间歇与多组分精馏课件

W，xW一次性进料F，xFD,xDxDLV2.流程：3.与连续精馏的不同点：一次加料；非定态操作；只有精馏段。4.操作方式：R恒定，xD逐渐下降；xD恒定，R逐渐增大。第四节间歇精馏1.使用间歇精馏的情况：被分离物常改变；欲处理的物料量很少；多组分混合物的初步分离等。W，xW一次性进料D,xDxDLV2.流程：第四节11-4-1

回流比恒定时的间歇精馏计算特点：R不变，XD、XW逐渐减小；最初釜液组成为XF。已知：F、XF、XD平均（是整个精馏过程的平均值）计算：N、最终的D、W、XW终和精馏时间一、理论板层数确定（用最初的XD初定板数）二、计算最终的D、W和XW终精馏终了时的物料衡算式：D终XD平均=FXF-W终XW终设XW，用XD计算≥XD平均判断所设正确与否。（1）找XW与W的关系----目的是用XW算出W（2）找XW与XD的关系1-4-1回流比恒定时的间歇精馏计算特点：R不变，XD、2方法：列微分时间内的物料衡算式设某瞬间d：进入量=0；流出液dD、XDdD、XD；塔釜累积量dW、d（WXW）、XW；列衡算式：-dD=dW-XDdD=d（WXW）=WdXW+XWdW整理的：要想由XW计算W，必须有XW与XD的关系。W，xW一次性进料F，xFD,xDxDLV方法：列微分时间内的物料衡算式3由于N和R一定，各操作瞬间的操作线斜率相同，但位置不同。位置与XDi和有关。做若干个瞬间操作线，可得出XWi和XDi的关系。找XW与XD的关系：由于N和R一定，各操作瞬间的操作线斜率相同，41-4-1

回流比恒定时的间歇精馏计算特点：R不变，XD、XW逐渐减小；最初釜液组成为XF。已知：F、XF、XD平均（是整个精馏过程的平均值）计算：N、最终的D、W、XW终和精馏时间一、理论板层数确定（用最初的XD初定板数）二、计算最终的D、W和XW终精馏终了时的物料衡算式：D终XD平均=FXF-W终XW终设XW，用XD计算≥XD平均判断所设正确与否。（1）找XW与W的关系----目的是用XW算出W（2）找XW与XD的关系1-4-1回流比恒定时的间歇精馏计算特点：R不变，XD、5指定最初瞬间的xD确定R求N（xW=xF）取一系列xDi值，得各瞬间的xD~xw关系取某个xW值作为终值xW终由求出W终计算汽化量V=(R+1)D=(R+1)(F-W终)A调整xW终A选定汽化速率计算精馏时间结束NoYes指定最初瞬间的xD确定R求N（xW=xF）取一系列xDi值61-4-2馏出液组成恒定时的间歇精馏计算特点：XD不变，R逐渐增大、XW逐渐减小；最初釜液组成为XF。已知：F、XF、XD、XW终计算：N、R的范围、总汽化量1-4-2馏出液组成恒定时的间歇精馏计算特点：XD不变71.N的确定：因XD一定,而XW逐渐减小,N应按最终的XW终确定(这时要求的分离程度最高),所以:R终=(1.1~2)Rmin终图解确定出N(q=1)2.R的范围R终以确定,只需定出R初.可由N和XF、XD确定R初采用试差法：设

