 对

9、整个过程的经济性有影响。 二、流程方案的选择【课件】2010精馏-考研试题资料系列 C只在一个塔底受热,减少了组分受热分解和聚合的机会.但A气化、冷凝了两次，B气化冷凝了一次。 A、B只在一个塔内多次部分气化、冷凝过一次,C在两个塔底受热累计时间长。C为热敏时，不易用以三组分为例【课件】2010精馏-考研试题资料系列理论板数或填料层高度的确定，通常以关键组分所需达到的分离程度或回收率作为计算的依据。在一定条件下，其它组分在馏出液和釜残液中的组成随关键组分的分离程度或回收率而定，不能再任意规定。1-7-3关键组分及各组分在塔顶和塔底产品中的预分配 一、关键组分关键组分：对分离起控制作用的两个组分

10、 (一般为工艺中最关心的、挥发度相邻的两个组分)。分为轻关键组分和重关键组分。例如： 混合物含苯A、甲苯（B）、乙苯（C）、苯乙烯（D），塔顶主要出A、B组分，塔底主要出C、D组分。如图【课件】2010精馏-考研试题资料系列所选两关键组分为相邻组分， 相差较大。重于重关键组分的组分全在塔底产品中，轻于轻关键组分的组分全部塔顶产品中。特点：可以用物料衡算求得塔顶、塔底物流的量和组成。塔顶产品中有重于重关键组分的组分，塔底产品中有轻于轻关键组分的组分。特点：不能只用物料衡算求得塔顶、塔底物流的量和组成，需要估算。如果两个关键组分不是相邻组分，或进料中非关键组分的相对挥发度与关键组分的相差不大，均可

11、能为非清晰分割。严格地说，清晰分割是不存在的，但在有的情况下为了简化问题可以把接近清晰分割的情况视为清晰分割来处理。应用关键组分的概念，根据各组分间挥发度的差异，可按以下两种情况进行组分在产品中的预分配，再由物料衡算或近似估算得到塔顶和塔底产品的组成。二、组分在塔顶和塔底产品中的预分配求Di和Wi1. 清晰分割2. 非清晰分割HOMEWORKP69 12,13,14作业14解：FLW全塔物料衡算：FV0WDFxF=WxW+DxD 由DxD/FxF=0.99代入得 FxF=WxW+0.99 FxF0.033xW+0.99*0.033 xW =0.00033 (1)计算每kmol进料所需最少蒸汽量最少蒸汽量时无限多理论板操作线斜率为W/V0min=F/V0min=yF*/(xF-xW) 而xF 0.033时， yF* 0.270F/V0min=yF*/(xF-xW)0.27/(0.033-0.00033)=8.28 V0min =F/8.28=1/8.28=0.121(