R初，做出操作线，从a点开始画梯级N个，第XN等于或接近XF即可，相应的R即为R初。3.总汽化量V总（列物料衡算微分方程式求解）设d时间内：汽化量dVkmol，流出液量dD，回流液量dL冷凝器物料衡算式：1.N的确定：R终=(1.1~2)Rmin终图解确83.总汽化量V总（列物料衡算微分方程式求解）设d时间内：汽化量dVkmol，流出液量dD，回流液量dL冷凝器物料衡算式：其中R是瞬间回流比，因此要做积分，必须找出R~D关系，而R=L/D，带入还是无法积分，因此需改变积分变量。列时全塔轻组分物料衡算式：（即蒸馏时间从0到，在这个瞬间时馏出液为D、XD，釜液为W、XW）微分得：①带入①式得：积分变量为XW，需找的是R~XW的关系用找出的R~XW关系，图解积分。3.总汽化量V总（列物料衡算微分方程式求解）其中R是9确定R~XW的关系的方法：1.在R初与R终之间指定一系列的Ri2.在Ri下做操作线，画N个梯级，所对应的为XWi注：馏出液组成恒定时的间歇精馏中，连续改变R值是做不到的，一般是恒回流比和恒馏出液组成联合使用，即使回流比逐级跃升进行操作，确定R~XW的关系的方法：注：馏出液组成恒定时的间歇精馏10第六节多组分精馏(主要讲单塔的多组分分离)1-6-1流程方案选择1.若将多组分混合物分离成单个组分，流程方案有多种，下面以3组分混合物为例：塔的数目=组分数-1应满足的要求：保证产品质量、生产能力大、流程短、投资少、能耗低、收率高、操作费用低、管理方便。2.若不需要得到纯组分，可用侧线抽出。第六节多组分精馏(主要讲单塔的多组分分离)1-6111-6-2多组分系统的气液平衡一、理想系统的气液平衡关系1.平衡常数法定义平衡常数为理想系统：简化K列线图：2.相对挥发度法同理:yi=Kixi1-6-2多组分系统的气液平衡理想系统：简化K列线图：212二、相平衡常数的应用例如：a.塔顶蒸气冷凝至泡点，若已知的是P、xDi，求泡点t泡若已知的是t、xDi，求泡点Pb.已知塔顶P、yi，求塔顶的露点t露使用的方程归一方程：泡点方程：露点方程：二、相平衡常数的应用若已知的是P、xDi，求泡点t泡b.13设t露由列线图查Ki值计算计算结束，t露为所求NoYes调整t露设t泡由列线图查Ki值计算计算结束，t泡为所求NoYes调整t泡P、xi泡点温度及平衡气相组成的计算（已知P、液相xi）露点温度及平衡液相组成的计算（已知P、气相组成yi）设t露由列线图查Ki值计算计算结束，t露为所求NoYe14多组分溶液的连续部分汽化和冷凝计算(又称闪蒸计算)已知：P、T、F、xF求：xi、yi求解方法：设汽化率e，用归一方程检验所设是否正确，若正确，则xi、yi及为所求。计算方法：物料衡算式与平衡方程结合F=V+LFxF=Vyi+Lxiyi=Kixi多组分溶液的连续部分汽化和冷凝计算(又称闪蒸计算)已知：P、151-6-3关键组分的概念及各组分在塔顶和塔底产品中的预分配一、关键组分在待分离的多组分溶液中，选取工艺中最关心的两个组分，规定它们在塔顶和塔底的组成或回收率，这两个组分对分离起控制作用，故称其为关键组分。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1-6-3关键组分的概念及各组分在塔顶和塔底产品中的预分16二、组分在塔顶和塔底产品中的预分配（目的求Di和Wi）1.清晰分割比轻关键组分还轻的组分全部在塔顶，比重关键组分还重的组分全部在塔底。特点：可以用物料衡算求得塔顶、塔底物流的量和组成。2.非清晰分割两关键组分不相邻；若相邻，但塔底有比轻关键组分还轻的组分，塔顶有比重关键组分还重的组分。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。二、组分在塔顶和塔底产品中的预分配（目的求Di和Wi）1.17非清晰分割时Di和Wi的估算方法（亨斯特别克法）假设：①在任何回流比下操作时，各组分在塔顶和塔底产品中的分配与全回流时相同；②非关键组分在产品中的分配情况与关键组分的也相同。使用的方程：芬斯克全回流公式和组分物料衡算式注：以重关键组分为基准非清晰分割时Di和Wi的估算方法（亨斯特别克法）假设：使用的18由假设条件②有：由假设条件①，此式也可用于任何回流比下。

因hh=1，loghh=0，因此，上式可以改写为由假设条件②有：由假设条件①，此式也可用于任何回流比下。因19……①Di+Wi=Fi……②两式联立可以解出Di和Wi，其中式①是一直线方程当时，当时，……①Di+Wi=Fi……②两式联立可以解出Di和Wi，20点（，）必在该直线上。注：是对数坐标点（，）注：是对211-6-4最小回流比多组分精馏中，恒浓区有两个：以加料板为界，分上恒浓区和下恒浓区。恩德伍得公式：用试差法先求出值，然后计算回流比。1-6-4最小回流比多组分精馏中，恒浓区221-6-4理论板层数的确定一、简捷法（用芬斯克方程和吉利兰图）用轻重关键组分计算Nmin和精馏段的（Nmin）精二、逐板计算法平衡方程操作线方程1-6-4理论板层数的确定23W，xW一次性进料F，xFD,xDxDLV2.流程：3.与连续精馏的不同点：一次加料；非定态操作；只有精馏段。4.操作方式：R恒定，xD逐渐下降；xD恒定，R逐渐增大。第四节间歇精馏1.使用间歇精馏的情况：被分离物常改变；欲处理的物料量很少；多组分混合物的初步分离等。W，xW一次性进料D,xDxDLV2.流程：第四节241-4-1

回流比恒定时的间歇精馏计算特点：R不变，XD、XW逐渐减小；最初釜液组成为XF。已知：F、XF、XD平均（是整个精馏过程的平均值）计算：N、最终的D、W、XW终和精馏时间一、理论板层数确定（用最初的XD初定板数）二、计算最终的D、W和XW终精馏终了时的物料衡算式：D终XD平均=FXF-W终XW终设XW，用XD计算≥XD平均判断所设正确与否。（1）找XW与W的关系----目的是用XW算出W（2）找XW与XD的关系1-4-1回流比恒定时的间歇精馏计算特点：R不变，XD、25方法：列微分时间内的物料衡算式设某瞬间d：进入量=0；流出液dD、XDdD、XD；塔釜累积量dW、d（WXW）、XW；列衡算式：-dD=dW-XDdD=d（WXW）=WdXW+XWdW整理的：要想由XW计算W，必须有XW与XD的关系。W，xW一次性进料F，xFD,xDxDLV方法：列微分时间内的物料衡算式26由于N和R一定，各操作瞬间的操作线斜率相同，但位置不同。位置与XDi和有关。做若干个瞬间操作线，可得出XWi和XDi的关系。找XW与XD的关系：由于N和R一定，各操作瞬间的操作线斜率相同，271-4-1

回流比恒定时的间歇精馏计算特点：R不变，XD、XW逐渐减小；最初釜液组成为XF。已知：F、XF、XD平均（是整个精馏过程的平均值）计算：N、最终的D、W、XW终和精馏时间一、理论板层数确定（用最初的XD初定板数）二、计算最终的D、W和XW终精馏终了时的物料衡算式：D终XD平均=FXF-W终XW终设XW，用XD计算≥XD平均判断所设正确与否。（1）找XW与W的关系----目的是用XW算出W（2）找XW与XD的关系1-4-1回流比恒定时的间歇精馏计算特点：R不变，XD、28指定最初瞬间的xD确定R求N（xW=xF）取一系列xDi值，得各瞬间的xD~xw关系取某个xW值作为终值xW终由求出W终计算汽化量V=(R+1)D=(R+1)(F-W终)A调整xW终A选定汽化速率计算精馏时间结束NoYes指定最初瞬间的xD确定R求N（xW=xF）取一系列xDi值291-4-2馏出液组成恒定时的间歇精馏计算特点：XD不变，R逐渐增大、XW逐渐减小；最初釜液组成为XF。已知：F、XF、XD、XW终计算：N、R的范围、总汽化量1-4-2馏出液组成恒定时的间歇精馏计算特点：XD不变301.N的确定：因XD一定,而XW逐渐减小,N应按最终的XW终确定(这时要求的分离程度最高),所以:R终=(1.1~2)Rmin终图解确定出N(q=1)2.R的范围R终以确定,只需定出R初.可由N和XF、XD确定R初采用试差法：设

R初，做出操作线，从a点开始画梯级N个，第XN等于或接近XF即可，相应的R即为R初。3.总汽化量V总（列物料衡算微分方程式求解）设d时间内：汽化量dVkmol，流出液量dD，回流液量dL冷凝器物料衡算式：1.N的确定：R终=(1.1~2)Rmin终图解确313.总汽化量V总（列物料衡算微分方程式求解）设d时间内：汽化量dVkmol，流出液量dD，回流液量dL冷凝器物料衡算式：其中R是瞬间回流比，因此要做积分，必须找出R~D关系，而R=L/D，带入还是无法积分，因此需改变积分变量。列时全塔轻组分物料衡算式：（即蒸馏时间从0到，在这个瞬间时馏出液为D、XD，釜液为W、XW）微分得：①带入①式得：积分变量为XW，需找的是R~XW的关系用找出的R~XW关系，图解积分。3.总汽化量V总（列物料衡算微分方程式求解）其中R是32确定R~XW的关系的方法：1.在R初与R终之间指定一系列的Ri2.在Ri下做操作线，画N个梯级，所对应的为XWi注：馏出液组成恒定时的间歇精馏中，连续改变R值是做不到的，一般是恒回流比和恒馏出液组成联合使用，即使回流比逐级跃升进行操作，确定R~XW的关系的方法：注：馏出液组成恒定时的间歇精馏33第六节多组分精馏(主要讲单塔的多组分分离)1-6-1流程方案选择1.若将多组分混合物分离成单个组分，流程方案有多种，下面以3组分混合物为例：塔的数目=组分数-1应满足的要求：保证产品质量、生产能力大、流程短、投资少、能耗低、收率高、操作费用低、管理方便。2.若不需要得到纯组分，可用侧线抽出。第六节多组分精馏(主要讲单塔的多组分分离)1-6341-6-2多组分系统的气液平衡一、理想系统的气液平衡关系1.平衡常数法定义平衡常数为理想系统：简化K列线图：2.相对挥发度法同理:yi=Kixi1-6-2多组分系统的气液平衡理想系统：简化K列线图：235二、相平衡常数的应用例如：a.塔顶蒸气冷凝至泡点，若已知的是P、xDi，求泡点t泡若已知的是t、xDi，求泡点Pb.已知塔顶P、yi，求塔顶的露点t露使用的方程归一方程：泡点方程：露点方程：二、相平衡常数的应用若已知的是P、xDi，求泡点t泡b.36设t露由列线图查Ki值计算计算结束，t露为所求NoYes调整t露设t泡由列线图查Ki值计算计算结束，t泡为所求NoYes调整t泡P、xi泡点温度及平衡气相组成的计算（已知P、液相xi）露点温度及平衡液相组成的计算（已知P、气相组成yi）设t露由列线图查Ki值计算计算结束，t露为所求NoYe37多组分溶液的连续部分汽化和冷凝计算(又称闪蒸计算)已知：P、T、F、xF求：xi、yi求解方法：设汽化率e，用归一方程检验所设是否正确，若正确，则xi、yi及为所求。计算方法：物料衡算式与平衡方程结合F=V+LFxF=Vyi+Lxiyi=Kixi多组分溶液的连续部分汽化和冷凝计算(又称闪蒸计算)已知：P、381-6-3关键组分的概念及各组分在塔顶和塔底产品中的预分配一、关键组分在待分离的多组分溶液中，选取工艺中最关心的两个组分，规定它们在塔顶和塔底的组成或回收率，这两个组分对分离起控制作用，故称其为关键组分。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1-6-3关键组分的概念及各组分在塔顶和塔底产品中的预分39二、组分在塔顶和塔底产品中的预分配（目的求Di和Wi）1.清晰分割比轻关键组分还轻的组分全部在塔顶，比重关键组分还重的组分全部在塔底。特点：可以用物料衡算求得塔顶、塔底物流的量和组成。2.